作者：王朝誌，闞宏偉
，鄧兆敏 （北京中科泛華測控技術有限公司係統開發部）

摘  要：本文從係統組成
、測試原理、應用等方麵介紹了一種基於虛擬儀器技術的汽車爆震傳感器測試係統，該係統具備性能可靠、測量精確、測試效率高等特點，可滿足各種壓電式爆震傳感器生產線的終檢需要。

關鍵詞：虛擬儀器技術；爆震傳感器；測試係統

Abstract：In this Paper，a testing system based on Virtual Instrument Technology is developed for the final testing of Knock Sensor. The system features reliable, accurate, high efficiency that meets the needs of knock sensor production line.
Key words: Virtual Instrument Technology；Knock Sensor；Testing system

引言
虛擬儀器技術是利用高性能的模塊化硬件，結合高效靈活的軟件來完成各種測試、celianghezidonghuadeyingyong。jisuanjijishuheceshijishudefazhan，yaoqiuxiandaideceliangyiqishebeijuyoujiaogaodeceliangjingduhezidonghuachengdu，xuniyiqiyuchuantongdeyiqixiangbijuyougenghaodekezhongfuxing、測量速度快、由用戶定義儀器功能、技術更新快等特點。
高效的軟件、模塊化I/O硬件和用於集成的軟硬件平台三個組成部分是虛擬儀器技術的核心內容。靈活高效的軟件能創建完全自定義的用戶界麵；模塊化的硬件能方便地提供全方位的係統集成；標準的軟硬件平台則能滿足對同步和定時應用的需求。
本文將虛擬儀器技術引入壓電式汽車爆震傳感器生產線終檢檢測，開發出一種測量精度
、自動化程度、可擴展性都比較高的汽車爆震傳感器測試係統，不僅能夠滿足傳感器產品多樣性的需求
，還能適應生產線上的大批量快速檢測的要求。

1 係統構成與工作原理
1.1係統的硬件組成
PXI作為一種專為工業數據采集與自動化應用量身定製的模塊化儀器平台，內建有高端的定時和觸發總線
，可配以各類模塊化的I/O硬件和相應的測試測量開發軟件，能夠建立完全自定義的測試測量方案。

采用PXI高性能的硬件平台作為汽車爆震傳感器測試係統的控製核心

，使整個係統的可靠性
、高效性和可擴展性都大大提高。PXI係統的組成如圖1所示，主要包括PXI控製器、PXI數字I/O板卡、振台
、LCR表、高阻表
、信號鎖相放大器

、信號通道切換模塊、氣動夾具係統等。

PXI控製器通過顯示器、鼠標、鍵盤實現人機交互，並通過GPIB總線與LCR表

、高阻表、信號鎖相放大器等儀器進行通信，控製儀器實現各項測量任務。

PXI數字I/O板卡主要用於係統的狀態反饋和動作控製。信號通道切換模塊的動作、測試啟動鼠尾開關

、急停按鈕等的狀態，氣動夾具
、打標係統的控製，報警燈、蜂鳴器等狀態指示、廢品檢測功能等的實現都是利用PXI數字I/O板卡配合相應的信號調理電路來完成的。

LCR表
、高阻表采用專用的測量儀器，用於傳感器電阻、絕緣電阻、電容等參數的檢測。

信號鎖相放大器主要用於輸出激勵信號實現振台的控製
，同時對靈敏度、線性度測試過程中兩路傳感器信號進行鎖相和同步測量。

信號通道切換模塊主要為電阻電容測量、絕緣電阻測量、靈敏度測量等測試任務建立相應的信號測量通道。

圖1係統的構成

係統利用壓電類振台為爆震傳感器靈敏度、線性度提供一個標準的振動測試環境。該振台可以輸出頻率範圍為3kHz～50kHz、1kg負載下加速度最高可達250g的振動。
在zai生sheng產chan線xian上shang靈ling敏min度du和he線xian性xing度du的de檢jian測ce，需xu要yao通tong過guo緊jin固gu螺luo釘ding實shi現xian傳chuan感gan器qi與yu振zhen台tai的de連lian接jie，為wei保bao證zheng測ce試shi條tiao件jian的de一yi致zhi性xing，采cai用yong定ding扭niu矩ju扳ban手shou為wei緊jin固gu螺luo釘ding提ti供gong固gu定ding的de扭niu緊jin力li。為wei保bao護hu振zhen台tai，係xi統tong中zhong設she計ji了le專zhuan門men的de氣qi動dong夾jia具ju係xi統tong

，在zai裝zhuang卸xie傳chuan感gan器qi過guo程cheng中zhong對dui振zhen台tai實shi施shi保bao護hu。

1.2係統的工作原理
在汽車爆震傳感器測試係統中，電阻、電容等指標的測量可依賴於相應的測量儀器，而爆震傳感器靈敏度和線性度準確高效的測試是係統實現的重點和難點。
壓ya電dian式shi爆bao震zhen傳chuan感gan器qi靈ling敏min度du的de一yi種zhong表biao示shi方fang式shi為wei某mou振zhen動dong頻pin率lv下xia其qi輸shu出chu電dian壓ya與yu振zhen動dong加jia速su度du之zhi比bi。本ben係xi統tong采cai用yong背bei靠kao背bei對dui比bi法fa檢jian測ce爆bao震zhen傳chuan感gan器qi的de靈ling敏min度du，即ji采cai用yong一yi個ge標biao準zhun加jia速su度du傳chuan感gan器qi作zuo為wei參can考kao，將jiang爆bao震zhen傳chuan感gan器qi與yu標biao準zhun加jia速su度du傳chuan感gan器qi背bei靠kao背bei安an裝zhuang，在zai相xiang同tong加jia速su度du下xia同tong步bu測ce量liang爆bao震zhen傳chuan感gan器qi與yu標biao準zhun傳chuan感gan器qi的de輸shu出chu電dian壓ya，由you於yu標biao準zhun加jia速su度du傳chuan感gan器qi的de靈ling敏min度du已yi知zhi
，通tong過guo兩liang種zhong傳chuan感gan器qi的de輸shu出chu電dian壓ya之zhi比bi就jiu可ke以yi求qiu出chu爆bao震zhen傳chuan感gan器qi在zai該gai頻pin率lv下xia的de靈ling敏min度du。

yadianshibaozhenchuanganqidexianxingdujiancezhuyaotongguolianxugaibianzhentaidezhendongpinlv
，jicaiyongsaopindefangshi，jiangzhentaidezhendongjiasuduwendingzaishedingfanweinei
，duigegepinlvxiadechuanganqilingmindujinxingjiance
，shuchugegelingminduyupinlvxiangduiyingdelianxuquxian，bingjiancegaiquxianshifoufuhegaichuanganqichanpindexianxingduyaoqiu
，qiceshiliuchengrutu2所示。

為(wei)滿(man)足(zu)靈(ling)敏(min)度(du)精(jing)確(que)測(ce)量(liang)的(de)需(xu)要(yao)，在(zai)係(xi)統(tong)中(zhong)利(li)用(yong)信(xin)號(hao)鎖(suo)相(xiang)放(fang)大(da)器(qi)的(de)信(xin)號(hao)輸(shu)出(chu)功(gong)能(neng)
，提(ti)供(gong)一(yi)定(ding)頻(pin)率(lv)的(de)正(zheng)弦(xian)激(ji)勵(li)信(xin)號(hao)，經(jing)過(guo)濾(lv)波(bo)器(qi)電(dian)路(lu)處(chu)理(li)和(he)功(gong)率(lv)放(fang)大(da)器(qi)放(fang)大(da)後(hou)
，驅(qu)動(dong)振(zhen)台(tai)按(an)設(she)定(ding)頻(pin)率(lv)進(jin)行(xing)振(zhen)動(dong)，軟(ruan)件(jian)通(tong)過(guo)閉(bi)環(huan)方(fang)式(shi)控(kong)製(zhi)激(ji)勵(li)信(xin)號(hao)電(dian)壓(ya)幅(fu)值(zhi)，使(shi)振(zhen)台(tai)在(zai)該(gai)頻(pin)率(lv)下(xia)產(chan)生(sheng)穩(wen)定(ding)的(de)加(jia)速(su)度(du)振(zhen)動(dong)，並(bing)利(li)用(yong)信(xin)號(hao)鎖(suo)相(xiang)放(fang)大(da)器(qi)的(de)鎖(suo)相(xiang)功(gong)能(neng)實(shi)現(xian)爆(bao)震(zhen)傳(chuan)感(gan)器(qi)與(yu)標(biao)準(zhun)加(jia)速(su)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)兩(liang)路(lu)信(xin)號(hao)的(de)同(tong)步(bu)測(ce)量(liang)，保(bao)證(zheng)係(xi)統(tong)線(xian)性(xing)度(du)測(ce)試(shi)過(guo)程(cheng)的(de)精(jing)確(que)和(he)高(gao)效(xiao)。

圖2線性度測試流程

2測控軟件的實現
軟(ruan)件(jian)是(shi)虛(xu)擬(ni)儀(yi)器(qi)技(ji)術(shu)中(zhong)最(zui)重(zhong)要(yao)的(de)部(bu)份(fen)。使(shi)用(yong)正(zheng)確(que)的(de)軟(ruan)件(jian)工(gong)具(ju)並(bing)通(tong)過(guo)設(she)計(ji)或(huo)調(tiao)用(yong)特(te)定(ding)的(de)程(cheng)序(xu)模(mo)塊(kuai)，可(ke)以(yi)高(gao)效(xiao)地(di)創(chuang)建(jian)人(ren)機(ji)交(jiao)互(hu)軟(ruan)件(jian)。標(biao)準(zhun)圖(tu)形(xing)化(hua)編(bian)程(cheng)軟(ruan)件(jian)LabVIEW，不僅能輕鬆方便地完成與各種軟硬件的連接，更能提供強大的後續數據處理能力，設置數據處理
、轉換、存儲的方式。在專業測試軟件設計中運用功能強大的LabVIEW開發平台
，可以結合其內置的信號采集、測ce量liang分fen析xi與yu數shu據ju顯xian示shi功gong能neng，摒bing棄qi了le傳chuan統tong開kai發fa工gong具ju的de複fu雜za性xing，在zai提ti供gong強qiang大da功gong能neng的de同tong時shi還hai能neng保bao證zheng係xi統tong的de靈ling活huo性xing，發fa揮hui虛xu擬ni儀yi器qi技ji術shu在zai測ce試shi應ying用yong中zhong的de強qiang大da優you勢shi。

汽車爆震傳感器測試係統的測控軟件基於LabVIEW進行設計開發，主要采用狀態機並行處理結構
，同時將事件響應與數據流執行方式有機結合，使整個係統具有較高的穩定性
、實時性和可靠性。主程序框圖如圖3所示。

圖3主程序框圖

軟ruan件jian在zai功gong能neng實shi現xian上shang采cai用yong模mo塊kuai化hua的de方fang式shi
，特te定ding的de模mo塊kuai實shi現xian特te定ding的de功gong能neng，主zhu要yao組zu成cheng模mo塊kuai有you測ce量liang驅qu動dong模mo塊kuai，振zhen台tai控kong製zhi模mo塊kuai，氣qi動dong夾jia具ju控kong製zhi模mo塊kuai，外wai部bu操cao作zuo驅qu動dong模mo塊kuai，硬ying件jian維wei護hu模mo塊kuai
，係xi統tong安an全quan保bao護hu模mo塊kuai，用yong戶hu登deng錄lu與yu權quan限xian管guan理li模mo塊kuai
，參can數shu配pei置zhi模mo塊kuai
，數shu據ju分fen析xi與yu顯xian示shi模mo塊kuai，數shu據ju存cun儲chu與yu輸shu出chu模mo塊kuai等deng，如ru圖tu4所示。

圖4軟件組成模塊

測量驅動模塊主要控製儀器實現測量功能

；振台控製模塊采用閉環控製算法使振台在不同的振動頻率下都可以有穩定的加速度振動；氣動夾具控製模塊主要實現測試過程中對振台夾具的動作控製
，同時可以控製打標機構等氣動係統的動作；外部操作驅動模塊通過對數字 I/O 端(duan)口(kou)的(de)監(jian)控(kong)，完(wan)成(cheng)氣(qi)缸(gang)各(ge)種(zhong)動(dong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)的(de)監(jian)視(shi)
，並(bing)通(tong)過(guo)報(bao)警(jing)驅(qu)動(dong)功(gong)能(neng)，用(yong)三(san)色(se)報(bao)警(jing)燈(deng)對(dui)測(ce)試(shi)進(jin)程(cheng)及(ji)測(ce)試(shi)結(jie)果(guo)進(jin)行(xing)直(zhi)觀(guan)的(de)指(zhi)示(shi)，同(tong)時(shi)可(ke)利(li)用(yong)廢(fei)品(pin)箱(xiang)上(shang)的(de)光(guang)電(dian)傳(chuan)感(gan)器(qi)實(shi)現(xian)廢(fei)品(pin)計(ji)數(shu)，對(dui)廢(fei)品(pin)進(jin)行(xing)質(zhi)量(liang)控(kong)製(zhi)；為(wei)了(le)生(sheng)產(chan)安(an)全(quan)和(he)質(zhi)量(liang)保(bao)障(zhang)的(de)需(xu)要(yao)，在(zai)軟(ruan)件(jian)中(zhong)設(she)計(ji)了(le)專(zhuan)門(men)的(de)用(yong)戶(hu)登(deng)錄(lu)與(yu)權(quan)限(xian)管(guan)理(li)模(mo)塊(kuai)，可(ke)以(yi)分(fen)配(pei)管(guan)理(li)員(yuan)與(yu)一(yi)般(ban)操(cao)作(zuo)者(zhe)兩(liang)種(zhong)權(quan)限(xian)，一(yi)般(ban)操(cao)作(zuo)者(zhe)隻(zhi)分(fen)配(pei)操(cao)作(zuo)權(quan)限(xian)；軟件通過參數配置模塊實現傳感器檢測參數的設定、存儲
、加載和保存等功能；檢測過程中，數據分析與顯示模塊會對檢測參數、測試過程、測量數據與波形、最終結果等進行動態、直觀的顯示，同時利用數據存儲與輸出模塊將測試結果實時存儲在Excel文件中
，並可通過數據回放功能對數據進行查看
；硬件維護模塊實現硬件調試功能
，可對各個測量儀器進行維護操作
；係xi統tong安an全quan保bao護hu模mo塊kuai具ju備bei完wan善shan的de監jian控kong功gong能neng，實shi時shi反fan饋kui急ji停ting按an鈕niu的de狀zhuang態tai，當dang測ce試shi過guo程cheng中zhong，操cao作zuo人ren員yuan按an下xia急ji停ting按an鈕niu後hou，會hui迅xun速su停ting止zhi測ce試shi過guo程cheng的de各ge項xiang操cao作zuo，並bing將jiang係xi統tong設she置zhi為wei急ji停ting狀zhuang態tai，等deng待dai操cao作zuo人ren員yuan的de進jin一yi步bu處chu理li。

汽車爆震傳感器測試係統的測試界麵采用Windows XP風格設計，如圖5所示，整個軟件界麵簡潔、美觀
，操作功能完善。

圖4軟件界麵

4. 結束語
汽車爆震傳感器測試係統是在我公司其它類型汽車傳感器測試係統成熟產品的基礎上研發的，可以對爆震傳感器的內部電阻
、絕緣電阻

、電容
、靈敏度、線性度等性能參數進行測試。係統外觀如圖5所示。
係xi統tong采cai用yong傳chuan感gan器qi適shi配pei接jie口kou模mo塊kuai化hua設she計ji
，適shi合he多duo種zhong壓ya電dian式shi爆bao震zhen傳chuan感gan器qi的de檢jian測ce，可ke以yi滿man足zu生sheng產chan線xian在zai線xian質zhi量liang快kuai速su檢jian測ce需xu要yao。係xi統tong采cai用yong高gao精jing度du設she計ji，測ce試shi精jing度du穩wen定ding，滿man足zuMSA測(ce)試(shi)要(yao)求(qiu)，智(zhi)能(neng)自(zi)動(dong)化(hua)程(cheng)序(xu)
，提(ti)高(gao)測(ce)試(shi)效(xiao)率(lv)和(he)可(ke)靠(kao)性(xing)。工(gong)作(zuo)台(tai)右(you)側(ce)外(wai)置(zhi)透(tou)明(ming)廢(fei)品(pin)箱(xiang)
，可(ke)對(dui)產(chan)品(pin)進(jin)行(xing)質(zhi)量(liang)控(kong)製(zhi)。目(mu)前(qian)汽(qi)車(che)爆(bao)震(zhen)傳(chuan)感(gan)器(qi)測(ce)試(shi)係(xi)統(tong)已(yi)成(cheng)功(gong)應(ying)用(yong)於(yu)西(xi)門(men)子(zi)壓(ya)電(dian)式(shi)爆(bao)震(zhen)傳(chuan)感(gan)器(qi)生(sheng)產(chan)線(xian)上(shang)的(de)終(zhong)檢(jian)測(ce)試(shi)。

圖5係統外觀