【正文】 濾波器有濾波精度高、穩(wěn)定性高和靈活性高的優(yōu)點(diǎn)。數(shù)字濾波器按單位脈沖響應(yīng)的不同可分為無限長(zhǎng)單位脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器和有限長(zhǎng)單位脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器。其中，F(xiàn)IR 濾波器可以在幅度特性隨意設(shè)定的情況下，保證精確嚴(yán)格的線性相位特性，且不存在不穩(wěn)定問題。濾波是必要的抗干擾措施之一?？紤]到數(shù)字濾波器的上述優(yōu)越性，采用數(shù)字濾波器。 FIR 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介當(dāng)有限沖激響應(yīng)(FIR)濾波器的輸入為沖激序列時(shí)，其輸出為有限序列，該序列稱為濾波器的沖激響應(yīng)。FIR 的基本結(jié)構(gòu)是一個(gè)分節(jié)的延時(shí)線，把每一節(jié)的輸出加權(quán)累加，得到濾波器的輸出。數(shù)學(xué)上表示為 (43)??)(10inxhyNi????22 / 3 分別是輸出輸入序列， 是濾波器的沖激響應(yīng)，N 是的長(zhǎng)度。??nyx??nh式(41) 由于沖激響應(yīng)系數(shù) h(n)具有對(duì)稱特性，因此階數(shù)為偶數(shù)時(shí)具有偶對(duì)稱，即 令 ，式(41)可改寫為)1()iNhi??)1()(ixiS??? (44)?????120Ninhny改進(jìn)后 N 次乘法減少為 次，加法次數(shù)增加了 ，總的運(yùn)算量得以減2N少。 窗函數(shù)的選擇及程序框圖為減小濾波器的截?cái)嘈?yīng)，選擇海明窗函數(shù)。窗函數(shù)法設(shè)計(jì) FIR 濾波器的步驟 [10]為：a、根據(jù)技術(shù)要求確定待求濾波器的理想單位取樣響應(yīng)；b、選擇窗函數(shù)，并估計(jì)窗口長(zhǎng)度；c、計(jì)算濾波器的單位取樣響應(yīng)，即系數(shù) h(i)；d、驗(yàn)算技術(shù)指標(biāo)是否符合要求如果有必要的話，重復(fù)上述步驟 bd，可以實(shí)現(xiàn)濾波器。開 始讀 入 窗 口 長(zhǎng) 度 N計(jì) 算 h d ( n )調(diào) 用 窗 函 數(shù) 子 函 數(shù) w ( n )計(jì) 算 h ( n ) = h d ( n ) w ( n )調(diào) 用 子 程 序 （ 函 數(shù) ） 計(jì) 算 H ( k ) = D F T [ h ( n ) ]調(diào) 用 繪 圖 子 程 序 （ 函 數(shù) ） 繪 制 H （ k ） 幅 度 相 位 曲 線結(jié) 束圖 44 用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)濾波器主程序框圖23 / 31第五章 系統(tǒng)調(diào)試 制動(dòng)過程分析在制動(dòng)過程中，制動(dòng)力變化如圖 51 所示。當(dāng)駕駛員聽到“踩腳剎車”命令后，經(jīng) 時(shí)間才意識(shí)到應(yīng)進(jìn)行制動(dòng)行為。 因每個(gè)人的反應(yīng)聽力、動(dòng)作協(xié)調(diào)1t 1t快慢的不同而不同，一般為 ～。駕駛員踏住制動(dòng)踏板后，踏板力迅速增加，但由于制動(dòng)器的蹄片與制動(dòng)鼓之間存在間隙，要經(jīng)過 時(shí)間才能使汽車開2t始減速，不同的車輛 也不相同，一般取 。 稱為制動(dòng)力協(xié)調(diào)時(shí)間，包括2t 3t制動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)遲滯時(shí)間和制動(dòng)力增長(zhǎng)時(shí)間，一般為 ～。 是制動(dòng)力達(dá)到4t最大之后穩(wěn)定維持的時(shí)間，這段時(shí)間可由程序控制。駕駛員松開踏板后，制動(dòng)器制動(dòng)力的消除還需要一段時(shí)間，記為 。5tt 1 駕駛員反應(yīng)時(shí)間 t 2 制動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)遲滯時(shí)間t 3 制動(dòng)力協(xié)調(diào)時(shí)間 t 4 制動(dòng)力作用時(shí)間 t 5 制動(dòng)力下降時(shí)間檢測(cè)時(shí)間 t / s制動(dòng)力Q/N圖 51 制動(dòng)變化曲線 [16] 系統(tǒng)調(diào)試 靜態(tài)調(diào)試當(dāng)完成繪圖制版工作并且拿到印刷電路板，準(zhǔn)備焊接元器件及元器件管腳座之前，應(yīng)進(jìn)行靜態(tài)調(diào)試，主要應(yīng)做好以下的工作：在未焊上各元器件及元器件管腳座之前，首先用眼睛或用萬用表直接檢查線路板各處是否有明顯的斷路、短路的地方，尤其要注意電源是否短路。元器件在焊接過程中要逐一檢查，例如二極管、三極管、電解電容的極性，電容的容量及耐壓，元件的數(shù)值是否正確等等。元件及管座焊接完畢，還要仔細(xì)檢查元件面及各元件之間裸露部分有無相互接觸現(xiàn)象，焊接面的各焊點(diǎn)間、焊點(diǎn)與近鄰線有無連接，對(duì)布線較密或未加阻焊處理的印刷板更應(yīng)注意檢查這些可能造成短路的原因。完成上述檢查后，先空載（不插芯片）上電，檢查電路板各管腳及各插座引腳的電位是否正常，特別是各點(diǎn)電位（若有高壓，聯(lián)機(jī)調(diào)試時(shí)會(huì)通過仿真線24 / 31進(jìn)入仿真系統(tǒng)，可能損壞仿真系統(tǒng)） 。若一切正常，將芯片插入各管座，再通電檢查各點(diǎn)電位是否達(dá)到要求，邏輯電平是否符合電路或器件的邏輯關(guān)系。若有問題，掉電后再認(rèn)真檢查故障原因。 聯(lián)機(jī)仿真調(diào)試聯(lián)機(jī)仿真調(diào)試的方案是：把整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)按其功能分為若干模塊，運(yùn)行本測(cè)控系統(tǒng)的應(yīng)用程序，并借助于萬用表、示波器、邏輯筆等儀器來檢查硬件電路的正確性。軟件調(diào)試不但可以完善系統(tǒng)功能，也是查找硬件故障的直接有效手段。在軟件調(diào)試過程中，除了對(duì)于語(yǔ)法錯(cuò)誤的檢查外，重點(diǎn)要檢查程序中使用的跳轉(zhuǎn)語(yǔ)句是否會(huì)造成死循環(huán)或出現(xiàn)程序跳轉(zhuǎn)出錯(cuò)，檢查程序各種檢測(cè)項(xiàng)目得邏輯是否符合程序流程的要求等。 系統(tǒng)標(biāo)定 標(biāo)定實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)標(biāo)定是確保系統(tǒng)精度的關(guān)鍵。標(biāo)定的方法是對(duì)確定量進(jìn)行測(cè)量，通過各種調(diào)節(jié)手段（包括軟件和硬件） ，達(dá)到顯示值與實(shí)際值之間的偏差符合精度要求的目的。目前對(duì)制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)測(cè)量精度進(jìn)行標(biāo)定時(shí)，一般采用杠桿標(biāo)定法或傳感器式標(biāo)定法，進(jìn)行靜態(tài)標(biāo)定，本系統(tǒng)采用杠桿標(biāo)定法。杠桿標(biāo)定裝置安裝在試驗(yàn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)滾筒上，利用杠桿機(jī)構(gòu)對(duì)滾筒產(chǎn)生相當(dāng)于制動(dòng)力的力矩，如圖 52 所示。其標(biāo)準(zhǔn)制動(dòng)力值 可按下式計(jì)算：TF (51)10RLmgFT??式中 ––– 制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值，單位 daN；T m ––– 標(biāo)準(zhǔn)砝碼質(zhì)量，kg； g ––– 重力加速度， ；2s L ––– 杠桿臂長(zhǎng)度，mm；R ––– 滾筒半徑，mm。25 / 31調(diào)平碼壓力傳感器杠桿L圖 52 制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)標(biāo)定示意圖本系統(tǒng)中 L=，R=75mm 。則式(51) 簡(jiǎn)化為： (52)?按照 JJG9062022《滾筒反力式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)檢定規(guī)程》 ，在制動(dòng)臺(tái)額定載荷的 4%， 25%，100%預(yù)選測(cè)試點(diǎn)，本文除上述 3 個(gè)點(diǎn)外再取制動(dòng)臺(tái)載荷的10%， 15%， 25%，35%， 60%，75%作為測(cè)試點(diǎn)。對(duì)應(yīng)各點(diǎn)按式(52) 計(jì)算應(yīng)加的砝碼質(zhì)量。各點(diǎn)采集到的數(shù)字量如表 51 所示?？梢姡瑐鞲衅鬏敵龌境示€性，與預(yù)期效果相符。表 51 采集的數(shù)據(jù)測(cè)試點(diǎn) 4％ 10％ 15％ 25％ 35％ 60％ 75％ 100％M(kg) (daN)TF130 325 1950 3250數(shù)字量 151 403 606 934 1416 2448 3024 4095 制動(dòng)臺(tái)數(shù)據(jù)處理由于制動(dòng)臺(tái)需要強(qiáng)電驅(qū)動(dòng)滾筒，加之機(jī)械結(jié)構(gòu)上的因素，振動(dòng)和沖擊較多，脈沖干擾由為嚴(yán)重。因此本系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了 FIR 低通濾波器，并且采用三次 樣B條函數(shù)作為擬合函數(shù)來對(duì)數(shù)據(jù)曲線進(jìn)行處理。一、數(shù)據(jù)曲線通過前面章節(jié)對(duì)實(shí)現(xiàn) FIR 濾波器和三次 樣條函數(shù)作為擬合函數(shù)的介紹，B并且在實(shí)踐中的應(yīng)用，得到了比較理想的測(cè)試結(jié)果。圖 53 就是一次測(cè)試過程的制動(dòng)力曲線，與理論曲線比較接近 [14]。26 / 31圖 53 實(shí)際獲得的制動(dòng)力曲線二、零點(diǎn)自動(dòng)調(diào)節(jié)制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的零點(diǎn)示值標(biāo)定直接影響車輪阻滯力的檢測(cè)精度。檢測(cè)站裝備的制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，其多數(shù)只能顯示正值，沒有負(fù)值顯示行程。在這些設(shè)備零點(diǎn)示值調(diào)校時(shí)，有可能發(fā)生負(fù)值誤差被淹沒，致使試驗(yàn)臺(tái)儀表顯示為零時(shí)，實(shí)際并非為零，而是一個(gè)負(fù)數(shù)。其表現(xiàn)為兩車輪阻滯力和常常低于 3%軸載質(zhì)量的重力值。為提高檢測(cè)可靠性，檢定標(biāo)準(zhǔn)修改為：零點(diǎn)示值誤差為某一指定較小正數(shù)范圍（例：10～30 ） ，有效地控制阻滯力的檢測(cè)準(zhǔn)確度。N結(jié) 論 本文研究的制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)數(shù)據(jù)采集、處理系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)與機(jī)、電等技術(shù)相結(jié)合的檢測(cè)設(shè)備。檢測(cè)系統(tǒng)從整體能量角度出發(fā)，得出左右車輪制動(dòng)力、制動(dòng)力矩、阻滯力等性能參數(shù)。檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)控過程可歸結(jié)為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)控制。實(shí)時(shí)性、綜合控制能力、可靠性、可維護(hù)性及環(huán)境適應(yīng)性是對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求。根據(jù)這些要求本設(shè)計(jì)包括三個(gè)部分。第一部分是試驗(yàn)臺(tái)數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。針對(duì)試驗(yàn)臺(tái)項(xiàng)目的要求和相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，確定了整個(gè)的測(cè)量參量。根據(jù)參量的要求設(shè)計(jì)了硬件系統(tǒng)，介紹了各個(gè)部分的工作原理。第二部分討論了本系統(tǒng)中干擾信號(hào)的排除、抑制以及數(shù)據(jù)處理方法。從系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和抗干擾能力出發(fā)，從硬件角度介紹了干擾信號(hào)的抑制和排除的若干途徑。對(duì)系統(tǒng)的各部分硬件組成環(huán)節(jié)進(jìn)行了深入的研究，完成硬件的可靠性設(shè)計(jì)。從軟件角度采用曲線擬合技術(shù)和數(shù)字濾波。第三部分調(diào)試部分，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)證明軟、硬件設(shè)計(jì)是正確的，抗干擾措施是有力的，數(shù)字濾波方法是有效的。歸納起來，本文的主要工作如下：一、介紹了研制汽車制動(dòng)性能檢測(cè)系統(tǒng)的意義；介紹了制動(dòng)力檢測(cè)指標(biāo)體系； 二、對(duì)汽車制動(dòng)性能檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行硬件、軟件設(shè)計(jì)。介紹了汽車性能檢測(cè)線的結(jié)構(gòu)和原理以及汽車制動(dòng)性能檢測(cè)的具體標(biāo)準(zhǔn)，并提出總體設(shè)計(jì)方案。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的參數(shù)要求進(jìn)行傳感器信號(hào)處理電路的設(shè)計(jì)，其中包括力傳感器信號(hào)處理電路和速度信號(hào)測(cè)量電路。按照數(shù)據(jù)采集和處理的速度和精度的要求，設(shè)計(jì)了以 AD1674 芯片作為數(shù)據(jù)采集的核心。提出了一個(gè)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。對(duì)于制動(dòng)效果不合格的車輛，其故障的原因和部位可以通過系統(tǒng)來判斷，而不是由檢測(cè)人員憑借經(jīng)驗(yàn)判斷。三、從硬件和軟件角度提出抗干擾的方法從硬件角度進(jìn)行了硬件抗干擾能力設(shè)計(jì)。提出測(cè)控系統(tǒng)外部干擾及抑制27 / 31和消除干擾信號(hào)的途徑。通過設(shè)計(jì) V/I 變換來傳輸信號(hào)大大提高了系統(tǒng)的可靠性。從誤差理論的角度提出系統(tǒng)中存在的各種誤差，并提出常用的克服隨機(jī)干擾的數(shù)字濾波方法，以及曲線擬合的方法。從中選取 FIR 數(shù)字濾波和 B 樣條函數(shù)擬合用于本系統(tǒng)中處理實(shí)際數(shù)據(jù)。以軟件和硬件為基礎(chǔ)，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了試驗(yàn)，并且對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析討論，證明了測(cè)量數(shù)據(jù)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到國(guó)標(biāo)要求?？傊?，本次設(shè)計(jì)的汽車制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)數(shù)據(jù)采集、處理系統(tǒng)具有檢測(cè)精度高、可靠性好、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)汽車制動(dòng)性能的檢測(cè)以及檢測(cè)設(shè)備的發(fā)展有很重要的實(shí)用價(jià)值。參 考 文 獻(xiàn)[1] 徐安，轎車制動(dòng)性能統(tǒng)計(jì)分析與改進(jìn)措施[J]，汽車工程，:269270[2] 余志生，汽車?yán)碚揫M]，機(jī)械工業(yè)出版社，[3] 潘新民，王燕芳，微型計(jì)算機(jī)與傳感器技術(shù)[M]，人民郵電出版社，1998[4] 清源計(jì)算機(jī)工作室, Protel 99 原理圖[M],機(jī)械工業(yè)出版社 2022[5] 張偉，Protel DXP 入門與提高[M]，人民郵電出版社， 2022[6] 董渭清，王渙招，接口技術(shù)及應(yīng)用[M]，西安交通大學(xué)出版社，1995[7] 何希才，傳感器及其應(yīng)用電路[M]，電子工業(yè)出版社，2022[8] 嚴(yán)鐘豪，譚祖根，非電量電測(cè)技術(shù)[M]，機(jī)械工業(yè)出版社，1989[9] 沈蘭蓀，數(shù)據(jù)采集技術(shù)[M] ，中國(guó)科技技術(shù)大學(xué)出版社，1990[10] 馬明建等，數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)[M]，西安交通大學(xué)出版社，1998[11] 諸邦田，電子電路實(shí)用抗干擾技術(shù)[M]，人民郵電出版社，1994[12] 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