王繼迎 李勇 高坡 趙培 于洋

摘 要：新型新能源車輛大量普及到人民生產(chǎn)生活中后計量保障的需求、難點和特點，以“標準化、自動化、通用化”為設計原則，利用現(xiàn)有標準，綜合集成，研究綜合智能計量檢定系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一個以Windows XP系統(tǒng)為主控計算機，以PXI總線為核心，以適配器為接口裝置，集采集、控制、處理、存儲、分析、顯示和報告于一體的綜合智能計量檢定檢測平臺。系統(tǒng)軟件平臺基于Windows XP操作系統(tǒng)，軟件開發(fā)工具選用VC++。主要用來實現(xiàn)系統(tǒng)的測試、校準功能。

關鍵詞：新能源車輛檢測線；計量檢定；PXI總線

中圖分類號：U469 文獻標志碼：A

新型新能源車輛大量普及到人民生產(chǎn)生活中后，新能源車輛檢測線的計量檢定已成為新能源車輛檢測線技術保障的重要環(huán)節(jié)，新能源車輛檢測線計量具有較多新情況、新特點，從計量的需求及特點分析著手，認真研究新能源車輛檢測線計量校準方法，以全面形成新能源車輛檢測線計量保障能力為目標，從保障新能源車輛檢測線的計量參數(shù)、量程范圍等方面進行分析，提出新能源車輛檢測線計量校準方案。

1 需求分析

新能源車輛檢測線的電氣儀表、防護裝置、液壓裝置、電氣系統(tǒng)、觀察系統(tǒng)和新能源車輛檢測線維修中零部件裝配等都必須通過精確的計量來保證精度、安全和功能的可靠。按照相關要求，新能源車輛檢測線各類通用測試設備及儀表，各種專用測試設備均應進行周期性計量校準或檢定。如某型新能源車輛檢測線各種測試設備中，列入計量強制檢定的通用測試設備有近30種，專用測試設備有50多種，這些設備必須按檢定周期嚴格實施計量檢定。然而，目前新能源車輛檢測線計量保障還嚴重滯后于社會發(fā)展需求，隨著新能源車輛的更新與發(fā)展，加強新能源車輛檢測線計量保障能力建設，全面形成新能源車輛檢測線計量保障能力是政府部門急需解決問題。新能源車輛檢測線正在朝高精度、自動化和信息化方向發(fā)展，新能源車輛檢測線計量觀念、計量意識也需要快速提升。社會要發(fā)展，計量需先行。

2 特點分析

新能源車輛檢測線是集動力系統(tǒng)、防護系統(tǒng)、觀察系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)于一體的綜合計量檢測系統(tǒng)。其主要特點：新能源車輛檢測線需檢測的項目較多，這是其另一特點，再加上一些主觀因素帶來的特點，從計量方面考慮，具體分析如下：

2.1 設備種類多

隨著新能源車輛檢測線技術保障的深入，所配套的各類測試設備還在更新和增加之中。這對計量工作來說，不僅工作任務重，而且規(guī)程編制、問題研究、技術交流與協(xié)調(diào)的難度大，對新能源車輛檢測線計量人員的要求高。

2.2 模塊化儀器多

在專用測試設備中，通過計算機控制的模塊化儀器或自動控制儀器，有的由VXI或PXI等總線結構和模塊化儀器組成自動綜合測量系統(tǒng)；有的由嵌入式計算機、測量部件和軟件組成功能模塊化儀器，對這些設備開展計量方法研究和編寫檢定規(guī)程難度較大，需在儀器研制人員的大力協(xié)助下才能完成。

2.3 計量參數(shù)多

在對通用測試設備和專用測試設備的計量中，涉及電磁學、無線電、時間頻率、力學、熱學、光學和幾何量等7大類20多項參數(shù)的計量。主要參數(shù)有交直流電壓、交直流電流、電阻、絕緣電阻、功率、衰減、脈沖、時間、頻率、壓力、扭矩、轉(zhuǎn)速、溫度、發(fā)光強度、照度、亮度、激光特性、長度和角度等約20項。還有少量測試設備或少數(shù)檢定項目涉及電容、電感、調(diào)制度、失真、相位噪聲、力值、流量和平行度等近10項參數(shù)。

2.4 量程范圍寬

有的參數(shù)涉及的量程范圍較寬。如電壓達到5000V高壓；壓力測量范圍從-60kPa～40MPa，特別是小到60Pa的微壓也需要精確計量；扭矩大到2000N·m；功率的測量范圍從1mW～1000W，跨過了小功率、中功率和大功率的計量。這給建標工作帶來很大困難，不僅建標成本高，而且技術難度大。對這些測量范圍要求特殊的參數(shù)，建標方法還需深入研究。

2.5 檢測項目多

新能源車輛檢測線是綜合計量檢測系統(tǒng)，其儀器儀表性能，系統(tǒng)控制功能，壓力裝置、安全裝置及防護裝置的安全可靠性都需逐項檢測，這些檢測項目很多。具有計算機控制功能的各種專用測試設備中，有的設備檢測項目也較多，計量檢定的工作量較大。

2.6 計量重點突出

新能源車輛檢測線計量從目的上來說一是提高計量檢測能力，二是保證新能源車輛安全；從方法上來說，有較多的專用測試設備可以按照程序進行功能檢查；從準確度要求來說，大多數(shù)參數(shù)的計量準確度要求不算很高，一般性的標準裝置或計量設備就可滿足要求。所以，新能源車輛檢測線計量的重點應突出電磁學、光學、機械、幾何學的精確計量，車載儀表的計量和安全防護裝置的檢測。

3 計量檢定校準方案設計

利用現(xiàn)有標準，綜合集成，研究綜合智能計量檢定系統(tǒng)，系統(tǒng)是一個以Windows XP系統(tǒng)為主控計算機，以PXI總線為核心，以適配器為接口裝置，集采集、控制、處理、存儲、分析和顯示于一體的綜合計量檢測平臺。系統(tǒng)的總體設計要求是：“標準化、自動化、通用化”。

3.1 標準化

要求能夠覆蓋維修檢測設備所有的量值必須是可溯源的，以確保量值的準確、統(tǒng)一；軟件硬件接口標準化，互換性強等。

3.2 自動化

采用具有總線功能的標準儀器模塊作為計量校準的資源，通過程序和總線使所有的資源連接成一個整體，實現(xiàn)對被測部件的自動計量校準。

3.3 通用化

該計量校準系統(tǒng)要具有較強的擴展能力，在只更換部分測試軟件和適配器的情況下，也能對其他種類維修檢測設備進行計量測試。

本系統(tǒng)采用以PXI總線技術為核心的體系框架，網(wǎng)絡控制光學專用計量標準，長度計量標準等，建立綜合計量系統(tǒng)。

PXI總線選用國產(chǎn)化的PXI模塊儀器為測試資源。作為一種專為工業(yè)數(shù)據(jù)采集與自動化應用量身定制的模塊化儀器平臺，PXI總線具備機械、電氣、光學與電磁等多方面的專業(yè)特性。

4 方案詳細設計

對新能源車輛檢測線檢測設備校準，首先要通過信號源模塊產(chǎn)生標準的激勵信號，并將此標準信號送入被檢設備，再通過采集模塊來檢測設備輸出的響應信號，并將此信號也送入主控計算機計算，通過對標準信號和設備輸出信號進行比對，給出檢定校準曲線，并以此為依據(jù)，對設備的工作狀態(tài)做出評判，從而完成計量檢定校準。

4.1 硬件系統(tǒng)的組成

根據(jù)對設備輸入輸出信號分析，系統(tǒng)的硬件組成主要包括測控計算機、PXI機箱、計量校準用測試資源、適配器、測試電纜和電源組件等，其組成框圖如圖1所示。

圖1中測控計算機是整個校準系統(tǒng)的控制核心，其主要功能是控制各模塊化儀器按邏輯次序和校準規(guī)程運作，并以良好的人——機界面顯示校準結果和工作狀態(tài)。它由PXI嵌入式控制器以及顯示器、鍵盤、鼠標等外圍設備組成，選用NI PXI一8184作為PXI嵌入式控制器。功能模塊如下：

（1）模擬量輸出模塊用來模擬各種傳感器以及偏角輸出的直流模擬信號，以作為被檢設備輸入端的標準模擬激勵信號。

（2）模擬量輸入模塊可作為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集單元，用來檢測被檢設備的模擬輸出。

（3）任意波形發(fā)生器模塊可作為系統(tǒng)的頻率信號輸出單元，用來檢測設備的頻率信號。

（4）程控電阻模塊可作為系統(tǒng)的電阻輸出單元，用來檢測被檢設備的電阻量輸出。

（5）數(shù)字I/O模塊在該系統(tǒng)中有兩種工作方式，可以模擬設備的狀態(tài)，或者檢測設備的數(shù)字輸出，從而實現(xiàn)被檢設備中某些報警信號和設備狀態(tài)的校準需求。

（6）光學計量標準裝置，用來完成光學部件的校準需求。

（7）長度計量標準裝置，用來完成長度設備（游標卡尺、百分表、角度儀等）的校準需求。

適配器用來實現(xiàn)綜合檢測系統(tǒng)接口向被檢定校準設備特定接口的轉(zhuǎn)換。一方面將信號發(fā)生器輸出的激勵信號正確地輸送到被檢定校準設備，將設備輸出的激勵響應信號傳送到信號分析模塊；另一方面當激勵和響應信號不滿足測試需求時進行信號調(diào)理和阻抗匹配，保證被測設備和計量檢定校準系統(tǒng)之間配合良好。

4.2 系統(tǒng)的軟件設計

系統(tǒng)軟件平臺基于Windows XP操作系統(tǒng)，軟件開發(fā)工具選用VC++。主要用來實現(xiàn)系統(tǒng)的測試、校準功能。根據(jù)硬件接口和軟件應用性質(zhì)，該測試系統(tǒng)軟件可分為四大部分：計量檢定測試、數(shù)據(jù)管理、軟件二次開發(fā)和數(shù)據(jù)庫分析系統(tǒng)。根據(jù)被計量設備的情況，計量測試方式分為自動計量和半自動計量兩種。

參考文獻

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