摘 要：利用NI公司開發(fā)的LabWindows/CVI作為開發(fā)平臺，設(shè)計了一套發(fā)動機臺架實驗的測試系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的測試方法相比，即節(jié)省了成本，又提高了測試效率。

　　1 引言

　　傳統(tǒng)的內(nèi)燃機臺架實驗功能單一，測試效率低，實驗過程缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備有不同的數(shù)據(jù)記錄格式，無論是軟件還是硬件都不兼容，因此不能共享軟硬件資源。產(chǎn)品開發(fā)周期長，設(shè)備升級能力及擴展性差，重復(fù)勞動較多，造成了較大的資源浪費。虛擬儀器技術(shù)是上世紀(jì)90年代初被提出并逐步付諸實現(xiàn)的。該技術(shù)利用少量的標(biāo)準(zhǔn)化硬件模塊加上功能強大的圖形化編程平臺，將計算機技術(shù)同儀器技術(shù)完美的結(jié)合起來，具有開發(fā)周期短、成本低、重復(fù)勞動少、易于應(yīng)用新算法以及便于升級等特點。已在測控領(lǐng)域里得到了廣泛的應(yīng)用。

　　虛擬儀器編程語言LabWindows/CVI是美國NI（National Instruments）公司利用虛擬儀器技術(shù)開發(fā)的32位面向計算機測控領(lǐng)域虛擬儀器的軟件開發(fā)平臺。它以ANSI C為核心，將功能強大、使用靈活的C語言平臺與用數(shù)據(jù)采集、分析和表達(dá)的測控專業(yè)工具有機地結(jié)合起來。它的集成化開發(fā)平臺、交互式編程方法、豐富的功能面板和庫函數(shù)大大增強了C語言的功能，為熟悉C語言的開發(fā)人員建立檢測系統(tǒng)、自動測量環(huán)境、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、過程監(jiān)控系統(tǒng)等提供了一個理想的軟件開發(fā)環(huán)境。

　　2 硬件系統(tǒng)的設(shè)計

　　系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。整個系統(tǒng)大致由3部分組成：第一部分為傳感器和一次儀表，其功能是把發(fā)動機的性能參數(shù)通過傳感器轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號，為了充分利用現(xiàn)有的資源，節(jié)約成本，對與轉(zhuǎn)矩和油耗等參數(shù)的測量，我們直接從測功機和油耗儀上的輸出端口引出信號線到信號調(diào)理模塊的接線端子上;第二部分為信號調(diào)理模塊和數(shù)據(jù)采集卡，其主要功能是對信號進(jìn)行采樣、放大、A/D轉(zhuǎn)換，并把采集到的數(shù)據(jù)以一定的格式傳送給上位計算機;第三部分為計算機處理系統(tǒng)，其功能是實現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理、顯示、存儲以及圖表打印等。

　　系統(tǒng)采用的是NI公司的Lab-PC-1200數(shù)據(jù)采集卡，這是一種性能優(yōu)良的低價位適合PC機及其兼容機的采集卡。它能夠完成信號采集（A/D）、數(shù)字信號的模擬輸出（D/A）以及定時/計數(shù)等功能;具有8個模擬量輸入通道、兩個模擬量輸出通道、24個數(shù)字量I/O接口、3個16位的計數(shù)器。將數(shù)據(jù)采集卡插入計算機的PCI插槽中。在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集卡軟件驅(qū)動前，應(yīng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，參數(shù)設(shè)置是通過NI公司提供的“Measurement & Automation”軟件實現(xiàn)的。

　　圖1 硬件結(jié)構(gòu)圖

　　發(fā)動機實驗臺環(huán)境中存在著許多電磁干擾源，測試系統(tǒng)能否正常工作可靠地工作，關(guān)鍵在于有效地抑制外部噪聲。為了提高測試精度，在保證良好接地狀態(tài)的同時，將輸入信號線屏蔽，盡量縮短信號線的長度，并對轉(zhuǎn)換器采用了光電隔離技術(shù)，通過測試表明，即使不采用軟件濾波，也能達(dá)到實驗要求。

　　3 軟件系統(tǒng)的設(shè)計

　　軟件系統(tǒng)主要包括參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)采集與存儲、實驗結(jié)果顯示與打印、實驗過程演示等四大大部分組成。在此介紹各部分的功能以及實現(xiàn)方法。

　　3.1 參數(shù)設(shè)置部分

　　如圖2所示。由于發(fā)動機臺架實驗一般要做負(fù)荷特性、速度特性等好幾種實驗。在進(jìn)入測試系統(tǒng)后，可以根據(jù)要求選擇所要做的實驗項目。為了保護(hù)實驗設(shè)備和人員安全，還可以根據(jù)不同的發(fā)動機設(shè)置轉(zhuǎn)速、機油溫度、冷卻水溫度以及排氣溫度的報警值。只要測得的實驗數(shù)據(jù)超過了所設(shè)置的報警值。就自動停機。