淺談虛擬儀器技術在車輛工程領域中的應用

摘 要：虛擬儀器技術有效的融合了計算機技術和測量技術，通過計算機軟件，將計算機強大的信息處理能力和儀器設備的硬件測量與控制能力緊密結合，并通過計算機軟件實現對信息的把握、保存和處理，具有性能高、擴展性強、開發時間少、無縫集合等優勢。

關鍵詞：車輛工程；虛擬儀器；應用

虛擬儀器技術有效的融合了計算機技術和測量技術，通過計算機軟件，將計算機強大的信息處理能力和儀器設備的硬件測量與控制能力緊密結合，并通過計算機軟件實現對信息的把握、保存和處理，具有性能高、擴展性強、開發時間少、無縫集合等優勢。近年來，虛擬儀器技術在汽車工程領域得到良好的應用，有效的提升了汽車設計、制造、使用和檢測的水平，帶動了汽車工程相關技術的進步與發展。

一、虛擬儀器技術

虛擬儀器技術就是通過軟件將計算機強大的計算處理能力和儀器硬件的測量、控制能力結合在一起，并通過軟件實現對數據的顯示、存儲以及分析處理，因此有“軟件就是儀器”之說。虛擬儀器技術的優勢在于可由用戶定義自己的專用儀器系統，且功能靈活，容易構建，所以應用廣泛，尤其在科研、開發、測量、檢測、測控等領域。虛擬儀器功能強大的開發軟件，可讓用戶迅速建立用于設計和產品測試的自動化測量系統，并能方便地實現系統在各種環境下重復使用，而且維護起來簡便。而其集成式軟件架構最大限度地減少了建造復雜測量系統所需時間和資金，同時這些軟件架構針對大型系統的管理任務，提供了滿足測試和控制要求的完全客戶化的測試管理軟件及從大型測量系統的服務器上收集與分析測試數據的軟件工具。

二、應用

目前在車輛工程領域，虛擬儀器主要用于車輛設計、研究、生產控制、檢測維修等，而且大都處于理論試驗階段，大范圍的應用尚需時日。深化虛擬儀器技術在車輛工程領域的應用，必將有助于提高車輛科研水平和生產效率。

1.虛擬儀器在汽車儀表檢測中的應用。在汽車儀表大批量生產的同時帶來另一個問題，那就是生產成品的檢驗問題。儀表總成是現代汽車的信息中心，它的生產質量，關系到汽車行駛的安全性和整車的質量。由于汽車儀表的更新換代，新的產品不斷出現而舊的儀表又沒有退出使用，如何設計出一種能針對各種不同型號儀表的檢測設備應用在汽車儀表檢測中己經成為一項重要而且極富現實意義的課題。

通過NI公司的軟硬件產品對整個檢測系統進行設計，根據儀表測試所需的各種模擬、數字、開關、K-Line、CAN等各種信號參數，采用NI的PXI系列板卡、中泰的PCM-536以及自制的可編程網絡電阻和數據通訊轉換卡組成系統的硬件電路部分。以此為基礎，再利用NI的LabVIEW軟件對整個測試系統進行設計，最終目標是研制一個小巧、靈活、可靠性高的便攜式檢測系統，在汽車儀表檢測中它能夠針對大部分的車型，模擬產生儀表所需的各種采集信號信息，并且通過CAN接口與被測儀表進行通信，從而實現汽車狀態信息的實時反饋。

通過NI公司的LabVIEW軟件平臺對整個測試系統進行設計，經過實踐證明它不僅降低了生產成本，提高了檢測效率，確保了產品的質量，而且一個完整的汽車智能數字儀表的檢測系統，也適用于通用的汽車儀表檢測系統。

2.汽車的性能設計方面。在汽車性能設計中，虛擬儀器技術逐步代替了以往傳統的設計方法或技術，應用現狀與前景良好。傳統的設計方法復雜而又浪費時間與精力，且無法實現功能設計和功能實驗的共同進步。過去的設計方法通常是先做出系統，然后在實驗層面上進行測試，然后再驗證這個系統的功能，這種方法不僅消耗了大量的時間和精力，也難以改進系統設計，改進的結果且不能立即展示，而且測試系統價格高昂，使用不方便。運用虛擬儀器技術，設計人員可以快速對設計系統進行更改或改進，并及時了解設計的效果，有效的改善傳統設計方法的不足。

3.虛擬儀器在汽車的制動性和操縱穩定性中的應用。在傳統的汽車的制動性和操縱穩定性測試過程中，主要采用五輪儀、非接觸式車速儀以及方位陀螺儀、垂直陀螺儀等儀器。這些設備大多結構復雜、成本較高，有些參數的測量誤差較大，沒有綜合測試的配套軟件、數據處理不方便等，而利用虛擬儀器可以很方便的解決傳統測試中的問題。

此系統主要由接口電路、軟件和虛擬儀器面板組成，其中硬件可實現與PC機的接口，即完成模數轉換、數字量輸入輸出及記數器/定時器操作等功能。軟件包括驅動接口和儀器功能程序。由以上測試原理構成的汽車綜合測試系統，克服了有些硬件檢測儀器需要使用模擬跟蹤儀繪制曲線，靠人工判別辨認的缺點，實現了全數字化處理。

4.車輛檢測與維修。在車輛安全與維修檢測中，一般都采用儀器設備與人工直觀相結合的方式，檢測結果因易受到人為因素的干擾而喪失準確性。運用虛擬儀器技術，可使配光檢測系統和車輛尾氣系統相結合，更新檢測方式，實現對汽車及汽車相關部件的自動檢測，并提高準確度，如用虛擬儀器研制的車燈配光檢測系統和車輛尾氣成分含量檢測系統等。另一方面，虛擬儀器技術的應用對汽車的實驗與測試方面也有重要的促進作用。在汽車實驗和測試中，需要對各種信號進行測量和分析操作，由人工或機械方式完成這些任務難度大、時間長。虛擬儀器技術的出現，不僅使這些問題得到有效緩解，也為汽車測試與實驗提供了更多的選擇，為汽車測試中出現的問題提供了更加靈活有效的解決方案。

目前，基于PC機的虛擬儀器技術正向高性能、多功能、集成化和網絡化方向發展，虛擬儀器技術能促進車輛測試儀器的發展，有良好的應用前景。