虚拟仪器技术在汽车检测中的应用

O 引言

经过改革开放三十多年的发展，汽车工业在我国已有了很大的发展，并有了自己的品牌。然而自新中国成立以来，汽车行业安全检测线靠国家强制性检定项目计量检定，以工程车为运输工具，携带大量各种汽车专用鉴定仪器，进行对汽车制造业生产线仪器不同参数的计量检定并对其检测。

上世纪八十年代美国成功研制了虚拟仪器(Visual Instruments，简称VI)。在中国虚拟仪器技术还没有得到大面积的普及，但有相当一部分高校已经把虚拟仪器技术，特别是LabVIEW和科研试验结合起来，在汽车发动机试验监控、振动的分析等综合测试方面取得了可观的成绩。虚拟化后的测试仪器，只需要传感器、信号调理电路、DAQ和PC机，所有的功能键、显示器、曲线都可以在显示器上重构。其操作简单，用户可以方便地增、减模块，进行重新配置现有系统以满足新的测试要求，既不丢失已有的硬件和软件资源，又能满足测试要求。

1 LabVIEW简介

虚拟仪器是由美国国家仪器公司(National Instrument，简称NI)于1986年首先成功研制出的。它是以计算机作为仪器统一的硬件平台，充分利用计算机的运算、存储、回放、调用功能。虚拟仪器最有代表性的图形化编程软件是美国NI公司推出的LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)，是一种图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言。

传统文本编程语言根据语句和指令的先后顺序决定程序的执行顺序，而LabVIEW则采用数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定了程序的执行顺序。LabVIEW程序被称为VI(Virtual Instrument)即虚拟仪器，这是因为它的很多界面控件与操作都模拟了现实世界中的仪器。LabVIEW提供了大量的工具箱和函数库，并集成了很多仪器硬件库。LabVIEW支持多种操作系统平台，在任何一个平台上开发的LabVIEW应用程序可直接移植到其它平台上。

1．1 虚拟仪器的特点

(1)用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。
(2)虚拟仪器强调"软件就是仪器"的新概念，软件是虚拟仪器的核心。
(3)虚拟仪器采用模块化的结构，各个功能模块结合在一起构成了虚拟仪器系统。
(4)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。
(5)虚拟仪器具有图形用户界面，体现"所见即所得"的思想。传统仪器的控制面板在虚拟仪器中被相应设置选项和结果输出控制的软面板所代替。

1．2 虚拟仪器应用在工控业测量

LabVIEW为高标准的工业测量、自动化和控制应用提供了无与伦比的灵活性及易用性。其在工业测量和控制中的平台如图1所示。

2 汽车检测技术

汽车经过一百多年的发展，已以其卓越的性能和广泛的用途渗透到人类活动的各个领域，成为人们生活中不可缺少的一种交通工具。

伴随着汽车工业的迅猛发展，特别是现代电子技术和计算机技术的进步，汽车检测发展成为一门重要的学科，并在汽车制造、汽车使用、汽车维修等部门获得广泛的应用。汽车检测技术是综合利用各种现代化的检测技术和先进的检测设备，在汽车不解体或不完全解体的前提下，判断出车辆技术状况、查明故障部位和原因的一种技术手段，主要对汽车的动力性、经济性、操作稳定性、安全性、可靠性等进行检测分析，并提供公正的、科学的数据。

2．1 汽车检测的目的

(1)安全环保检测。安全环保检测是指对汽车实行定期和不定期的，在安全运行和环境保护方面所进行的检测。目的是在汽车不解体情况下建立安全和公害监控体系，确保车辆具有符合要求的外观和良好的安全性能，限制汽车的环境污染程度，使其在安全、高效和低污染工况下运行。
(2)综合性能检测。综合性能检测是指对汽车实行定期和不定期综合性能方面的检测。目的是在汽车不解体情况下，对运行车辆确定其工作能力和技术状况，查明故障或隐患部位及原因，对维修车辆实行质量监督，建立质量监控体系，确保车辆具有良好的安全性、可靠性、操作稳定性、动力性、经济性、排气净化性和低噪声污染性，以创造更大的经济效益和社会效益。

2．2 汽车监测系统的组成

汽车的许多参数大多数都是非电量。非电量的检测多采用电测量法进行，也就是先将各种非电量转变为电量，然后经过信号调理电路等一系列的处理，将非电量的参数显示出来，其测量原理如图2所示。

传感器是检测系统的输入端，它能把被测量的非电量变换成电量。信号调理电路的作用是把传感器从现场采集过来的非电量经过一定的处理，使其变换成具有一定功率的电压、电流或频率信号等，以此来推动后级的显示电路、数据处理电路和执行机构。数据处理或信号处理装置送来的电压和电流信号经过显示器显示出来。数据处理装置用来对测试所得的结果进行分析、运作、处理。执行机构是指各种伺服电机、电磁铁、继电器等在电路中起控制、通断、调节、保护等作用的电气设备。