【正文】 實(shí)時(shí)顯示，有 助于在實(shí)車道路實(shí)驗(yàn)時(shí)即時(shí)得出汽車經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià) [22]。 隨車測(cè)試程序顯示界面如圖 315所示。 圖 315 經(jīng)濟(jì)性隨車測(cè)試程 序顯示界面 汽車平順 性操作界面及子 VI 在平順性程序設(shè)計(jì)中，首先完成了各子功能 (子 VI)的程序，將其做成單個(gè)的模塊，并且每個(gè)模 塊由更小的模塊組成 。每一級(jí)的模塊均可以圖標(biāo)形式放置在程序流程圖中，這樣不但增加了程序的可維護(hù)性，也增加了程序的可讀性，使程序流程圖更加清晰明了，同時(shí)也避免了大量的重復(fù)編程工作。 平順性測(cè)試系統(tǒng)的主操作界面 如圖 316 所示。 汽車整車性能測(cè)試分析系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 圖 316 平順 性測(cè)試系統(tǒng)的主操作界面 平順性測(cè)試系統(tǒng)主要包括三個(gè)模塊：時(shí)域波形顯示、 幅值域 分析結(jié)果和自功率譜分析。 下面對(duì)幅值域分析模塊和自功率譜分 析模塊進(jìn)行介紹。 (1) 由于采集的信號(hào)是汽車行駛時(shí)的隨機(jī)振動(dòng)信號(hào)，因此進(jìn)行時(shí)域的自相關(guān)分析或互相關(guān)分析沒(méi)有意義。接下來(lái)首先進(jìn)行幅值域分析 ，它 包括均值、方差、概率密度函數(shù)等的分析。為了反映被測(cè)信號(hào)的幅值域特性，編寫(xiě)了概率統(tǒng)計(jì)模塊，程序能夠完成數(shù)據(jù)的 均值、標(biāo)準(zhǔn)差、最大值和最 小值等的 計(jì)算。 如圖 317 所示。 汽車整車性能測(cè)試分析系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23 圖 317 幅值域分析前面板 (2) 由于實(shí)際信號(hào)比較復(fù)雜，直接用時(shí)域描述來(lái)揭示信號(hào)的頻率結(jié)構(gòu)和各頻率成分的幅值 (或能量 )大小是很困難的，所以在動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)中廣泛運(yùn)用信號(hào)的頻域描述，以揭示信號(hào)內(nèi)各頻率成 分的幅值、相位與頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系，或者是信號(hào)能量沿頻率域的分布規(guī)律。 本測(cè)試系統(tǒng)的頻域分析模塊是 自功率譜分析。功率譜是描述信號(hào)在頻率域內(nèi)統(tǒng)計(jì)特性之一的一種重要方法，它表達(dá)了信號(hào)中各頻率分量所包含的功率在頻域上是如何分布的。本系統(tǒng)的自功率譜 子 模塊的編寫(xiě)是應(yīng)用 LabVIEW 自帶的自功率譜函數(shù)功能模塊 。 如圖 318 所示。 圖 318 自功率譜分析前面板 汽車整車性能測(cè)試分析系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24 汽車平順性測(cè)試系統(tǒng)程序框圖如圖 319 所示。 圖 319 平順性測(cè)試系統(tǒng)程序框圖 汽車振動(dòng)測(cè)試分析系統(tǒng)介紹 振動(dòng)測(cè)量就是檢測(cè)振動(dòng)的變化量，將其 轉(zhuǎn)換為與之對(duì)應(yīng)的、便于顯示和分析處理的電信號(hào)，并從中提出所需的信息。一般來(lái)說(shuō)，振動(dòng)測(cè)試與分析系統(tǒng)由兩大部分組成。一部分為傳感器測(cè)量系統(tǒng)，它包括各種振動(dòng)傳感器、壓力傳感器及其有關(guān)測(cè)量部分，其作用是拾取表征機(jī)器狀態(tài)的各種信號(hào)或參數(shù)，并使之變成標(biāo)準(zhǔn)的電壓或電流信號(hào)。另一部分即為測(cè)量數(shù)據(jù)采集、顯示、處理及分析系統(tǒng)，其作用是獲得信號(hào)并進(jìn)行具體振動(dòng)值顯示，同時(shí)進(jìn)行進(jìn)一步的分析、處理。 振動(dòng)測(cè)試分析系統(tǒng)是借助于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)信號(hào)的測(cè)試與數(shù)據(jù)分析，它可以完全取代傳統(tǒng)的信號(hào)分析儀等諸多硬件設(shè)備，完成對(duì)信號(hào)的各種分析。 數(shù) 據(jù)采集功能模塊是振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的基礎(chǔ) 。程序分析模塊主要包括短時(shí)傅立葉變換(STFT)程序和小波變換程序。短時(shí)傅里葉變換譜圖能夠反映信號(hào)能量的頻譜隨時(shí)間的變化情況，即信號(hào)的能量在時(shí)頻平面中的分布。該程序前面板共有四部分組成：參數(shù)部分、短時(shí)傅里葉變換時(shí)頻平面圖、瞬時(shí)頻譜圖和信號(hào)時(shí)域波形圖。 振動(dòng)測(cè)試廣泛應(yīng)用于各種工程機(jī)械、建筑結(jié)構(gòu)、車輛船舶、飛機(jī)導(dǎo)彈、能源設(shè)備、儀器儀表等系統(tǒng)中。本文上一節(jié)中的汽車平順性測(cè)試系統(tǒng)是振動(dòng)測(cè)試的一個(gè)具體應(yīng)用。在此就不詳述。 汽車整車性能測(cè)試分析系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25 4 仿真 系統(tǒng) 的 調(diào)試、運(yùn)行 汽車動(dòng)力性 程序的仿 真結(jié)果和分析 下面將對(duì)汽車動(dòng)力性信號(hào)采集系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試、運(yùn)行。 用系統(tǒng)生產(chǎn)的正弦信號(hào) +噪聲信號(hào)代替?zhèn)鞲衅餍盘?hào)，圖 41 是某一車速時(shí)采集到的信號(hào)和濾波信號(hào)。 圖 41 汽車動(dòng)力性信號(hào)采集和濾波效果 汽車經(jīng)濟(jì)性 程序的仿真結(jié)果和分析 由于發(fā)動(dòng)機(jī)信號(hào)為噴油脈沖信號(hào)，所以通過(guò)虛擬儀器軟件系統(tǒng)模擬發(fā)動(dòng)機(jī)信號(hào)。汽車轉(zhuǎn)速為 1000r/min 和 2021r/min 時(shí)，信號(hào)采集程序界面如圖 42 和 43 所示。 汽車整車性能測(cè)試分析系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 圖 42 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 1000r/min 信號(hào)采集面板 圖 43 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 2021r/min 信號(hào) 采集面板 在其他條件不變而只改變發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的條件下，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)噴油信號(hào)采集可得出發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越高，同一時(shí)間內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油次數(shù)越多。這條結(jié)論符合發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際情況，汽車整車性能測(cè)試分析系統(tǒng)設(shè)計(jì) 27 則信號(hào)采集比較合理。 仿真 測(cè)試中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件，選定汽車在不同的檔位，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速分別控制在1000r/min、 2021r/min 時(shí)，測(cè)得單次噴油時(shí)間，單次噴油量， 總噴油時(shí)間及總的油耗等相關(guān)數(shù)據(jù)。 運(yùn)行前要求對(duì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。首先，在信號(hào)采集參數(shù)設(shè)定區(qū)輸入您選擇的設(shè)備號(hào)、通道號(hào)、采樣數(shù)（采集卡每次采樣點(diǎn)數(shù)）、采樣頻率以及要求的最高最低信號(hào)頻率，并在發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)設(shè)定區(qū)輸入噴油嘴型號(hào)、燃油標(biāo)號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)缸數(shù)。然后，打開(kāi)屏幕左上角的程序運(yùn)行開(kāi)關(guān)，再打開(kāi)界面的操作開(kāi)關(guān)，程序運(yùn)行。查看采集信號(hào)及濾波信號(hào)，認(rèn)為實(shí)驗(yàn)可行，方可觀察實(shí)時(shí)車速顯示、實(shí)時(shí)百公里油耗顯示，當(dāng)達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求時(shí)間時(shí)，關(guān)閉操作開(kāi)關(guān)。此時(shí)跳出對(duì)話框，要求選擇數(shù)據(jù) 保存文件路徑。 油耗仿真測(cè)試數(shù)據(jù) 如圖44 所示。 圖 44 油耗仿真測(cè)試數(shù)據(jù) 汽車平順性程序的仿真結(jié)果和分析 點(diǎn)擊程序主界面的 平順性 分析下拉菜單，選擇 信號(hào)采集 ，點(diǎn)擊確定可以得到信號(hào)的時(shí)域波形顯示， 如圖 45 所示。 由于試驗(yàn)條件的限制，此處用模擬的正弦信號(hào)代替實(shí)測(cè)振動(dòng) 信號(hào)。 汽車整車性能測(cè)試分析系統(tǒng)設(shè)計(jì) 28 圖 45 汽車平順性 模擬 信號(hào)采集界面 圖 46 幅值域分析結(jié)果 汽車整車性能測(cè)試分析系統(tǒng)設(shè)計(jì) 29 圖 47 自功率譜分析圖 為了驗(yàn)證本系統(tǒng)測(cè)試的可行性和準(zhǔn)確性， 使用該系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)際的測(cè)試工作。首先連接好試驗(yàn)設(shè)備并調(diào)試成功，加速度傳感器放置于汽車司 機(jī)座椅下，并與電荷放大器相連接，其輸出信號(hào)連接至數(shù)據(jù)保持卡及數(shù)據(jù)采集卡，將采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)記錄到筆記本電腦。 利用圖形化編程語(yǔ)言 LabVIEW 開(kāi)發(fā)的汽車振動(dòng)與平順 性測(cè)試分析系統(tǒng)正確且可實(shí)用性強(qiáng)。該系統(tǒng)集數(shù)據(jù)采集、分析、顯示于一 體，運(yùn)用計(jì)算機(jī)對(duì)采集的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并以圖、表等多種形式給出車輛振動(dòng)檢測(cè)結(jié)果及平順性分析結(jié)果，為評(píng)價(jià)汽車振動(dòng)和平順性能提供了一個(gè)簡(jiǎn)單快捷的操作平臺(tái)，提高了測(cè)試效率和計(jì)算精度，節(jié)約了人力、物力、財(cái)力。 汽車整車性能測(cè)試分析系統(tǒng)設(shè)計(jì) 30 5 總結(jié)與展望 虛擬儀器 技術(shù)利用高性能的模 塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來(lái)完成各種測(cè)試、測(cè)量和自動(dòng)化的應(yīng)用。隨著對(duì)汽車性能測(cè)試要求的提高，虛擬儀器憑借著其自身的優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為汽車測(cè)試領(lǐng)域的發(fā)展方向。 本 課題的任務(wù)是利用 LabVIEW 開(kāi)發(fā)汽車整車性能 測(cè)試系統(tǒng)， 仿真結(jié)果 證明，由 數(shù)據(jù)采集卡 和 LabVIEW 組成 的 系統(tǒng) 進(jìn)行汽車整車性能 測(cè)試是切實(shí)可行的，它不僅可以節(jié)省程序開(kāi)發(fā)時(shí)間，而且它的模塊化編程使程序的擴(kuò)展變得很靈活。 本課題對(duì)虛擬儀器技術(shù)、測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)成 等 相關(guān)理論進(jìn)行了詳細(xì)的介紹、分 析了系統(tǒng)測(cè)試中的關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計(jì)出了基于 LabVIEW 的汽車整車性能測(cè)試系統(tǒng) ，并進(jìn)行了 分析 ，具有一定的理論意義 和應(yīng)用價(jià)值 。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我采用了一種新的開(kāi)發(fā)平臺(tái) LabVIEW，它以圖形化的框圖程序取代了傳統(tǒng)的文本格式代碼，使程序的調(diào)試和開(kāi)發(fā)更為便捷；采用模塊化設(shè)計(jì)，這使得系統(tǒng)的擴(kuò)充十分方便； 設(shè)計(jì)了一套汽車整車性能 測(cè)試 系統(tǒng) 。系統(tǒng)硬件平臺(tái)采用 PC 機(jī)為硬件核心， 以實(shí)驗(yàn)室的 NI USB6009 數(shù)據(jù)采集卡作為 模擬 信號(hào)采集、轉(zhuǎn)換設(shè)備。 目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展加快企業(yè)的技術(shù)改造步伐，對(duì)先進(jìn)儀器設(shè)備的需求更加強(qiáng)勁。虛擬儀器作為傳統(tǒng)儀器的替代產(chǎn)品，市場(chǎng)容量很大。據(jù)專家預(yù) 測(cè)，到本世紀(jì)末我國(guó)將有 50%的儀器成為虛擬儀器 [23]。 汽車整車性能測(cè)試分析系統(tǒng)設(shè)計(jì) 31 參考文獻(xiàn) [1] 豈興明 ,田京京 ,夏寧 . 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[23] 雷振山等 . 基礎(chǔ)教程 [M].北京 :中國(guó)鐵道出版社 ,2021. 汽車整車性能測(cè)試分析系統(tǒng)設(shè)計(jì) 32 致謝 該 論文是在 何一文老師 的 耐 心指導(dǎo)下完成的。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)耗時(shí)一個(gè)學(xué)期，隨著論文等的完成，畢業(yè)設(shè)計(jì)將告一段落。在這一學(xué)期的時(shí)間里，何老師不辭勞苦，定期給我們輔導(dǎo)，督促我們的學(xué)習(xí) ，才使得畢業(yè)設(shè)計(jì)順利完成。起初，我對(duì) LabVIEW 軟件比較陌生，是何老師不斷啟發(fā)我，使我逐漸一點(diǎn)點(diǎn)地進(jìn)步。可以說(shuō)，我的每一次進(jìn)步都離不開(kāi)何老師的幫助。在這一學(xué)期中，我深 深地感受到何老師誨人不倦、嚴(yán)謹(jǐn)求知的育人精神，以及他嚴(yán)于律己、寬以待人的處事風(fēng)格，這也將成為我今后人生中的寶貴財(cái)富。在即將畢業(yè)的時(shí)刻，特別向何老師致以衷心的感謝！ 感謝機(jī)械 與汽車工程 學(xué)院老師們的辛勤付出，他們?yōu)槲覀兲峁└鞣N好的學(xué)習(xí)條件，為我們耐心解答疑問(wèn)。此外，我還要感謝 李珍老師對(duì)我論文的指導(dǎo)，以及 馮海龍、喬真真、陳成波、孫旭明 、張向陽(yáng) 等同學(xué)經(jīng)常對(duì) LabVIEW 應(yīng)用問(wèn)題和我交流經(jīng)驗(yàn)，他們給我莫大的幫助，在此向他們致以我最誠(chéng)摯的感謝。