基于虚拟仪器技术的滚筒式速度表检验台检测装置

改造者：张海波 王广成 关为国



基于虚拟仪器技术的滚筒式速度表检验台检测装置

改造者：张海波 王广成 关为国

本文介绍了基于虚拟仪器技术设计开发的滚筒式速度表检验台的检测装置。硬件包括光电传感器、数据采集平台、数据采集卡等，软件部分利用LabVIEW进行程序设计。本装置具有高效、稳定、可移植性强等特点。

机动车速度表是机动车重要的组成部分，是机动车安全性能检测的重点之一。速度表准确与否直接关系到驾驶人以及其他人员的生命安全。目前，滚筒式速度表检验台是交警、交通部门和机动车辆制造、修理行业对机动车速度表进行检测的重要计量器具，是机动车检测站的主要检测设备之一。滚筒式速度表检验台是我国法律规定的强制检定计量器具，它是通过检测机动车车速表的示值误差确定车速表是否符合规定要求，以保证准确指示车辆行驶速度，所以，对检验台的检测可以保证速度表的准确可靠。

本项目采用虚拟仪器技术研发滚筒式速度表检验台的检测装置。可以实现速度表检验台的自动化检测，包括数据库存储及报表自动生成及打印等。本装置具有数据采集速度快、准确度高、稳定性好等特点。并且，本装置具有很强的扩展性，对相同的测量信号，只需修改源代码就可以进行其它项目的检测，可以在本装置硬件的基础上开发其它的检测装置，实现一机多用。

滚筒式速度表检验台的功能是对车速表进行检测，实际就是对车速的检测。对速度的检测就涉及测速传感器。测速传感器是对被测物的运行速度进行测量并转化成可输出信号的传感器。当车速台滚筒旋转同时，带动测速传感器测量轮无滑移的旋转，测量轮与光电测速传感器同轴刚性连接，这样线速度V测=V；角速度n光电=n测。本装置采用SZGB-3型光电转速传感器作为速度信号采集传感器。SZGB-3型光电转速传感器输出的是频率信号，因此要对频率信号进行采集处理。传感器采用封闭式红外发光管光源，每转输出脉冲数为360，最高工作频率14kHz，最大电流为20mA。根据最高工作频率等信息，选择NI 9401数据采集卡作为频率信号的采集硬件。利用虚拟仪器技术进行频率采集必须要用模块化数据采集平台（CompactDAQ）。NI 推出了cDAQ-9171、cDAQ-9172、cDAQ-9174、cDAQ-9178四款数据采集平台。考虑使用时的便携性、可扩展性等因素，本装置选用了NI cDAQ-9174作为数据采集平台。NI cDAQ-9174是一款4槽NI CompactDAQ USB机箱，适用于小巧便携的混合测量测试系统，4槽的配置也为今后的扩展测量提供了条件。光电转速传感器的电源采用12V直流电源直接供电，对频率信号的采集、处理等工作利用笔记本电脑实现。装置外观如图1所示。

测量结果

测量处理软件使用LabVIEW 2013进行编制，包括光电传感器频率信号的采集、测量数据的采集及运算、原始测量数据的查询、报表及标签的自动生成与打印。频率测量程序主界面如图2所示。

图1　滚筒式速度表检验台检测装置外观图

装置的结构组成

图2　频率测量主界面

图3　频率测量程序

按照JJG909-2009《滚筒式车速表检验台》的检定规程要求，示值误差测量时选取30km/h、40km/h及60km/h三个速度点进行测量。本装置对速度的测量次数定为10次，然后取平均值作为测量结果。测量代码如图3所示。

本程序采用了生产者消费者结构框架，即可以实时显示频率信号的测量值又可以定时定点采集频率信号。

测量结果的说明

用本装置和Agilent 34401A分别对滚筒式速度表检验台进行了测量。由于Agilent 34401A测量输出的是频率信号，因此测量结果用频率表示，结果见表1所示。

表1　测量对比图 单位：Hz

表1中的滚筒式速度表检验台检定装置的三个测量点的测量数据分别是测量10次取得的平均值，34401A高精度数字万用表的测量数据则是万用表数值稳定后的取值。从测量结果分析，本装置的测量数据与高精度万用表的测量数据基本一致。此外，本装置除了自测外，还到黑龙江产（商）品理化检测中心针对本装置的技术指标进行了检测。检测结果为1. 测量范围：（0～100）km/h；

2. 示值误差：≤±0.5%；

3. 零点漂移：0.01km/h；

4. 重复性误差：≤0.3%。本装置达到了预定的技术指标。

结束语

基于虚拟仪器技术的滚筒式速度表检验台检测装置首次将虚拟仪器技术用于速度表检验台的检测，将频率信号经过信号处理后采集到计算机上，测量数据、报表、标签等由计算机进行处理完成，减少了以往手动测量的工序，大大提高了工作效率；此外，利用了NI的数据采集卡及数据平台，提高了装置的集成性，使得测量装置能够非常稳定准确地进行工作。

张海波 王广成 关为国

黑龙江省计量检定测试院

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.01.025