基于Labview平臺車(chē)載電磁閥自動(dòng)測試系統的設計與實(shí)現

4 軟件設計

　　測試軟件采用Labview8.6編寫(xiě)^[6]，為提高測試系統的靈活性和通用性，程序采用模塊化的設計模式，將測試系統按功能劃分為數個(gè)模塊：初始化模塊、測試選擇模塊、數據處理模塊、后期處理模塊。其中初始化模塊主要完成系統測控板卡參數配置;測試選擇模塊主要完成流量閥和壓力閥靜態(tài)測試、動(dòng)態(tài)測試和閉環(huán)測試，為每一種測試設計一個(gè)子界面，方便用戶(hù)在前面板進(jìn)行選擇;數據處理模塊主要完成信號發(fā)生器，數據采集和數據處理功能;后期處理模塊主要完成測試數據的保存、打印和報表輸出功能。圖6是系統軟件結構框圖。

　　計算機測試系統利用Labview強大的信號分析處理功能^[2]，通過(guò)測試板卡的D/A接口，編程實(shí)現虛擬信號發(fā)生器，輸出波形可選、頻率、相位、幅值可調的連續波形;通過(guò)測試板卡的A/D接口，采集電磁閥測試過(guò)程中的線(xiàn)圈電流、流量和壓力等特性信號，進(jìn)行數字濾波、曲線(xiàn)擬合、特性曲線(xiàn)繪制、參數計算，實(shí)現其特性分析。

　　本測試系統中，測試軟件編程主要包括激勵信號的產(chǎn)生、實(shí)驗數據的采集、數據的分析及處理、繪圖輸出、數字濾波、曲線(xiàn)擬合等幾部分功能組成。下面介紹系統中包含的幾種關(guān)鍵軟件的程序設計。

4.1 信號的采集

　　在電液電磁閥靜態(tài)試驗中，要對電磁閥的電流，壓力和流量等參數進(jìn)行采集，因此數據采集是測試軟件編程的重要部分。本系統的數據采集主要是對模擬信號的采集，圖7是信號采集程序框圖。

4.2 數字濾波

　　測試系統中數據采集系統所工作的現場(chǎng)，有很多干擾信號，有時(shí)幅度很大，這些干擾信號影響到到測量精度和測量的可靠性，必須將它濾除。大部分數據采集系統會(huì )不同程度受到電源線(xiàn)等50Hz的噪聲干擾，大多數信號調理設備都包含低通濾波器，能最大限度地消除50Hz或60Hz的噪聲。

　　設h(n)，n=0，1，2，…是濾波器的沖擊響應。一個(gè)線(xiàn)性時(shí)不變?yōu)V波器若對n≥N(N為正整數)，有h(n)=0，則稱(chēng)其為有限沖擊響應濾波器(FIR)，否則稱(chēng)之為無(wú)限沖擊濾波器(ⅡR)。有限沖擊響應濾波器總是穩定的，設計方法較多，但是效率不高，定義困難。ⅡR濾波器的設計源于傳統的模擬濾波器設計，可以通過(guò)對低通模擬濾波器進(jìn)行模擬頻率變換得到ⅡR濾波器。通常ⅡR濾波器有巴特沃斯濾波器、切比雪夫濾波器、橢圓濾波器、貝塞爾濾波器等。

　　巴特沃斯濾波器的優(yōu)點(diǎn)是具有平滑的單調遞減的頻率響應，在通帶中是理想的單位響應，在阻帶中響應為零，在截斷頻率處有3 dB衰減，高階巴特沃斯濾波器的頻率響應近似于理想低通濾波器。本系統中采用的是巴特沃斯低通濾波器，圖8是巴特沃斯低通濾波器程序框圖。

4.3 曲線(xiàn)擬合

　　電磁閥的很多測試項目需要計算特性參數，由于實(shí)際誤差的存在，計算機采集的數據往往不是理論函數的表達，這就需要將測試的數據進(jìn)行數值處理，使得繪制曲線(xiàn)以吻合平滑曲線(xiàn)，從而準確求取特性參數。以電磁閥零偏參數的計算方法為例，首先介紹名義流量曲線(xiàn)的概念，名義流量曲線(xiàn)是流量回線(xiàn)的中點(diǎn)軌跡。零偏是名義流量曲線(xiàn)與零流量軸線(xiàn)交點(diǎn)的電流值。本系統中零偏的程序實(shí)現是：首先對計算機采集的流量數據和電流數據進(jìn)行分段插值，利用插值函數求取名義流量曲線(xiàn)，但是此時(shí)得取的只是名義流量曲線(xiàn)上一些離散的數據點(diǎn)，并無(wú)法計算出此名義流量曲線(xiàn)與零流量軸線(xiàn)交點(diǎn)的電流值，利用Labview曲線(xiàn)擬合程序中的基于最小絕對殘差的直線(xiàn)擬合方法擬合出名義流量曲線(xiàn)，進(jìn)而求取此曲線(xiàn)與零流量軸線(xiàn)交點(diǎn)的電流值，即零偏值。圖9是曲線(xiàn)擬合程序框圖。

5 測試結果分析

　　圖10是某一型號汽車(chē)變速箱流量閥靜態(tài)測試和閉環(huán)測試曲線(xiàn)圖，最后輸出的報表圖形將加入計算的參數值，并根據預先設定的范圍給出合格與否的判定結果。圖10中流量-電流測試曲線(xiàn)中的虛線(xiàn)為預先設定的曲線(xiàn)界定范圍，可使用戶(hù)一目了然的對曲線(xiàn)做出整體判斷。從圖10中可以看到本文設計的電磁閥自動(dòng)測試系統，在測試精度，測量方式上都滿(mǎn)足實(shí)際要求，并得到了良好的應用。

6 結論

　　本文所述的電磁閥自動(dòng)測試平臺，采用模塊化設計的方法對硬件和軟件進(jìn)行設計，實(shí)現汽車(chē)變速箱用流量、壓力電磁閥的靜態(tài)特性測試，動(dòng)態(tài)特性測試和閉環(huán)特性測試。模塊化的軟硬件設計方式，根據不同的測試需求設計相應的軟件模塊和硬件模塊，方便日后系統的擴展，縮短研發(fā)周期，對于同類(lèi)型電磁閥測試系統的研制具有很好的借鑒價(jià)值。該系統至今投入使用一年多，參與多套電磁閥的測試任務(wù)，收到了良好的效果。

參考文獻：

　　[1]郭北濤,柳洪義,曹陽(yáng),羅忠,王菲.基于虛擬儀器技術(shù)的電磁閥綜合特性測控系統[J].儀器儀表學(xué)報,2010,31(2):293-297

　　[2]王永華,劉霞麗,江豪.基于LabVIEW的電磁閥動(dòng)態(tài)響應特性測試系統[J].儀器儀表裝置,2011(3):16-19

　　[3]張冬明,陶國良.基于模塊化氣動(dòng)元件性能測試平臺開(kāi)發(fā)[J].液壓與氣動(dòng),2010(10):78-80

　　[4]秦玲.基于功率運算放大器的恒流源技術(shù)研究[D].中國工程物理研究院碩士論文,2007

　　[5]謝珺耀,于海波.LEM電流傳感器的應用探討[J].電子工業(yè)專(zhuān)用設備,2010,(180):50-54

　　[6]楊樂(lè )平,李海濤等.LabVIEW高級程序設計[M].清華大學(xué)出版社,2003