虚拟仪器在汽车自动化测控系统中的应用设计

庞敏

摘 要：在汽车自动化测控系统中采用虚拟仪器技术，创造了具有使用灵活、可配置性强和易于扩展等优点的汽车性能检测系统。本文对虚拟仪器进行了简单介绍，对虚拟仪器在汽车自动化测控系统中的应用背景、测控技术、实际应用进行了探讨。

关键词：虚拟仪器；汽车；自动化测控

引言

随着计算机、软件及电子技术的发展，虚拟仪器技术的应用已突破了最初的仪器控制盒数据采集的范畴，还常常用于控制系统，构建大型的自动化测试系统。在电子电气、装备自动化、能源电力、汽车等行业得到广泛的应用。

1 虚拟仪器简介

美国国家仪器有限公司于20世纪80年代成功研制出了虚拟仪器，它的主要思想是利用模块化硬件载体，结合灵活高效软件通过平台实现仪器功能，用户可以通过友好的图形界面与一起进行交互作用，组建计算机分析系统和自动控制系统，完成测试、测量和自动化应用，使测控领域充分利用计算机技术发展。在虚拟系统中，虚拟仪器软件具有主导地位，另外还包括计算机、硬件接口、传感器和电缆等。硬件设备与接口部分主要由虚拟仪器系统与传感器的接口电路和数据传输总线组成。虚拟仪器系统的灵活性与可配置性要求传感器的接口电路能够适应不同的传感器信号，当需要接入新的传感器时只需要通过编程设置就可使接口电路能够满足传感器信号的要求。

虚拟仪器与传统仪器的对比如表1：

2 虚拟仪器在汽车自动化测控系统中的应用背景

作为虚拟仪器软件开发平台，Labview在数据采集、显示、信号处理和数据传输等方面有强大的功能，突破了传统仪器的物理结构和功能限制，对测试、测量领域产生了重大影响。在汽车电子领域，经常需要进行各种测试、测量实验。采用传统仪器进行台架实验，不仅需要投入大量的人力、物力和事件，而且效率低，还有可能造成与实际汽车工况不符合的情况。虚拟仪器技术的研究和应用，对汽车设计、制造及测试具有非常重要的意义。

3 汽车测控技术

通过基于虚拟仪器的测控系统对汽车的动力性能、安全性能、操作性能等进行检测，并得出检测数据。汽车测控系统的原理：被检测物理量（温度、振动、液位、压力等）通过传感器转换成电量，然后经过信号调理电路的处理，形成NI数据采集模块能够接收的电压、电流或频率信号，最后通过基于Labview的工控系统软件，利用虚拟仪器面板对数据进行分析、处理，将数据处理结果反馈给执行机构。

4 虚拟仪器在汽车自动化测控系统中的应用

4.1 用于仪表检测

随着我国经济实力的不断提高，汽车工业的得到了快速发展，汽车制造量连年增长，同时，汽车仪表的生产也越来越多，这就带来了一个问题：如何解决大批量汽车仪表的检测工作。另外，由于汽车仪表的更新换代很频繁，新旧仪表同时出现的情况很普遍。鉴于汽车仪表在汽车整体性能和质量中的重要作用，设计针对不同汽车仪表的检测设备成为当务之急。汽车仪表检测系统的组成如下：硬件组成：包括工控机、数字I/O通道、信号接线盒、数据通信转换板卡、自制的可编程网络电阻、供电电源以及被检测的汽车各种仪表等；软件组成：采用Labview平台进行设计；测试平台组成：由各功能模块切换键和汽车仪表板的模拟显示界面（如速度表、转速表、水温表、燃油表、里程指示以及各种报警和开关信号等信息显示）两部分组成。

4.2 用于车内测试系统。

虚拟仪器用于车内测试系统后，改变了传统车内测试系统的测试范围，使车内测试系统不仅仅停留在记录一般数据和报警的水平，还能记录和分析车内各种传感器所传输的信息，这就需要汽车制造公司加强对车内测试系统可靠性、便捷性等研究与开发。美国B&B公司通过将各种不同信号调理模块嵌入相应的SCXI机箱，然后经过Labview程序将采集的信号采集并处理、整合，这充分显示了虚拟仪器在测试领域应用的灵活性。美国B&B公司在Labview和PXI/SCXI的研究基础上，开发出的车内测试系统，它秉承了PXI/SCXI的灵活性和可升级性，使虚拟仪器在车内测试系统的应用价值得到充分体现。

4.3 用于汽车安全检测领域

目前，国内一些研究机构正在进行将虚拟仪器应用在汽车安全性能检测领域的研究工作，这些机构所研究的仪器往往只是针对汽车安全性能检测的某一具体方面，并没有真正体现出虚拟仪器技术的优点，而且，大多还处于实验室研制阶段。伴随着虚拟仪器技术的逐渐成熟以及汽车检测系统功能需求的不断扩大，将虚拟仪器技术应用于汽车检测领域将在很大程度上促进检测设备的发展。具体应用实施如下：

首先分析汽车安全性能检测项目的要求，然后根据需要确定总体设计方案。

基于虚拟仪器设计思想对系统硬件单元进行设计，包括计算机硬件平台的选择、数据采集硬件单元的设计、数据传输硬件单元的设计以及硬件系统的抗干扰设计等。

确定软件系统的设计方案，利用Labview进行虚拟仪器应用软件的开发以及利用C语言完成单片机程序的开发。

利用所研制的多功能汽车安全性能检测虚拟仪器系统实现对汽车制动性能和汽车玻璃透光率的检测功能，对所研制的虚拟仪器系统的实用性进行验证。

对硬件系统的调理电路、模数转换进行校准与标定；对利用所研制的虚拟仪器系统实现的汽车制动性能检测和玻璃透光率检测进行校准实验。

5 结束语

虚拟仪器技术与汽车测试技术的结合，具有极大的发展空间。汽车测试不断向多量化、高精度、高效率、自动化方向发展，而基于虚拟仪器的各种测试系统也正在不断被提出并应用和完善。虚拟仪器技术的应用将对汽车测试系统的研究提供更大的便利和发展空间。

参考文献

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[2]戴锦琨.虚拟仪器在通用仪表中的应用[J].自动化与仪表，2005（7）.

[3]江浩斌.基于虚拟仪器技术的多功能平板式汽车检测系统开发[J].仪表技术与传感器，2009，（12）.

[4]薛雯，徐洋，胡彬，虚拟仪器技术在汽车测试中的应用，重庆工学院学报，2009（23）.