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， 開發了汽車自動變速器換檔規律測試系統，本測試系統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，不利于創新能力的培養①②。

而隨著測試技術的發展，虛擬儀器正逐漸取代傳統測試儀器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，以培養學生的動手能力和創新能力。同時，結合湖北文理學院培養應用型人才的要求，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，開發了汽車自動變速器換檔規律測試系統，本測試系統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，更改參數和增加模塊功能，以取得良好的實驗效果。

1 硬件系統

測試硬件主要有機箱、控制器及數據采集卡等：

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操作系統和驅動程序。

1.3 數據采集卡

采用NI PXI-6251數據采集卡，它有2路16位模擬輸出（2.8MS/S），24條數字I/O線，32位計數器，并聯（Correlated）DIO（8條時鐘線，10MHz）；模擬和數字觸發。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交互式數據記錄軟件。

2 軟件系統

采用LabVIEW 虛擬儀器軟件作為汽車測試系統的開發平臺，不僅解決了傳統試驗檢測手段落后、測量誤差大、操作費時費力等問題，而且具有精度高、數據便于存儲和處理、界面友好、操作簡單等優點。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數據采集卡，設計流程如圖1所示。整個軟件實現的功能有：

（1）多通道數據采集模塊同步完成變速箱油壓、檔位、車速等多個數據的采集，實時性很強，在采集過程中自動將多通道數據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）數據讀取模塊通過一定的算法、輸出的條件對數據進行過濾，只記錄下有效數據；（3）在數據處理上運用LabVIEW與Excel的通信，利用LabVIEW具有調用ActiveX的功能對Excel發送請求⑤，在Excel中實現對數據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據進行濾波操作，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新實驗，解決了傳統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[J].太原科技，2001（1）：42-43.

② 朱春梅，黃民.機械類專業“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.