Dasylab虛擬測試軟件在機械工程測試技術中應用探討

楊群 譚亞

摘要：針對機械工程測試技術的特點，以測試汽車電動燃油泵的流量、壓力及轉速為例，分析了DASYLab虛擬測試軟件在機械工程測試中應用的可行性.開發了一個基于DASYLab 在電動燃油泵測試分析中的應用軟件。有極強的工程實用價值。

關鍵詞：流量;壓力;轉速測試;信號處理;誤差理論與數據處理

引言

對傳統測試儀器而言，盡管數字儀器和智能儀器提高了其測試與分析的性能，但仍不能改變其功能模式單一、手動操作、通道固定、系統封閉、人工讀數、占地空間大及開發和擴展費用高等諸多不足。相比于此，基于計算機技術的虛擬儀器能夠克服傳統儀器的上述諸多不足，并逐步在儀器制造和測試領域代替傳統硬件式儀器。虛擬儀器素有“軟件即儀器”之稱，所以軟件設計就成為虛擬儀器的核心。

本文將虛擬儀器的概念引入到了汽車燃油泵功能測試中，利用DASYLab虛擬開發平臺設計了一套能夠完成自動采集、分析、處理、控制的在線測控系統。相比實現同樣功能的傳統儀表，利用DASYLab既能簡化系統組成又實現了專業的個性化設計。

DASYLab測試領域中的應用

DASYLab虛擬測試軟件是一套高性能的數據采集、過程控制及系統分析軟件.它可以利用Microsoft Windows提供的全部有利的功能和圖形接口。

DASYLab的最突出的設計方案是它集成了市場上主要的控制設備，形成真正直觀操作環境來提供了豐富的幫助功能，最大的信號處理速度以及最有效的圖形顯示效果。使用DASYLab通過選擇和連接模塊元素，一個測試過程控制或模擬任務可以被直接設置在你的屏幕上，并可隨意安排，甚至高度專業化的任務也可在屏幕上立即解決，交互使用毫無困難。

基于DASYLab虛擬開發平臺的汽車電動燃油泵功能測試系統的設計

硬件設計

本系統采用霍爾元件感應式采集電流信號，信號經放大、標定、真有效值計算即可保證測試精度。

壓力傳感器是測試系統中比較靠近燃油泵的元件之一，而且與燃油直接接觸，所以本系統選用GE Druck PTX7516型防爆油壓傳感器。

本系統選用Kral的OMX13型流量傳感器，由于此型傳感器采用旋轉感應式測量原理，系統所獲取的信號為脈沖電壓式，需選配EEA41型絕緣放大器配合使用。

本系統利用燃油泵電機換向脈沖測量轉速。

對于油壓的控制，出于安全考慮，油泵測試區域應盡量避免使用電子元件，所以本系統選用FESTO比例壓力調節閥+EM–Racing組合控制方式。

EM–Racing為比例壓力氣動閥，壓力閾值由輸入端氣體壓力決定。系統工作時由DASYLab控制D/A轉換器控制FESTO比例壓力閥輸出一定壓力的氣體以控制EM–Racing的壓力閾值，進而控制液壓系統的壓力值。

軟件設計

本系統軟件部分的主要功能為系統標定、誤差理論與數據處理、信號處理、PID閉環控制等環節。

測試程序 包括：信號采集模塊、標定模塊、數據處理模塊、顯示模塊、記錄模塊。

電壓、電流、壓力、流量信號采集到DASYLab中之后需要進行線性標定，以使最終記錄的數據與實際值一致。

電壓、電流的標定選用Fluke 289作為基準源，壓力的標定選用GE Pace 6000作為基準源，流量的標定選用BEM 500作為基準源。為提高測試精度，各參數均采用17點標定。

至于測試數據的處理，依據誤差理論，選用移動均方根算法，塊大小設為30000點，既能提高數據的精確度，又可保證數據顯示的實時性。

由于燃油泵電機的密封性，在測量電機轉速時只能采用非接觸式的檢測方法。燃油泵電機通常為換向式，換向過程中線圈磁場方向與定子磁極夾角不斷改變，n片換向器式轉子每旋轉一周轉矩脈動n次，從而轉子線圈電流波動n次，因此本系統利用此原理，采用電感元件感應燃油泵電流波動。

控制程序 為了縮短測試時間，提高調節精度，本系統采用PID閉環控制調節油壓值。

由于液壓系統有較大的時滯效應，D環的調解會受到較大的影響，易使系統出現振蕩，所以本方案中將擯棄D環。實驗結果證明僅采用P、I環的壓控系統有較高的穩定性、精度和較短的調節時間。

測試人機界面

上排從左至右依次為：管路1壓力/流量、管路2壓力/流量、轉速、測速工況序號、換向器階數、手動轉速校準。

中排從左至右依次為：壓力曲線、轉速信號處理曲線、測速工況手調。

下排從左至右依次為：記錄列表、記錄使能按鈕、程序開關。

系統調試

系統的調試采用精度更高的儀器作為基準源，將基準源與本系統整合在同一回路中，比對本系統與基準源的測試結果。

實驗結果表明本系統擁有較高的精度，同時也證明以虛擬儀器作為開發平臺具備很好的可靠性。

結束語

Dasylab 應用于機械工程測試技術中，是一種新型先進的、實驗方法，其虛實結合的測試過程、實驗特色，將使機械工程測試的發展改革更加深入，更加完善;對工程領域，能快速計算、模擬仿真，提高工作效率，應用前景廣闊.

參考文獻

劉經燕.測試技術及應用[M].廣州：華南理工大學出版社，2001.

曹玲芝，等.現代測試技術及虛擬儀器[M].北京：北京航空航天大學出版社，2004.