利用LabVIEW对DEWEsoft采集数据的处理研究

2012-06-26杨凯悦唐厚君范鹏

电气自动化 2012年1期

杨凯悦唐厚君范鹏

(上海交通大学电子信息与电子工程学院，上海 200240)

0 引言

汽车转向系统是汽车上最重要的控制系统之一［1］。为了精确测试EPS(电动助力转向系统)在实车上的工作状态，需要精密的仪器对相关参数进行测试，对测试结果进行处理和分析，以此来对EPS的性能及安全性进行评价。

DEWETRON公司是世界著名的生产数据采集分析系统的专业厂家，在高端测试领域，DEWETRON公司生产的精密测试仪器应用十分普遍，NASA、宝马、波音等公司都使用DEWETRON的测试方案。DEWEsoft是DEWETRON仪器的配套软件，可以很方便的配置DEWE-43采集仪的各个数据采集通道，进行简单的数据处理，得到测试结果。

虽然DEWEsoft内置了诸如公式、IIR滤波器、FFT变化等信号处理功能，但当测试数据的处理比较复杂、或者要将测试结果生成测试报表的情况下，DEWEsoft都不能很好的实现。因此，本文采用NI公司的LabVIEW来对DEWEsoft得到的数据进行处理，并自动生成测试报告。

1 系统整体框架

图1是EPS测试系统的整体构成图［2，3］。其中 DEWE-43是该测试系统的数据采集硬件，DEWE-43是DEWETRON公司生产的袖珍型汽车测试仪，具有8个多功能输入通道、8个计数器通道、2个CANBUS接口、可进行EPAD和GPS扩展。

在DEWEsoft的通道设置过程中，只需要打开相应的通道并对输入信号进行标定，就可以得到DEWE-43的数字、模拟以及CAN输入的数据。

被测试的汽车上装有测力方向盘、陀螺仪、光电车速仪等传感器，用以实时监测汽车的各项参数。其中，测力方向盘与陀螺仪输出的是模拟信号，车速仪输出的是脉冲信号，而EPS模块与DEWE-43通过CAN总线来进行通信。传感器输出的原始电信号并不能直接当作测试结果进行使用。模拟通道的设置需要选择是电压信号还是电流信号、量程以及比例关系。数字通道为车速脉冲信号，直接将其转换为频率信号后保存。EPS控制器与DEWE-43通过CAN总线连接。在对所有的通道完成设置后，只需要在测试界面拖入相应的仪表，然后设置与其对应的输入通道，便可以开始进行测试。DEWE-43的通道配置如图2所示。

图1 系统框图

测试完成后，测试结果被保存下来，可以随时打开查看或者对其处理。这种离线式的数据保存方式保证了不会因为数据处理不当而必须再次试验的风险。图 3为蛇形试验的测试结果。各个仪表对应不同的通道。最上方的绿色曲线是时间轴，可以设置显示任意通道的数据。拖动它就可以观察测试结果中任意时段的数据，这样映射后可以直观地定位时间轴。

图2 DEWE-43采集通道

图3 DEWEsoft的测试结果分析界面

因为DEWEsoft只能对测试结果进行简单的分析，并不能满足实际汽车测试的需求，所以本文选择将测试结果导入LabVIEW进行后续的处理的方式。原始的测试结果以.d7d格式保存，是DEWEsoft的专用格式，并不能直接在LabVIEW中打开。为了能够在LabVIEW中导入测试结果，用DEWEsoft将测试结果以.TDM格式导出即可。

2 测试结果的分析处理

2.1 数据格式转换

DEWEsoft输出的测试结果为TDM(Technical Data Management)格式，是NI公司推出的一种数据储存管理方案。TDM数据模型可针对使用者的需要而进行调整，以最高效率的方式，将测试与仿真数据记录至LabVIEW与LabWindows-/CVI中。系统将建立完整的属性集，并与档案、群组，通道建立链接，可大幅提升搜寻条件的范围。NI公司已经推出了新的TDMS格式来取代TDM格式，TDMS格式比起TDM更加易于使用及高速。

采用TDMS格式保存数据的优点有:1)转换过程中保留了原始的TDM文件。如果对TDMS中数据的修改出现了错误，可以从TDM中恢复原始数据。2)使用NI提供的Datafinder可以很方便地管理、检索数据。3)NI官方提供了EXCEL、MATLAB软件的TDMS插件，无需任何移植工作即可使用这些软件对数据进行处理、分析。4)TDMS是NI主推的数据格式，基本所有的数据采集方案都可以以TDMTDMS格式输出测试结果。这样，即使更换了数据来源，也无需修改数据处理部分的LabVIEW程序。

因此，本文在LabVIEW中首先将所有的TDM文件都转换成了TDMS文件。转换程序如图 4所示，得到TDM文件的储存路径后，只需要利用LabVIEW自带的converter就可以完成转换。

图4 TDMS转换程序

2.2 数据分析

只需运行相应测试的LabView的分析程序，打开TDM文件，即可自动完成文件格式的转换，显示测试结果，及生成测试报表。以蛇形测试的分析为例，其程序界面如图5所示。

图5 蛇形试验分析界面

测试中的车速信号由DEWE-43的数字输入通道读取脉冲后由DEWEsoft转换为脉冲频率保存。每当有极短时间的脉冲干扰时，DEWEsoft就会把它当成极高的频率信号将其保存下来，造成车速信号中有远大于正常值的干扰信号，原始数据几乎无法使用(原始数据如图3中6号曲线)。所以必须在LabVIEW中进行处理。

干扰造成车速信号中含有高达108数量级的异常值，直接使用Butterworth滤波器无法还原出真实信号。因为实际的测试车速不超过200 km/h，所以本文首先使用一个阈值函数，将高于200的值钳在200。又因为实际的车速是不可能突变的，因此，每一个车速信号都与前一个车速信号进行比较，如果两者差值大于某个给定值，则将前一采样点的车速赋给当前采样点的车速。图6中有较大毛刺的曲线为处理后的车速曲线，与汽车ECU输出的车速信号对比，虽然还有误差，但比起原始信号已经达到了实用的程度。