基于虚拟仪器的汽车制动性测试系统的研究与开发

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随着同时我国汽车业的迅速发展，对汽车检测行业和检测设备提出新的要求，而我国车辆制动性能测试技术相对落后，面对车种繁多，以及现代汽车结构和使用条件的日趋复杂，需检项目增多的现状，传统的测试仪器只能实现特定的功能，其缺点是体积庞大，功能单-，开放性差，因此将虚拟仪器引入到传统的测试系统中，克服了传统仪器的缺点。虚拟仪器是通过应用程序将通用计算机与仪器有关硬件结合起来，用户通过图形界面进行操作的-种仪器，操作起来比较简单方便 J。

汽车制动性能测试系统是以图形化编程工具Lab VIEW为开发平台。Lab VIEw是集开发、调试和运行于-体的功能强大的虚拟仪器开发工具软件系统，很好地发挥了虚拟仪器的数据采集、处理、分析和显示的功能。能够实现传感器信号、滤波效果显示、传感器标定、速度和制动减速度显示、制动时间和制动距离的测试∩在道路实验中直接得到测试结果 J o1 系统的创新点传统的制动性能测试方法有道路实验法、台架实验法和视觉检查法，这些方法受人的主观和试验条件如速度、负荷、路面、轮胎类型和风阻差异的影响很大，针对传统仪器在汽车制动性测试中存在的不足，将虚拟仪器技术引入到汽车制动性测试中，该系统是用 Lab VIEw软件编写程序，包括车速、制动减速度、制动距离和踏板力的测试 ，然后通过采集卡将采集到的数据传给笔记本电脑，然后运行相应的程序，就可以得到检测的结果，进而分析汽车的制动性能 J。

2 系统的组成该测试系统是由硬件部分和软件部分组成的，是将传感器采集到的信号经数据采集卡，传到笔记本电脑中进行分析和显示，其原理图如图 1所示。

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图 1 测试系统的原理图2.1 系统的硬件部分硬件部分主要由 DAQCARD-AI-16E-4数据采集卡b]、SC-2040数据保持卡 ]、光电传感器、踏板力传感器、动态应变仪、电压转换器、蓄电池和笔记本电脑组成，其结构图如图2所示。

12V直流电源收稿 日期：2013-04-22作者简介：许文娟(1982-)，硕士，讲师，河北省三河市人，从事汽车性能检测研究。

- 25 - 车上蓄电池电压转换器光电传感器 、 信号发生源部分I匾 笔记本电脑H 通过MPCIMA总图 2 系统的硬件结构图DAQCARD-AI-16E-4数据采集卡2013年 6月 北华航天工业学院学报 第 23卷数据采集卡是 NI公司的 DAQCARD-AI-16E-4型直插卡，它是-款基于笔记本电脑 PCM-CIA插槽的采集卡，可以将采集卡直接插入电脑中即可采集数据并传给电脑。另外计算机所能识别的信号只能是数字信号，而采集卡有将模拟信号转换为数字信号的功能。

速度传感器采用的是山东龙口电子设备厂的AM-2026A非接触汽车性能测试仪的 OES-II高精度非接触测长测速光电传感器。光电传感器由照明光源和信号发生源两部分组成，其照明光源部分由车上蓄电池提供 12V的电源，而信号发生源部分需要的是 ±8V电源，所以需要经过电压转换器转换。该传感器输出的是电压信号，为正弦波。

踏板力传感器采用的是安徽电子科学研究所的TH4805力传 感器，量程为 1000N，电源 电压为12V，该传感器体积呈扁平状态，便于安装，抗振能力强，其输出的是电压信号。

2.2 系统的软件部分软件部分是测试系统的核心部分，即在 Lab-VIEw的开发平台上编写的-系列程序，采用拈化设计思想，主要包括数据采集拈、随车实时分析拈和随车实时显示拈，其结构图如图 3所示。

图 3 系统的软件结构 图3 制动性测试系统的子程序设计3.1 制动减速度拈的设计制动减速度的计算是根据两次相邻采样的汽车速度差和两次采样间隔的时间差，再根据公式a( - 0)/t式中： --本周期的车速，单位 Km/h；- - 上-个周期的车速，单位 Km/h；- - 为两个采样之间的间隔，单位 S。

其中速度的计算公式为V3600CN/t式中： --当前车速，单位 Km/h；c--速度传感器灵敏度系数，mm/波长。

对于 0Es-Ⅱ型非接触式车速传感器，C：4mm/波长；Ⅳ--本次采样脉冲个数，单位个；- - 各采样段内的时间长度，单位 S。

求得每-次采样的减速度值，最后可以通过前面板显示在图表中，当图表生成后可以通过图表中的游标来拾取数值，同时可以使用多个游标，这样就可以拾取任意时刻的制动减速度值。

3.2 踏板 力拈的设计踏板力传感器的输出信号是电压信号，在使用之前，先将传感器进行标定，分别用 10kg、20kg、30k g、40kg和 50kg的砝码标定，得出的标定系数为154.708N/V，即将采集到的信号乘上标定系数即可得出踏板力的值，最后通过前面板显示在图表中，前面板显示图如图4所示。

图 4 踏板力测试前面板3.3 制动距 离拈的设计当设置完采样点数后，开始采集数据，传感器输出的每个正弦波代表汽车行驶了4mm，每次采样结束后，将正弦波的个数乘上4mm，得出的值即为该次采样汽车行驶的距离，依此类推，将每次采样后得出的距离放到累加器里，最后可得出汽车的制动距离，其制动距离程序框图如图5所示。

图5 制动距离程序框图4 结 语通过研究和分析，本测试系统以较低的成本完成汽车制动性能的数据采集、处理及存储 ，采用计算- 26 - 第 3期 许文娟等：基于虚拟仪器的汽车制动性测试系统的研究与开发 2013年6月机自动计算输出检定记录，降低了数据采集和分析的劳动强度，提高了汽车检测线的检测效率，彻底实现了测试系统的智能化 自动化。