基于LabVIEW平臺(tái)車載電磁閥自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

4 軟件設(shè)計(jì)
測(cè)試軟件采用LabVIEW8.6編寫，為提高測(cè)試系統(tǒng)的靈 活性和通用性，程序采用模塊化的設(shè)計(jì)模式，將測(cè)試系統(tǒng)按 功能

劃分為數(shù)個(gè)模塊：初始化模塊、測(cè)試選擇模塊、數(shù)據(jù)處 理模塊、后期處理模塊。其中初始化模塊主要完成系統(tǒng)測(cè)控 板

卡參數(shù)配置；測(cè)試選擇模塊主要完成流量閥和壓力閥靜態(tài) 測(cè)試、動(dòng)態(tài)測(cè)試和閉環(huán)測(cè)試，為每一種測(cè)試設(shè)計(jì)一個(gè)子界 面

，方便用戶在前面板進(jìn)行選擇；數(shù)據(jù)處理模塊主要完成信 號(hào)發(fā)生器，數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理功能；后期處理模塊主要完

成測(cè)試數(shù)據(jù)的保存、打印和報(bào)表輸出功能。圖6是系統(tǒng)軟件 結(jié)構(gòu)框圖。
計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)利用LabVIEW強(qiáng)大的信號(hào)分析處理功
能，通過測(cè)試板卡的D/A接口，編程實(shí)現(xiàn)虛擬信號(hào)發(fā)生器， 輸出波形可選、頻率、相位、幅值可調(diào)的連續(xù)波形；通過測(cè)

試板卡的A/D接口，采集電磁閥測(cè)試過程中的線圈電流、流 量和壓力等特性信號(hào)，進(jìn)行數(shù)字濾波、曲線擬合、特性曲線

繪制、參數(shù)計(jì)算，實(shí)現(xiàn)其特性分析。
本測(cè)試系統(tǒng)中，測(cè)試軟件編程主要包括激勵(lì)信號(hào)的產(chǎn)

圖9  曲線擬合程序框圖 圖10  流量閥和壓力閥的靜態(tài)測(cè)試曲線圖
生、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)的分析及處理、繪圖輸出、數(shù)字 濾波、曲線擬合等幾部分功能組成。下面介紹系統(tǒng)中包含

的 幾種關(guān)鍵軟件的程序設(shè)計(jì)。
4.1  信號(hào)的采集
在電液電磁閥靜態(tài)試驗(yàn)中，要對(duì)電磁閥的電流，壓力 和流量等參數(shù)進(jìn)行采集，因此數(shù)據(jù)采集是測(cè)試軟件編程的重 要部

分。本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集主要是對(duì)模擬信號(hào)的采集，圖7 是信號(hào)采集程序框圖。
4.2  數(shù)字濾波
測(cè)試系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所工作的現(xiàn)場(chǎng)，有很多干擾 信號(hào)，有時(shí)幅度很大，這些干擾信號(hào)影響到到測(cè)量精度和測(cè) 量的

可靠性，必須將它濾除。大部分?jǐn)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)會(huì)不同程 度受到電源線等50Hz的噪聲干擾，大多數(shù)信號(hào)調(diào)理設(shè)備都 包含

低通濾波器，能最大限度地消除50Hz或60Hz的噪聲。
設(shè)h(n)，n=0，1，2，?是濾波器的沖擊響應(yīng)。一個(gè)線
性時(shí)不變?yōu)V波器若對(duì)n N(N為正整數(shù))，有h(n)=0，則稱其 為有限沖擊響應(yīng)濾波器（ FIR） ， 否則稱之為無限沖擊濾

波器(ⅡR)。有限沖擊響應(yīng)濾波器總是穩(wěn)定的，設(shè)計(jì)方法較 多，但是效率不高，定義困難。ⅡR濾波器的設(shè)計(jì)源于傳統(tǒng)

的模擬濾波器設(shè)計(jì)，可以通過對(duì)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?yàn)V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(diào)遞減的頻率 響應(yīng)，在通帶中是理想的單位響應(yīng)，在阻帶中響應(yīng)為零，在 截?cái)?br />
頻率處有3 dB衰減，高階巴特沃斯濾波器的頻率響應(yīng)近
似于理想低通濾波器。本系統(tǒng)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  曲線擬合
電磁閥的很多測(cè)試項(xiàng)目需要計(jì)算特性參 數(shù)，由于實(shí)際誤差的存在，計(jì)算機(jī)采集的數(shù) 據(jù)往往不是理論函數(shù)的表達(dá)，這就

需要將測(cè) 試的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值處理，使得繪制曲線以吻 合平滑曲線，從而準(zhǔn)確求取特性參數(shù)。以電 磁閥零偏參數(shù)的計(jì)

算方法為例，首先介紹名 義流量曲線的概念，名義流量曲線是流量回 線的中點(diǎn)軌跡。零偏是名義流量曲線與零流 量

軸線交點(diǎn)的電流值。本系統(tǒng)中零偏的程序 實(shí)現(xiàn)是：首先對(duì)計(jì)算機(jī)采集的流量數(shù)據(jù)和電 流數(shù)據(jù)進(jìn)行分段插值，利用插值

函數(shù)求取名 義流量曲線，但是此時(shí)得取的只是名義流量曲線上一些離散 的數(shù)據(jù)點(diǎn)，并無法計(jì)算出此名義流量曲線與零

流量軸線交點(diǎn) 的電流值，利用LabVIEW曲線擬合程序中的基于最小絕對(duì)殘 差的直線擬合方法擬合出名義流量曲線，進(jìn)

而求取此曲線與 零流量軸線交點(diǎn)的電流值，即零偏值。圖9是曲線擬合程序
框圖。

5 測(cè)試結(jié)果分析
圖10是某一型號(hào)汽車變速箱流量閥靜態(tài)測(cè)試和閉環(huán)測(cè) 試曲線圖，最后輸出的報(bào)表圖形將加入計(jì)算的參數(shù)值，并根 據(jù)預(yù)

先設(shè)定的范圍給出合格與否的判定結(jié)果。圖10中流量- 電流測(cè)試曲線中的虛線為預(yù)先設(shè)定的曲線界定范圍，可使用 戶

一目了然的對(duì)曲線做出整體判斷。從圖10中可以看到本文 設(shè)計(jì)的電磁閥自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，在測(cè)試精度，測(cè)量方式上都滿

足實(shí)際要求，并得到了良好的應(yīng)用。

6 結(jié)論
本文所述的電磁閥自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)，采用模塊化設(shè)計(jì)的 方法對(duì)硬件和軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)汽車變速箱用流量、壓力 電磁

閥的靜態(tài)特性測(cè)試，動(dòng)態(tài)特性測(cè)試和閉環(huán)特性測(cè)試。模 塊化的軟硬件設(shè)計(jì)方式，根據(jù)不同的測(cè)試需求設(shè)計(jì)相應(yīng)的軟 件

模塊和硬件模塊，方便日后系統(tǒng)的擴(kuò)展，縮短研發(fā)周期， 對(duì)于同類型電磁閥測(cè)試系統(tǒng)的研制具有很好的借鑒價(jià)值。該

系統(tǒng)至今投入使用一年多，參與多套電磁閥的測(cè)試任務(wù)，收 到了良好的效果。