虚拟仪器在发动机中的应用研究

【摘要】：当今，科学技术的不断进步，对测量技术的要求越来越高。电子测量技术在各个领域得到了越来越广泛的应用，传统的电子测量仪器由于其功能单一，体积庞大，已经很难满足实际测量工作中多样性、多功能的需要。 随着计算机技术的发展，越来越多的硬件功能可以通过软件来实现。计算机技术与测量技术的紧密结合就产生了新的仪器种类——虚拟仪器。采用虚拟仪器的软件战略是第三代自动测试系统的发展方向。虚拟仪器的出现使得测试系统趋向于柔性化和集成化，有利于用户组建复杂的测试系统，而且在硬件不发生变化或变化很小的情况下，可实现测试系统的扩充、更改和升级，整个测试系统灵活方便，成本低，效率高。 本文介绍了虚拟仪器的概念、LabView软件开发平台的组成及其在国内外汽车和发动机行业中的运用情况。论述了数据采集的基本理论，其中包括信号的分类、信号采样原理、数据采集的过程和两种采样方式(即实时采样和等效时间采样)。接着论述了数据采集系统的硬件设计方案，包括数据采集系统的组成、结构形式和硬件设计，详细分析了试验用电喷发动机所采用的传感器的结构、原理、信号特点，并以此为依据，提出电喷发动机各类传感器信号采集的实现方法，完成传感器信号采集前端处理电路的设计，其中包括输入保护电路、低通滤波电路、高通滤波电路、输出保护电路、供电电源电路和系统抗干扰电路，并根据课题的实际情况和经济适用的设计原则，选取的数据采集卡为AC6621。AC6621是一款PCI总线12位数据采集卡，具有16路模拟输入，支持即插即用、实时采集。最后利用数据采集卡和美国NI公司的LabView软件实现电喷发动机各种传感器波形的采集和显示。数据采集的软件系统是在Windows2000环境下开发的，针对课题内容编写了数据采集、处理及存储模块，通过对硬件控制的程序的编写实现了对非NI驱动硬件的操作，结合具体使用条件编写数据采样程序。 利用LabView开发的数据采集系统性能稳定，测试精度较高，界面友好，用户操作方便，充分体现了虚拟仪器的优点。