基于DSP的汽車(chē)減震彈簧故障診斷儀的設計

　汽車(chē)減震彈簧故障診斷儀的基本原理是基于非線(xiàn)性頻譜分析技術(shù)的。這種技術(shù)的基本思想是：根據采樣得到的減震彈簧的輸入和輸出數據，利用有效的非線(xiàn)性系統辨識方法得到彈簧的振動(dòng)方程，再利用多維傅里葉變換得到減震彈簧的非線(xiàn)性傳遞函數的頻域表示形式―廣義頻率響應函數ＧＦＲＦＧｅｎｅｒａｌｉｚｅｄＦｒｅｑｕｅｎｃｙ ＲｅｓｐｏｎｓｅＦｕｎｃｔｉｏｎｓ。ＧＦＲＦ是描述系統非線(xiàn)性傳遞特性的一種非參數模型它能夠唯一地刻畫(huà)系統傳遞特性的頻域特征因而系統故障前后傳遞特性的非線(xiàn)性變化就能夠通過(guò)ＧＦＲＦ被準確地反映。彈簧處于正常工作狀態(tài)時(shí)，僅具有一階ＧＦＲＦ；彈簧在疲勞失效后最明顯的變化是三階ＧＦＲＦ大量出現１。分析彈簧系統的ＧＦＲＦ就可判斷出彈簧的工作狀態(tài)。目前國內對汽車(chē)減震彈簧的故障診斷還缺乏有效的手段，而且基于這一原理的實(shí)際應用在國內外尚處于起步階段，因此該儀器具有很好的應用前景。

　?。?系統總體方案

　　非線(xiàn)性系統辨識算法龐大、復雜，對系統的計算能力要求很高。ＤＳＰ是專(zhuān)門(mén)用于數字信號處理的芯片，計算能力強大、運算速度快，能夠滿(mǎn)足系統的要求。ＤＳＰ的計算能力雖然很強，但其事件管理能力較弱，而且直接支持的Ｉ／Ｏ口很少。為了方便地實(shí)現人機交互，采用ＤＳＰ與單片機協(xié)同工作的方式：以單片機為主機，通過(guò)通訊接口對ＤＳＰ實(shí)現控制；同時(shí)利用單片機較強的外圍設備管理能力實(shí)現人機接口、顯示等功能。主要工作流程是：彈簧的輸入輸出信號經(jīng)過(guò)濾波電路進(jìn)行調理后，由Ａ／Ｄ轉換器轉換為數字信號，再進(jìn)入ＤＳＰ進(jìn)行運算，得到的診斷結果通過(guò)通訊接口電路送入單片機，單片機將結果顯示在液晶顯示器上，并經(jīng)過(guò)串口送入到ＰＣ機。單片機通過(guò)通訊接口控制ＤＳＰ的工作狀態(tài)。系統原理框圖如圖１所示。

　?。?硬件電路設計

　?。玻?信號調理電路

　　采用集成開(kāi)關(guān)電容濾波器ＭＡＸ２８０組成抗混疊濾波電路。ＭＡＸ２８０是一個(gè)五階低通濾波器，截止頻率可調。當它的時(shí)鐘管腳接內部時(shí)鐘時(shí)，最大截止頻率為１．４ｋＨｚ；而汽車(chē)減震彈簧穩定工作時(shí)，信號的頻率不超過(guò)５００Ｈｚ，故設定濾波器的截止頻率為７００Ｈｚ。