基于虛擬儀器技術(shù)的滾筒式速度表檢驗(yàn)臺檢測裝置

改造者：張海波 王廣成 關(guān)為國

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基于虛擬儀器技術(shù)的滾筒式速度表檢驗(yàn)臺檢測裝置

改造者：張海波 王廣成 關(guān)為國

本文介紹了基于虛擬儀器技術(shù)設(shè)計(jì)開發(fā)的滾筒式速度表檢驗(yàn)臺的檢測裝置。硬件包括光電傳感器、數(shù)據(jù)采集平臺、數(shù)據(jù)采集卡等，軟件部分利用LabVIEW進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。本裝置具有高效、穩(wěn)定、可移植性強(qiáng)等特點(diǎn)。

機(jī)動車速度表是機(jī)動車重要的組成部分，是機(jī)動車安全性能檢測的重點(diǎn)之一。速度表準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到駕駛?cè)艘约捌渌藛T的生命安全。目前，滾筒式速度表檢驗(yàn)臺是交警、交通部門和機(jī)動車輛制造、修理行業(yè)對機(jī)動車速度表進(jìn)行檢測的重要計(jì)量器具，是機(jī)動車檢測站的主要檢測設(shè)備之一。滾筒式速度表檢驗(yàn)臺是我國法律規(guī)定的強(qiáng)制檢定計(jì)量器具，它是通過檢測機(jī)動車車速表的示值誤差確定車速表是否符合規(guī)定要求，以保證準(zhǔn)確指示車輛行駛速度，所以，對檢驗(yàn)臺的檢測可以保證速度表的準(zhǔn)確可靠。

本項(xiàng)目采用虛擬儀器技術(shù)研發(fā)滾筒式速度表檢驗(yàn)臺的檢測裝置。可以實(shí)現(xiàn)速度表檢驗(yàn)臺的自動化檢測，包括數(shù)據(jù)庫存儲及報(bào)表自動生成及打印等。本裝置具有數(shù)據(jù)采集速度快、準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。并且，本裝置具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性，對相同的測量信號，只需修改源代碼就可以進(jìn)行其它項(xiàng)目的檢測，可以在本裝置硬件的基礎(chǔ)上開發(fā)其它的檢測裝置，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。

滾筒式速度表檢驗(yàn)臺的功能是對車速表進(jìn)行檢測，實(shí)際就是對車速的檢測。對速度的檢測就涉及測速傳感器。測速傳感器是對被測物的運(yùn)行速度進(jìn)行測量并轉(zhuǎn)化成可輸出信號的傳感器。當(dāng)車速臺滾筒旋轉(zhuǎn)同時(shí)，帶動測速傳感器測量輪無滑移的旋轉(zhuǎn)，測量輪與光電測速傳感器同軸剛性連接，這樣線速度V測=V；角速度n光電=n測。本裝置采用SZGB-3型光電轉(zhuǎn)速傳感器作為速度信號采集傳感器。SZGB-3型光電轉(zhuǎn)速傳感器輸出的是頻率信號，因此要對頻率信號進(jìn)行采集處理。傳感器采用封閉式紅外發(fā)光管光源，每轉(zhuǎn)輸出脈沖數(shù)為360，最高工作頻率14kHz，最大電流為20mA。根據(jù)最高工作頻率等信息，選擇NI 9401數(shù)據(jù)采集卡作為頻率信號的采集硬件。利用虛擬儀器技術(shù)進(jìn)行頻率采集必須要用模塊化數(shù)據(jù)采集平臺（CompactDAQ）。NI 推出了cDAQ-9171、cDAQ-9172、cDAQ-9174、cDAQ-9178四款數(shù)據(jù)采集平臺。考慮使用時(shí)的便攜性、可擴(kuò)展性等因素，本裝置選用了NI cDAQ-9174作為數(shù)據(jù)采集平臺。NI cDAQ-9174是一款4槽NI CompactDAQ USB機(jī)箱，適用于小巧便攜的混合測量測試系統(tǒng)，4槽的配置也為今后的擴(kuò)展測量提供了條件。光電轉(zhuǎn)速傳感器的電源采用12V直流電源直接供電，對頻率信號的采集、處理等工作利用筆記本電腦實(shí)現(xiàn)。裝置外觀如圖1所示。

測量結(jié)果

測量處理軟件使用LabVIEW 2013進(jìn)行編制，包括光電傳感器頻率信號的采集、測量數(shù)據(jù)的采集及運(yùn)算、原始測量數(shù)據(jù)的查詢、報(bào)表及標(biāo)簽的自動生成與打印。頻率測量程序主界面如圖2所示。

圖1　滾筒式速度表檢驗(yàn)臺檢測裝置外觀圖

裝置的結(jié)構(gòu)組成

圖2　頻率測量主界面

圖3　頻率測量程序

按照J(rèn)JG909-2009《滾筒式車速表檢驗(yàn)臺》的檢定規(guī)程要求，示值誤差測量時(shí)選取30km/h、40km/h及60km/h三個(gè)速度點(diǎn)進(jìn)行測量。本裝置對速度的測量次數(shù)定為10次，然后取平均值作為測量結(jié)果。測量代碼如圖3所示。

本程序采用了生產(chǎn)者消費(fèi)者結(jié)構(gòu)框架，即可以實(shí)時(shí)顯示頻率信號的測量值又可以定時(shí)定點(diǎn)采集頻率信號。

測量結(jié)果的說明

用本裝置和Agilent 34401A分別對滾筒式速度表檢驗(yàn)臺進(jìn)行了測量。由于Agilent 34401A測量輸出的是頻率信號，因此測量結(jié)果用頻率表示，結(jié)果見表1所示。

表1　測量對比圖 單位：Hz

表1中的滾筒式速度表檢驗(yàn)臺檢定裝置的三個(gè)測量點(diǎn)的測量數(shù)據(jù)分別是測量10次取得的平均值，34401A高精度數(shù)字萬用表的測量數(shù)據(jù)則是萬用表數(shù)值穩(wěn)定后的取值。從測量結(jié)果分析，本裝置的測量數(shù)據(jù)與高精度萬用表的測量數(shù)據(jù)基本一致。此外，本裝置除了自測外，還到黑龍江產(chǎn)（商）品理化檢測中心針對本裝置的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了檢測。檢測結(jié)果為1. 測量范圍：（0～100）km/h；

2. 示值誤差：≤±0.5%；

3. 零點(diǎn)漂移：0.01km/h；

4. 重復(fù)性誤差：≤0.3%。本裝置達(dá)到了預(yù)定的技術(shù)指標(biāo)。

結(jié)束語

基于虛擬儀器技術(shù)的滾筒式速度表檢驗(yàn)臺檢測裝置首次將虛擬儀器技術(shù)用于速度表檢驗(yàn)臺的檢測，將頻率信號經(jīng)過信號處理后采集到計(jì)算機(jī)上，測量數(shù)據(jù)、報(bào)表、標(biāo)簽等由計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理完成，減少了以往手動測量的工序，大大提高了工作效率；此外，利用了NI的數(shù)據(jù)采集卡及數(shù)據(jù)平臺，提高了裝置的集成性，使得測量裝置能夠非常穩(wěn)定準(zhǔn)確地進(jìn)行工作。

張海波 王廣成 關(guān)為國

黑龍江省計(jì)量檢定測試院

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.01.025