多類型汽車傳感器通用測試系統的設計

瑞安市質量技術監督檢測院 周 曉

多類型汽車傳感器通用測試系統的設計

瑞安市質量技術監督檢測院 周 曉

針對目前汽車傳感器檢測系統功能單一等問題，設計一種多類型汽車傳感器通用的測試系統，采用LabVIEW軟件平臺設計程序，整合模塊化的設備資源，集成開發檢測范圍涵蓋汽車壓力、液位、溫度、車速及輪速等多類型傳感器的性能分析和耐久測試系統。該系統可滿足多型號汽車、多類型傳感器的檢測，是一個開放的測試系統，具有很強的擴展性。

LabVIEW；汽車；傳感器；自動化；測試系統

0 前言

隨著汽車行業的規范化發展，傳感器零部件制造商對測試要求不斷提高，以往測試對象和功能較為單一的實驗測試系統，已無法滿足汽車上多樣類別傳感器的測試要求，開發研制傳感器通用測試系統成為當下制造商的新需求。研制多傳感器通用測試系統滿足不同種類產品在高低溫條件下的性能測試，同時兼顧部分類型傳感器在高低溫度下的耐久性試驗，對于降低了實驗室下的汽車傳感器測試成本，實現硬件上擴展和升級具有重要的意義。

1 測試系統總體結構設計

根據市場調研的情況，目前各汽車傳感器制造商對汽車傳感器的檢測需求主要集中在車速、輪速、溫度、壓力及燃油等幾類傳感器的測試。測控參數的要求可整理如表1所示。

表1 測試系統的測控參數

在市場需求的基礎上，基于PCI 總線設計開發多種類傳感器通用測試平臺系統，設備操作按照半自動化理念執行，樣品的取放由操作人員人工完成，測試過程由PCI 測試主機作為上位機控制自動進行。整個測試系統主體由通用測試機柜和傳感器工作臺兩部分構成，機柜和工作臺之間使用通用電氣接口和適配線纜進行連接。

2 測試系統的硬件布局

測試機柜和傳感器安裝臺均配有通用電氣接口，接口帶有不同規格和功能的針腳，通過定義針腳功能，便可實現機柜和安裝臺之間電源供給等強電連接，以及串口通信和電信號采集等弱電交互功能。對于不同傳感器安裝平臺與機柜的連接，僅需更換適配線纜，無需更換其他硬件或接口。

數據采集通過常用的信號路由接口，將PCI總線測試板卡和被測傳感器經過負載路由電路進行連接和切換，實現多通道數據采集和同步數采。電平信號采集，電流信號采集及四線法電阻測量由系統萬用表卡完成，方波信號和脈沖信號由示波器卡采集分析，運動控制、位置讀取以及氣壓信號讀取等多種功能由多功能數采卡實現，負載切換及氣路控制由數字IO卡執行，溫度控制和氣壓控制使用RS485串行總線控制工作臺上的控制模塊完成。

3 測試系統的軟件開發

系統軟件基本的測試功能可分為性能測試和耐久測試。性能測試對被測傳感器的測試參數進行單次測量，根據設定測試參數，自動控制檢測過程，實現測試畫面實時監控及檢測結果實時記錄；耐久測試則是在長時間下根據不同的可變溫度、壓力或者液體高度等條件，對被測件的主要測試參數進行記錄，描繪出曲線并進行記錄。在一個測試平臺上整合有限的資源完成多類型傳感器的測試工作，需對軟件開發平臺做合理的選擇。此處軟件開發采用了靈活的圖形化編程語言LabVIEW作為軟件平臺。LabVIEW的虛擬儀器技術使得測試軟件和硬件儀器在不同傳感器的測試條件下物盡其用。軟件結構針對不同對象的傳感器開發出不同的軟件進程模塊，針對不同的控制方式和運用條件開發出不同的線程模塊。如壓力傳感器進程模塊和液位傳感器進程模塊，溫度控制線程模塊和高度控制線程模塊。

通過軟件程序的可視化，整個軟件由啟動界面、參數配置界面以及傳感器測試主界面三大部分組成，整個軟件系統秉承軟件設計高內聚、低耦合的設計思想。圖1，圖2分別為軟件登錄界面及氣壓傳感器測試主界面，其中圖2為一種汽車氣壓傳感器在連續壓力變化下輸出的電壓數據、實時曲線及結果判斷等內容，圖中曲線為實測數據的擬合曲線，兩側的細實線代表了輸出信號的上下誤差帶，中間粗實線代表了輸出信號。

圖1 軟件登錄界面

圖2 氣壓傳感器測試系統

4 結語

多類型汽車傳感器通用測試系統采用了主流的模塊化儀器平臺，通過圖形化編程語言LabVIEW作為開發環境，有效提升系統的擴展性和靈活性，可用于研發設計中的開發測試及型式試驗。該測試系統的開發具有一定的實際意義：

（1）為多功能試驗臺的開發提供一種思路。基于LabVIEW軟件開發環境，通過整合現有成熟的模塊技術，實現多功能檢測的目的，對于開發多功能系統具有一定的借鑒意義。

（2）有利于提高設備的空間利用率。系統通過對汽車各類傳感器測試信號和運用環境的多樣整合，測試系統實現了汽車輪速、燃油、溫度和壓力等多類型傳感器的性能分析和耐久測試系統，有效節約檢測空間。

（3）有利于提高設備零件利用率。根據傳感器的不同工作特點，開發了不同的線程模塊和進程模塊，通過兩則的有效組合，充分釋放了設備的利用率。

（4）系統屬于開發系統，可擴展空間大。系統采用模塊化集成的設計思路，方便定制和擴展不同類別的測試工作臺，適應后續開發過程中拓展整合其他的測試功能。

[1]田錦明等．基于LabVIEW的汽車輪速傳感器測控系統設計[J]．儀表技術與傳感器,2010(6):21-24．

周曉（1987-），男，機械工程師，現從事汽車電氣產品質量檢測技術方面的研究以及電器產品結構設計。