汽車(chē)電器系統實(shí)時(shí)監控電路多參數測試系統原理

圖3：系統硬件構成

3.3 關(guān)鍵問(wèn)題

1) 頻率信號的測量待測信號同時(shí)存在100Hz 以上和3Hz 以下的頻率信號，由于系統是公共DMM 等時(shí)掃描測量的方式，兩種信號需采用不同的采樣方式進(jìn)行測量。對于高頻信號將系統掃描通道設置為頻率測量直接輸出。對于低于3Hz 低頻信號，由于其頻率過(guò)低頻率通道無(wú)法直接測量，因此需采用擬合的方式。此種方式對系統掃描頻率有較高要求根據

Nyquist 定理：

單通道采樣率應由待測信號頻率上限決定;

故有：

若對80 個(gè)模擬通道進(jìn)行掃描采樣，開(kāi)關(guān)的總切換頻率應大于480CH/s。系統將單次掃描的時(shí)鐘設計值為160ms，實(shí)際掃描頻率為500CH/s，實(shí)現了低頻信號的測量。

2)瞬斷監控的實(shí)現瞬斷作為一種電路瞬態(tài)現象，DMM 分時(shí)采樣方法采樣率過(guò)低，無(wú)法對該類(lèi)信號實(shí)現監控，而多通道并行的模擬量數據采*導致大量的數據冗余和過(guò)高的系統成本。系統使用了抖動(dòng)測量模塊以32 通道并行的數字量采樣方式實(shí)時(shí)監測各通道電壓跳變情況，單通道最高采樣率為0.1μs，根據汽車(chē)電器的試驗電壓將監控電壓閾值設定為10.5V/21V 可選。

4 系統應用軟件設計

4.1 軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境

系統選用LabWindows/CVI 作為軟件開(kāi)發(fā)平臺。它具有交互式編程方法和豐富的庫函數，為開(kāi)發(fā)人員建立數據采集和過(guò)程監控系統提供了理想的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，是實(shí)現虛擬儀器及網(wǎng)絡(luò )化儀器的快速途徑。

4.2 試驗監控中的多線(xiàn)程技術(shù)

Windows 是弱實(shí)時(shí)性的操作系統.它通過(guò)線(xiàn)程的優(yōu)先級來(lái)實(shí)現搶先，通過(guò)對測試線(xiàn)程進(jìn)行適當的優(yōu)先級設置來(lái)滿(mǎn)足大部分測試任務(wù)的實(shí)時(shí)性要求。試驗監控要求系統控制、數據采集、數據顯示和數據分析各項功能同步完成。利用LabWindows/CVI 多線(xiàn)程中的線(xiàn)程池技術(shù)可以很好的實(shí)現系統的實(shí)時(shí)性。以界面控制作為主線(xiàn)程，通過(guò)界面操作向其它線(xiàn)程發(fā)出控制指令，使系統能夠對用戶(hù)操作及時(shí)響應;數據采集、實(shí)時(shí)顯示、故障診斷作為輔助線(xiàn)程，與主線(xiàn)程同步執行。在輔助線(xiàn)程中，實(shí)時(shí)顯示線(xiàn)程和數據分析線(xiàn)程通過(guò)管道消息驅動(dòng)機制與數據采集線(xiàn)程進(jìn)行實(shí)時(shí)的通信，實(shí)現線(xiàn)程間的數據共享。

4.3 故障診斷方法

按照邏輯識別原理：故障原因函數A 、故障特征函數X 和決策規則E 三者滿(mǎn)足布爾函數關(guān)系，故障診斷過(guò)程的實(shí)質(zhì)就是從已知的X 、E 中解出A ，用邏輯語(yǔ)言表示為：其實(shí)現方法是將被試系統按UUT 工作特性劃分為6 種典型的監控單元類(lèi)型，并針對類(lèi)型設計相應的故障識別子程序，其內容包括：

1. 以監控單元類(lèi)型為對象建立典型故障模式數據庫，即構建故障原因函數A;

2. 用電路的可測物理量I、U、f 等參數對故障模式進(jìn)行描述，構建故障特征函數X ;

3. 以邏輯判斷為基礎建立故障決策規則E ，并轉化為相應的故障識別子程序。

圖4：故障診斷簡(jiǎn)化流程圖

運行過(guò)程中，系統發(fā)出采集指令并取回數據，數據處理線(xiàn)程首先將各待測物理量實(shí)時(shí)數據與閾值庫中UUT 狀態(tài)參數對應的閾值進(jìn)行對比，當發(fā)現有超閾值數據便認為有故障發(fā)生，開(kāi)始起動(dòng)該UUT 所屬類(lèi)型對應的故障識別子程序進(jìn)行故障診斷，診斷子程序執行結束后實(shí)現診斷結果輸出并作記錄。圖4 說(shuō)明了系統的故障診斷過(guò)程。

4.4 系統數據管理及數據庫

系統以Microsoft SQL Server 為底層建立數據庫，通過(guò)SQL Toolkit 建立ODBC 數據源，對數據庫進(jìn)行連接和數據信息存取的操作。系統配置數據可由開(kāi)放的用戶(hù)界面生成，使用戶(hù)可以針對不同的試驗對象對系統進(jìn)行相應配置，從而確保了系統的靈活性和通用性。

5 結束語(yǔ)

該系統應用于某汽車(chē)企業(yè)的振動(dòng)可靠性試驗之中，解決了汽車(chē)電器系統試驗過(guò)程的智能監控問(wèn)題。使用結果表明，系統可以正確的測量、顯示、記錄和回放各測試物理量;可以對故障進(jìn)行實(shí)時(shí)準確的診斷和報警，有效的改善了傳統試驗監控方法的諸多弊端，能夠滿(mǎn)足對被試系統進(jìn)行實(shí)時(shí)監控的工程要求;以L(fǎng)XI 總線(xiàn)儀器為基礎結合虛擬儀器軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)，是構建綜合性測試測量系統的有效手段?，F代測試技術(shù)與計算機技術(shù)的融合使汽車(chē)電器系統可靠性試驗的自動(dòng)監控成為現實(shí)，使得試驗過(guò)程變的智能化、科學(xué)化;為被試系統的故障機理分析，可靠性試驗結果*價(jià)，汽車(chē)產(chǎn)品的設計和品質(zhì)改進(jìn)提供了科學(xué)依據。

本文作者的創(chuàng )新點(diǎn)：1.提出了一種基于LXI 總線(xiàn)的電路多參數測試監控系統的構建方案;2. 建立了基于UUT 分類(lèi)的汽車(chē)電器故障實(shí)時(shí)診斷方法。