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1、基于LabVIEW的车速信号采集与处理王京春(吉林大学,长春,130025)姜立标李建如(哈尔滨工业大学)摘要将虚拟仪器技术应用于车辆制动性能的测试,给出了系统组成,进行了软件系统设计,研究了数值积分和数值微分算法在车速信号处理中应用,并将系统应用于实际,得到了车辆位移和制动减速度在制动过程中的变化情况。关键词虚拟仪器;车速;信号处理分类号U467.491TheSignalAcquisitionandProcessingofVehicleSpeedBasedonLabVIEW/WangJingchun(
2、JilinUniversity,Changchun130025,P.R.China);JiangLibiao,LiJianru(HarbinInstituteofTechnologyatWeihai)//JournalofNortheastForestryUni2versity.-2004,32(4).-102～104Thevirtualinstrumenttechnologyisappliedtothevehiclebrakingperformancetest,andthesystemcomponen
3、tsoftestingin2strumentarepresented.Accordingtothesoftwaresystemdesignedbytheauthors,theapplicationsofthenumericintegrationandderivativealgorithmareinvestigatedtothespeedsignalprocessing.Bymeansofusingthissysteminpractice,thechangingsitua2tionsonvehicledi
4、splacementanddecelerationareobtainedinthebrakingprocess.KeywordsVirtualinstrument;Speed;Signalprocessing虚拟仪器是计算机技术与测控技术相结合的产物,它以通用计算机为平台,充分利用计算机丰富的软硬件资源来完成数据采集、处理和结果显示等功能。虚拟仪器技术应用于汽车制动性能道路试验,克服了传统仪器两方面的不足,一是单片机本身的不足使运算速度受限,不能进行大量的数据处理和数据存储;二是单片机的内部程序采用汇编
5、语言编写,开发周期较长,开发完成后必须固化在微处理器内部,系统不能扩展。软件是虚拟仪器的核心。基于数据流技术的图形化编程语言LabVIEW(LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWork2bench)是进行虚拟仪器开发的最便捷工具,它降低了对编程者编程经验和熟练程度的要求,易学易用,大大提高了编程效率,尤其是它强大的信号处理和数学运算能力,具有其它语言无可比拟的优势。机中的程序,控制信号采集模块将传感器信号读入到计算机内存中来,完成对输入信号的分析和处理,得到国家标
6、准要求的评价参数,并实时显示车辆在制动过程中的动态状况。系统前面板如图2所示,系统软件主要包括:系统标定模块、车速判断和系统触发模块、数据采集模块、数据处理模块和结果显示模块。图1汽车制动性能测试仪组成系统器标定的目的是消除各种误差。由于传感器本身和使用条件不同以及硬件电路的漂移、外界干扰都会引起测量误差,利用数学算法求解也会带来误差。车速判断和系统触发模块程序如图3所示。主程序采用了顺序结构,系统运行后首先对车速值进行判断;若已达到用户要求的制动初速,则弹出一个对话框,提示用户可以踩下制动力踏板,然后
7、主程序就开始等待触发信号。系统触发主要是为了实现系统的自动测量。这里运用了LabVIEW的occur2rence技术,当系统检测到制动踏板力传感器有信号输出时,由触发模块发出一个occurrence信号,主程序检测到该信号后,继续向下执行。数据采集、处理和结果显示模块3个模块的设计充分利用了LabVIEW的多线程技术和队列缓存技术。程序框图如图4所示。由于数据的分析和显示要占用一定的时间,这样数据采集的速度就会受到限制,进而影响到测量结果的准确性,所以要将3个模块分别置于不同的执行线程之中。这3个模块的
8、执行速度不可能完全相同,所以在不同线程之间传递数据时会造成数据丢失或者是数据冗余现象。利用队列缓1系统组成图1为测试仪的组成结构框图。由于要进行现场的制动试验,要求测试仪和汽车融为一体,因此采用了便携式计算机作为系统的处理终端。车速测量采用国产的非接触式光电传感器,其输出信号是基波频率与汽车行驶速度成正比的周期性随机信号;采用电子计数法进行信号频率的测量,信号经跟踪带通滤波器滤波和整形等处理后,得到随车速变化的脉冲信号,并输入到数据采集模块
