基于虚拟仪器的车辆振动测量分析

　　1　引　　言

　　虚拟仪器技术(Virtual Instrument)是近十几年发展起来的新技术,是现代测量技术、通信技术、仪器技术和计算机技术的集合。随着计算机技术在仪器仪表和数字信号处理中的广泛应用,虚拟仪器技术应运而生,并得到迅速发展[124]。虚拟仪器是利用计算机的显示功能来模拟传统仪器的控制面板,以多种形式表达和输出测试结果,利用计算机强大的软件功能实现信号数据的运算、分析和处理,利用I/O接口设备完成信号的采集、测量和调理,从而完成各种测试功能的一种计算机系统。

　　LabVIEW软件是实验室虚拟仪器工程工作平台(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)的缩写。LabVIEW软件作为一个具有良好开放性的虚拟仪器开发平台,为面向仪器编程提供了强有力的支持。

　　2　车辆虚拟仪器振动测量系统设计

　　2.1　虚拟仪器软、硬件系统

　　虚拟仪器是传统仪器与计算机技术深层次结合的产物,它由计算机、应用软件和仪器硬件组成。虚拟仪器软件结构主要包含两个层次:用户应用程序和设备驱动程序。其中,用户应用程序是用户为实现特定的目的而写的程序;设备驱动程序是联系用户应用程序与底层硬件设备的基础。虚拟仪器通过底层设备驱动软件与真实的仪器系统进行通信,并以虚拟仪器面板的形式在显示器上显示与真实仪器面板操作元素相对应的各种控件。

　　硬件以DAQ板和信号调理为仪器硬件组成PC2DAQ测试系统,以GPIB、VXI、PXI、Serial和Fieldbus等标准总线仪器为硬件组成GPIB系统、VXI系统、串口系统和现场总线系统等[5]。虚拟仪器还必须配备外围硬件设备,如各种计算机内置插卡或外置测试设备以及相应的传感器,才能构成完整的硬件系统。

　　2.2　系统主程序的设计

　　编写一个完整的应用程序(VI)主要由仪器前面板(在LabVIEW中称为Front Panel)和程序流程图(block diagram)两部分组成[6],其中前面板主要用于测试控制和显示,相当于传统仪器的控制面板和显示面板,程序流程图则是程序的结构和各种功能模块的连接,也是整个程序的核心部分。软件主界面的程序框图如图1所示。

　　3　基于虚拟仪器的车辆振动道路试验

　　为了验证车辆虚拟仪器测量系统的有效性及正确性,应用本系统对某轻型货车进行了道路试验。试验路面A级,车速为40、50、60km/h,采样频率为500Hz,时窗为Harming窗。图2为座椅底板在行驶车速50km/h时的振动信号自功率谱图。试验结果与采用磁带机和数字信号处理专用机的结果基本一致。

　　4　结束语

　　通过对某微型货车振动的实际测试与分析表明,利用图形化编程语言LabVIEW开发的车辆振动测量系统是可行的。可得到如下几点结论: