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1、虚拟仪器技术在发动机测试中的应用ronggang导语：利用NI公司开发的LabWindows/CVI作为开发平台，设计了一套发动机台架实验的测试系统。与传统的测试方法相比，即节省了本钱，又进步了测试效率摘要：利用NI公司开发的LabWindows/CVI作为开发平台，设计了一套发动机台架实验的测试系统。与传统的测试方法相比，即节省了本钱，又进步了测试效率。关键词：虚拟仪器，LabWindows/CVI,发动机，测试传统的内燃机台架实验功能单一，测试效率低，实验经过缺乏统一的数据处理系统。不同厂家消费的设备有不同的数据记录格式，无论是软件还是硬件都不兼容，因此不能分享软硬件资源。产品开发周期长，
2、设备晋级才能及扩展性差，重复劳动较多，造成了较大的资源浪费。虚拟仪器技术是上世纪90年代初被提出并逐步付诸实现的。该技术利用少量的标准化硬件模块加上功能强大的图形化编程平台，将计算机技术同仪器技术完美的结合起来，具有开发周期短、本钱低、重复劳动少、易于应用新算法以及便于晋级等特点。已在测控领域里得到了广泛的应用。虚拟仪器编程语言LabWindows/CVI是美国NINationalInstruments公司利用虚拟仪器技术开发的32位面向计算机测控领域虚拟仪器的软件开发平台。它以ANSIC为核心，将功能强大、使用灵敏的C语言平台与用数据收集、分析和表达的测控专业工具有机地结合起来。它的集成化开
3、发平台、交互式编程方法、丰富的功能面板和库函数大大增强了C语言的功能，为熟悉C语言的开发人员建立检测系统、自动测量环境、数据收集系统、经过监控系统等提供了一个理想的软件开发环境。2硬件系统的设计系统的构造如图1所示。整个系统大致由3局部组成：第一局部为传感器和一次仪表，其功能是把发动机的性能参数通过传感器转化为相应的电信号，为了充分利用现有的资源，节约本钱，对与转矩和油耗等参数的测量，我们直接从测功机和油耗仪上的输出端口引出信号线到信号调理模块的接线端子上;第二局部为信号调理模块和数据收集卡，其主要功能是对信号进展采样、放大、A/D转换，并把收集到的数据以一定的格式传送给上位计算机;第三局部为
4、计算机处理系统，其功能是实现数据的处理、显示、存储以及图表打印等。系统采用的是NI公司的Lab-PC-1200数据收集卡，这是一种性能优良的低价位合适PC机及其兼容机的收集卡。它可以完成信号收集A/D、数字信号的模拟输出D/A以及定时/计数等功能;具有8个模拟量输入通道、两个模拟量输出通道、24个数字量I/O接口、3个16位的计数器。将数据收集卡插入计算机的PCI插槽中。在进展数据收集卡软件驱动前，应进展参数设置，参数设置是通过NI公司提供的“Measurement&Automation软件实现的。align=center图1硬件构造图/align发动机实验台环境中存在着很多电磁干扰源，测试系
5、统能否正常工作可靠地工作，关键在于有效地抑制外部噪声。为了进步测试精度，在保证良好接地状态的同时，将输入信号线屏蔽，尽量缩短信号线的长度，并对转换器采用了光电隔离技术，通过测试说明，即使不采用软件滤波，也能到达实验要求。3软件系统的设计软件系统主要包括参数设置、数据收集与存储、实验结果显示与打印、实验经过演示等四大大局部组成。在此介绍各局部的功能以及实现方法。3.1参数设置局部如图2所示。由于发动机台架实验一般要做负荷特性、速度特性等好几种实验。在进入测试系统后，可以根据要求选择所要做的实验工程。为了保护实验设备和人员平安，还可以根据不同的发动机设置转速、机油温度、冷却水温度以及排气温度的报警
6、值。只要测得的实验数据超过了所设置的报警值。就自动停机。align=center图2参数设置面板/align3.2数据收集与存储进入系统后，程序自动执行代码中的ConnectToDDESevr函数，翻开与数据库的连接，以便与数据库之间进展数据交换。在退出系统之前，还必须用函数DisconnectFromDDEServer断开与数据库的连接。通过对数据收集卡参数的设置，确定各路信号所对应的端口号。运用UtilityLibrary设置库函数中的InputByteFromPot函数，从各端口读取数，并通过ClientDDEWrite函数将数据存储到指定的文件中。如图2所示，在操纵面板的Chart图图
7、3右上角上，实时地显示出收集到的的各路数据，并用不同的颜色来加以区分，使实验人员很轻易看出各个参数的变化情况。收集经过中，假如测得的某个数据超过了预先设置的报警值，系统立即进展声光报警。3.3实验结果显示与打印测试完毕后，执行函数ClientDDERead，将数据从数据文件中读入内存，运用曲线拟合的最小二乘法，对数据进展曲线拟合，并将运算的结果显示在操纵面板的Graph图上图3右下角。打印可以采用两种方式：假如只要打印发动机的特性曲线图，可以采用隐式调用EXCEL数据表的方法，翻开与数据库的连接，然后调用函数PrintCurve打印操纵面板上的Graph图;假如要做实验报表，既要出图又要出数据
8、，可以采用显式调用EXCEL数据表的方法，在操纵系统中直接激活数据文件。align=center图3负荷特性实验操纵面板/align3.4实验经过演示有时为了查找实验经过中出现异常现象原因，希望可以象放电影一样，随时可以在计算机上再现实验经过。我们设计的这套系统就可以实现这样的功能。实验的时候，系统收集数据的同时，自动记录收集所用的总时间以及每组数据所对应的收集时刻，这些信息与数据组一起写入数据库中。需要再次观察测量经过时，调出数据组，调用函数Timer，按照每组数据收集的先后顺序，以一定的间隔时间比方0.5秒在虚拟仪表上显示数据，同时在Chart图上显示曲线的变化。4完毕语本文开发的发动机台架实验测试系统实现了发动机性能实验的数据自动收集和处理功能，具备以下两方面的特色：1声光报警系统可自动监测实验状况，保证了实验系统和操纵人员的平安;2在计算机上实现了实验经过的再现性，为查找实验经过的异常工况提供了保证。参考文献：1刘君华主编，虚拟仪器编程语言LabWindows/CVI教程，电子工业出版社，2001，82NI公司LabWindows/CVIUserManual,20013俞卞章主编，数字信号处理，西北工业大学出版社，2002， 8