基于Labview平台车载电磁阀自动测试系统的设计与实现

压差信号测试模块由 两个“I/V变换” + “减法器”+ “比例调节”+“低通滤波”+“显示仪表”+“同相跟随”组成。压力传感器的输出信号为(4-20)mA电流信号，首先用I/V变换模块将A腔和B腔压力传感器的输出信号转换成电压信号，减法器电路将两电压值做差值后输出，比例调节模块将电压值与压力差信号调节成1：1比例，那么电压值就可以直接反应AB腔的压力差值。因液压系统中压力传感器的输出电流回路与其供电回路共地，更易受到干扰，所以必须加入有源滤波环节，截止频率设置为5Hz，这样可有效滤除各种干扰，保证采集信号的精度。

3 闭环特性测试模块设计

闭环测试时，计算机测试系统虚拟信号发生器输出偏置的三角波信号Vrp，同时采集位移传感器输出信号Vsp，闭环信号调理模块首先将两信号接入减法器电路，对两信号做差得 ，再对信号进行K倍(K值可调)放大，然后对放大后的电压信号进行反向，再叠加一个2V电压，闭环信号调理模块将两电压信号调理成 后输出，但此时的信号是无功率的电压信号，无法驱动电磁阀线圈工作，恒压驱动电路将调理后的电压信号进行功率放大后，输出给电磁阀线圈。图5是闭环特性测试功能结构图。

传统的电流测试电路采用在负载回路串接采样电阻，测量采样电阻两端电压换算成回路中的电流值，因阀线圈为感性元件，若在其回路中串入采样电阻，将影响整个回路的时间响应，霍尔传感器模块(LEM模块)很好的解决了这个问题。

LEM模块由原边导体、集磁环、付边线圈和放大电路等组成。它的原理是基于霍尔效应，是模块化的有源电流传感器，它把普通互感器与霍尔元件、电子线路有机地结合起来，充分发挥了普通互感测量范围宽的长处和电子线路反应速度快的优势^[5]，同时传感器电路由于与被测电路是隔离的，因此LEM模块的接入对被测电路的影响可以忽略不计。

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