基于Labview的汽车减振器实验台测试系统 - 图文

青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文）

2基于虚拟仪器实现汽车减振器测试系统的设计思想

2.1.虚拟仪器概述及LabVIEW软件设计简介

虚拟仪器（virtual instrumention）是基于计算机的仪器。计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。粗略地说这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪器，其典型的例子就是所谓智能化的仪器。随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。另一种方式是将仪器装入计算机。以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。 虚拟仪器的主要特点有：

尽可能采用了通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件。

可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，可以创造出功能更强的仪器。 用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。

虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。虚拟仪器的研究中涉及的基础理论主要有计算机数据采集和数字信号处理。目前在这一领域内，使用较为广泛的计算机语言是美国NI公司的LabVIEW。

虚拟仪器的起源可以追溯到20世纪70年代，那时计算机测控系统在国防、航天等领域已经有了相当的发展。PC机出现以后，仪器级的计算机化成为可能，甚至在Microsoft公司的Windows诞生之前，NI公司已经在Macintosh计算机上推出了LabVIEW2.0以前的版本。对虚拟仪器和LabVIEW长期、系统、有效的研究开发使得该公司成为业界公认的权威。目前LabVIEW的最新版本为LabVIEW8.6，LabVIEW 8.6为多线程功能添加了更多特性，这种特性在1998年的版本5中被初次引入。使用LabVIEW软件，用户可以借助于它提供的软件环境，该环境由于其数据流编程特性、LabVIEW Real-Time工具对嵌入式平台开发的多核支持，以及自上而下的为多核而设计的软件层次，是进行并行编程的首选 LabVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发的，类似于C和BASIC开发环境，但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。

与C和BASIC一样，LabVIEW也是通用的编程系统，有一个完成任何编程任务的庞大函数库。LabVIEW的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示及数

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据存储，等等。LabVIEW也有传统的程序调试工具，如设置断点、以动画方式显示数据及其子程序（子VI）的结果、单步执行等等，便于程序的调试。

由于普通的商用计算机性价比不断提高，因此，基于图形编程软件LabVIEW7.1的虚拟仪器技术在测试领域获得广泛的应用。

汽车减振器特性测试系统是减振器生产开发过程中必需的专用检测设备。其功用是检测减振器的外特性，即示功特性和速度特性。由于减振器规格与试验规范的多样化。则要求测试系统实时检测、功能完善|性能稳定、维护使用方便、数据分析功能强。基于图形化编程软件LabVIEW7.1虚拟仪器开发环境具有实时监控数据流的流动，易于实现多任务，多线程工作，同时内嵌控件丰富的特点。因此，与传统仪器测量相比，性能更加优越[6]。

2.2减振器测试系统的结构原理图

2.2.1汽车测试系统图

图2-1汽车测试系统图

(1)加载系统：机械驱动装置,由电机控制器驱动异步电机带动传动系统,再通过传动系统驱动曲柄连杆滑块机构对减振器实现近似正弦波的激振通过调整电机控制器,按照要求调整减振器的试验运行速度。

(2)IBM-PC机:测试系统核心。

(3)传感器:阻尼力的变化量通过拉压力传感器,位移的变化量通过差动变压器式位移传感器均转化为电压信号的变化。

(4)信号放大器:将拉压力传感器输出的电压信号放大。

(5)数据采集卡:即A/D转换卡,将模拟量转换为数字量,从而传给计算机进行数据的处

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理与分析[7]。

2.2.2基于虚拟仪器测试系统软件设计结构图

图2-2虚拟仪器测试系统软件设计结构图

2.3试验台主机结构

图2-3试验台主机结构图

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3基于虚拟仪器关于数字信号处理与分析方法

3．1．数字信号处理与分析概述

数字信号在我们周围无所不在。因为数字信号具有高保真、低噪声和便于信号处理的优点，所以得到了广泛的应用，例如电话公司使用数字信号传输语音，广播、电视和高保真音响系统也都在逐渐数字化。太空中的卫星将测得数据以数字信号的形式发送到地面接收站。对遥远星球和外部空间拍摄的照片也是采用数字方法处理，去除干扰，获得有用的信息。经济数据、人口普查结果、股票市场价格都可以采用数字信号的形式获得。因为数字信号处理具有这么多优点，在用计算机对模拟信号进行处理之前也常把它们先转换成数字信号。

目前，对于实时分析系统，高速浮点运算和数字信号处理已经变得越来越重要。这些系统被广泛应用到生物医学数据处理、语音识别、数字音频和图像处理等各种领域。数据分析的重要性在于，无法从刚刚采集的数据立刻得到有用的信息，如下图3-1所示。必须消除噪音干扰、纠正设备故障而破坏的数据，或者补偿环境影响，如温度和湿度等。

图3-1采集到的带器噪音的信息

通过分析和处理数字信号，可以从噪声中分离出有用的信息，并用比原始数据更全面的表格显示这些信息。下图3-2显示的是经过处理的数据曲线。

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