基于虛擬儀器的汽車測試技術實驗平臺

摘要 針對汽車測試技術實驗教學中的弊端，采用虛擬儀器技術，基于LabVIEW平臺， 開發(fā)了汽車自動變速器換檔規(guī)律測試系統(tǒng)，本測試系統(tǒng)可采集到影響汽車換檔的九個主要信號，具備濾波、放大、分析和顯示存儲的功能。基于此平臺，學生可自行編程，更改參數(shù)和增加模塊功能，以取得良好的實驗效果。

關鍵詞 汽車測試技術 實驗教學 虛擬儀器 LabVIEW

中圖分類號：G644 文獻標識碼：A

0 引言

目前汽車測試技術實驗教學主要存在以下問題：（1）經典、驗證型實驗過多；（2）對學生束縛過多。教師把實驗的內容、操作方法與步驟、報告格式甚至每一步得到什么結果等都寫得一清二楚，學生完全是在教師設定的范圍內機械地完成操作，缺少主動積極的思考，束縛了學生的獨立思維和能動性，不利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)①②。

而隨著測試技術的發(fā)展，虛擬儀器正逐漸取代傳統(tǒng)測試儀器③。從汽車測試技術課程特點看，有必要大力開展虛擬儀器教學實驗平臺建設，給學生以更多的工程實踐機會，以培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新能力。同時，結合湖北文理學院培養(yǎng)應用型人才的要求，對汽車測試技術實驗課程進行改革，提出將虛擬儀器技術與實驗教學相結合的能力培養(yǎng)方法，調動學生的學習積極性，增強實驗教學效果。

本文結合汽車測試技術的教學內容，開發(fā)了汽車自動變速器換檔規(guī)律測試系統(tǒng)，本測試系統(tǒng)可采集到影響汽車換檔的九個主要信號，具備濾波、放大、分析和顯示存儲的功能，基于此平臺，學生可自行編程，更改參數(shù)和增加模塊功能，以取得良好的實驗效果。

1 硬件系統(tǒng)

測試硬件主要有機箱、控制器及數(shù)據(jù)采集卡等：

1.1 機箱

機箱型號為NI PXI-1050，它由8個3U PXI 模塊插槽與4個SCXI信號調理模塊插槽集成，內部邊往SCXI模塊，SCXI模塊具有多路復用及并聯(lián)的操作模式。NI PXI-1050采用最新機箱技術，0～50€癈溫度范圍。

1.2 控制器

控制器型號為NI PXI-8196，它標準配置512MB雙通道DDR2RAM（最大支持2GB），10/100/1000 BaseTX（千兆）以太網，ExpressCard/34插槽和4個USB2.0端口，具有集成的硬盤、GPIB、串口及其他外圍設備，安裝有WindowsXP操作系統(tǒng)和驅動程序。

1.3 數(shù)據(jù)采集卡

采用NI PXI-6251數(shù)據(jù)采集卡，它有2路16位模擬輸出（2.8MS/S），24條數(shù)字I/O線，32位計數(shù)器，并聯(lián)（Correlated）DIO（8條時鐘線，10MHz）；模擬和數(shù)字觸發(fā)。采用高精度M系列提高測量精度、分辨率和敏感度，采用NI-DAQmx驅動軟件和NI LabVIEW SignalExpress交互式數(shù)據(jù)記錄軟件。

2 軟件系統(tǒng)

采用LabVIEW 虛擬儀器軟件作為汽車測試系統(tǒng)的開發(fā)平臺，不僅解決了傳統(tǒng)試驗檢測手段落后、測量誤差大、操作費時費力等問題，而且具有精度高、數(shù)據(jù)便于存儲和處理、界面友好、操作簡單等優(yōu)點。尤其有助于學生從繁瑣的運算中解放出來，可以用更多的時間去明確概念，具有很好的教學效果④。

本軟件用LabVIEW8.0編程，配合使用PXI-6251數(shù)據(jù)采集卡，設計流程如圖1所示。整個軟件實現(xiàn)的功能有：

（1）多通道數(shù)據(jù)采集模塊同步完成變速箱油壓、檔位、車速等多個數(shù)據(jù)的采集，實時性很強，在采集過程中自動將多通道數(shù)據(jù)按一定的文件格式存儲在硬盤上并在前面板上顯示，如圖2；（2）數(shù)據(jù)讀取模塊通過一定的算法、輸出的條件對數(shù)據(jù)進行過濾，只記錄下有效數(shù)據(jù)；（3）在數(shù)據(jù)處理上運用LabVIEW與Excel的通信，利用LabVIEW具有調用ActiveX的功能對Excel發(fā)送請求⑤，在Excel中實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的排序和換檔圖的繪制，如圖3。

3 結語

基于虛擬儀器技術和LabVIEW平臺，開發(fā)了測試技術虛擬儀器教學實驗平臺。該平臺能控制9路模擬量的采集并對采集回來的數(shù)據(jù)進行濾波操作，基于該平臺，可以開設多個汽車測試技術教學實驗，如溫度信號測試、發(fā)動機轉速測量、噴油量檢測等實驗。該平臺還可配合教學內容的延伸，集成更多先進的傳感器，做進一步的完善，用于學生進行測試技術自主創(chuàng)新實驗，解決了傳統(tǒng)實驗教學儀器更新成本高的問題。

注釋

① 賈玉贊.汽車實驗教學與學生多種能力的培養(yǎng)[J].太原科技，2001（1）：42-43.

② 朱春梅，黃民.機械類專業(yè)“測試技術”課程教學改革初探[J].中國電力教育，2009（6）：89-90.

③ 康志成，肖友剛，李國臣，唐雄斌等.構建基于虛擬儀器平臺測試技術實驗教學體系[J].宜春學院學報，2009（8）：183-184.

④ 黃治清，賀建閩等.虛擬儀器實驗室的建設與教學實踐[J].電氣電子教學學報，2001.23（5）： 59-61.

⑤ 楊樂平，李海濤.LabVIEW高級程序設計[M].北京：清華大學出版社，2003.