基于Labview平台车载电磁阀自动测试系统的设计与实现

4 软件设计

　　测试软件采用Labview8.6编写^[6]，为提高测试系统的灵活性和通用性，程序采用模块化的设计模式，将测试系统按功能划分为数个模块：初始化模块、测试选择模块、数据处理模块、后期处理模块。其中初始化模块主要完成系统测控板卡参数配置;测试选择模块主要完成流量阀和压力阀静态测试、动态测试和闭环测试，为每一种测试设计一个子界面，方便用户在前面板进行选择;数据处理模块主要完成信号发生器，数据采集和数据处理功能;后期处理模块主要完成测试数据的保存、打印和报表输出功能。图6是系统软件结构框图。

　　计算机测试系统利用Labview强大的信号分析处理功能^[2]，通过测试板卡的D/A接口，编程实现虚拟信号发生器，输出波形可选、频率、相位、幅值可调的连续波形;通过测试板卡的A/D接口，采集电磁阀测试过程中的线圈电流、流量和压力等特性信号，进行数字滤波、曲线拟合、特性曲线绘制、参数计算，实现其特性分析。

　　本测试系统中，测试软件编程主要包括激励信号的产生、实验数据的采集、数据的分析及处理、绘图输出、数字滤波、曲线拟合等几部分功能组成。下面介绍系统中包含的几种关键软件的程序设计。

4.1 信号的采集

　　在电液电磁阀静态试验中，要对电磁阀的电流，压力和流量等参数进行采集，因此数据采集是测试软件编程的重要部分。本系统的数据采集主要是对模拟信号的采集，图7是信号采集程序框图。

4.2 数字滤波

　　测试系统中数据采集系统所工作的现场，有很多干扰信号，有时幅度很大，这些干扰信号影响到到测量精度和测量的可靠性，必须将它滤除。大部分数据采集系统会不同程度受到电源线等50Hz的噪声干扰，大多数信号调理设备都包含低通滤波器，能最大限度地消除50Hz或60Hz的噪声。

　　设h(n)，n=0，1，2，…是滤波器的冲击响应。一个线性时不变滤波器若对n≥N(N为正整数)，有h(n)=0，则称其为有限冲击响应滤波器(FIR)，否则称之为无限冲击滤波器(ⅡR)。有限冲击响应滤波器总是稳定的，设计方法较多，但是效率不高，定义困难。ⅡR滤波器的设计源于传统的模拟滤波器设计，可以通过对低通模拟滤波器进行模拟频率变换得到ⅡR滤波器。通常ⅡR滤波器有巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器、贝塞尔滤波器等。

　　巴特沃斯滤波器的优点是具有平滑的单调递减的频率响应，在通带中是理想的单位响应，在阻带中响应为零，在截断频率处有3 dB衰减，高阶巴特沃斯滤波器的频率响应近似于理想低通滤波器。本系统中采用的是巴特沃斯低通滤波器，图8是巴特沃斯低通滤波器程序框图。

4.3 曲线拟合

　　电磁阀的很多测试项目需要计算特性参数，由于实际误差的存在，计算机采集的数据往往不是理论函数的表达，这就需要将测试的数据进行数值处理，使得绘制曲线以吻合平滑曲线，从而准确求取特性参数。以电磁阀零偏参数的计算方法为例，首先介绍名义流量曲线的概念，名义流量曲线是流量回线的中点轨迹。零偏是名义流量曲线与零流量轴线交点的电流值。本系统中零偏的程序实现是：首先对计算机采集的流量数据和电流数据进行分段插值，利用插值函数求取名义流量曲线，但是此时得取的只是名义流量曲线上一些离散的数据点，并无法计算出此名义流量曲线与零流量轴线交点的电流值，利用Labview曲线拟合程序中的基于最小绝对残差的直线拟合方法拟合出名义流量曲线，进而求取此曲线与零流量轴线交点的电流值，即零偏值。图9是曲线拟合程序框图。

5 测试结果分析

　　图10是某一型号汽车变速箱流量阀静态测试和闭环测试曲线图，最后输出的报表图形将加入计算的参数值，并根据预先设定的范围给出合格与否的判定结果。图10中流量-电流测试曲线中的虚线为预先设定的曲线界定范围，可使用户一目了然的对曲线做出整体判断。从图10中可以看到本文设计的电磁阀自动测试系统，在测试精度，测量方式上都满足实际要求，并得到了良好的应用。

6 结论

　　本文所述的电磁阀自动测试平台，采用模块化设计的方法对硬件和软件进行设计，实现汽车变速箱用流量、压力电磁阀的静态特性测试，动态特性测试和闭环特性测试。模块化的软硬件设计方式，根据不同的测试需求设计相应的软件模块和硬件模块，方便日后系统的扩展，缩短研发周期，对于同类型电磁阀测试系统的研制具有很好的借鉴价值。该系统至今投入使用一年多，参与多套电磁阀的测试任务，收到了良好的效果。

参考文献：

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