Dasylab虚拟测试软件在机械工程测试技术中应用探讨

杨群 谭亚

摘要：针对机械工程测试技术的特点，以测试汽车电动燃油泵的流量、压力及转速为例，分析了DASYLab虚拟测试软件在机械工程测试中应用的可行性.开发了一个基于DASYLab 在电动燃油泵测试分析中的应用软件。有极强的工程实用价值。

关键词：流量;压力;转速测试;信号处理;误差理论与数据处理

引言

对传统测试仪器而言，尽管数字仪器和智能仪器提高了其测试与分析的性能，但仍不能改变其功能模式单一、手动操作、通道固定、系统封闭、人工读数、占地空间大及开发和扩展费用高等诸多不足。相比于此，基于计算机技术的虚拟仪器能够克服传统仪器的上述诸多不足，并逐步在仪器制造和测试领域代替传统硬件式仪器。虚拟仪器素有“软件即仪器”之称，所以软件设计就成为虚拟仪器的核心。

本文将虚拟仪器的概念引入到了汽车燃油泵功能测试中，利用DASYLab虚拟开发平台设计了一套能够完成自动采集、分析、处理、控制的在线测控系统。相比实现同样功能的传统仪表，利用DASYLab既能简化系统组成又实现了专业的个性化设计。

DASYLab测试领域中的应用

DASYLab虚拟测试软件是一套高性能的数据采集、过程控制及系统分析软件.它可以利用Microsoft Windows提供的全部有利的功能和图形接口。

DASYLab的最突出的设计方案是它集成了市场上主要的控制设备，形成真正直观操作环境来提供了丰富的帮助功能，最大的信号处理速度以及最有效的图形显示效果。使用DASYLab通过选择和连接模块元素，一个测试过程控制或模拟任务可以被直接设置在你的屏幕上，并可随意安排，甚至高度专业化的任务也可在屏幕上立即解决，交互使用毫无困难。

基于DASYLab虚拟开发平台的汽车电动燃油泵功能测试系统的设计

硬件设计

本系统采用霍尔元件感应式采集电流信号，信号经放大、标定、真有效值计算即可保证测试精度。

压力传感器是测试系统中比较靠近燃油泵的元件之一，而且与燃油直接接触，所以本系统选用GE Druck PTX7516型防爆油压传感器。

本系统选用Kral的OMX13型流量传感器，由于此型传感器采用旋转感应式测量原理，系统所获取的信号为脉冲电压式，需选配EEA41型绝缘放大器配合使用。

本系统利用燃油泵电机换向脉冲测量转速。

对于油压的控制，出于安全考慮，油泵测试区域应尽量避免使用电子元件，所以本系统选用FESTO比例压力调节阀+EM–Racing组合控制方式。

EM–Racing为比例压力气动阀，压力阈值由输入端气体压力决定。系统工作时由DASYLab控制D/A转换器控制FESTO比例压力阀输出一定压力的气体以控制EM–Racing的压力阈值，进而控制液压系统的压力值。

软件设计

本系统软件部分的主要功能为系统标定、误差理论与数据处理、信号处理、PID闭环控制等环节。

测试程序 包括：信号采集模块、标定模块、数据处理模块、显示模块、记录模块。

电压、电流、压力、流量信号采集到DASYLab中之后需要进行线性标定，以使最终记录的数据与实际值一致。

电压、电流的标定选用Fluke 289作为基准源，压力的标定选用GE Pace 6000作为基准源，流量的标定选用BEM 500作为基准源。为提高测试精度，各参数均采用17点标定。

至于测试数据的处理，依据误差理论，选用移动均方根算法，块大小设为30000点，既能提高数据的精确度，又可保证数据显示的实时性。

由于燃油泵电机的密封性，在测量电机转速时只能采用非接触式的检测方法。燃油泵电机通常为换向式，换向过程中线圈磁场方向与定子磁极夹角不断改变，n片换向器式转子每旋转一周转矩脉动n次，从而转子线圈电流波动n次，因此本系统利用此原理，采用电感元件感应燃油泵电流波动。

控制程序 为了缩短测试时间，提高调节精度，本系统采用PID闭环控制调节油压值。

由于液压系统有较大的时滞效应，D环的调解会受到较大的影响，易使系统出现振荡，所以本方案中将摈弃D环。实验结果证明仅采用P、I环的压控系统有较高的稳定性、精度和较短的调节时间。

测试人机界面

上排从左至右依次为：管路1压力/流量、管路2压力/流量、转速、测速工况序号、换向器阶数、手动转速校准。

中排从左至右依次为：压力曲线、转速信号处理曲线、测速工况手调。

下排从左至右依次为：记录列表、记录使能按钮、程序开关。

系统调试

系统的调试采用精度更高的仪器作为基准源，将基准源与本系统整合在同一回路中，比对本系统与基准源的测试结果。

实验结果表明本系统拥有较高的精度，同时也证明以虚拟仪器作为开发平台具备很好的可靠性。

结束语

Dasylab 应用于机械工程测试技术中，是一种新型先进的、实验方法，其虚实结合的测试过程、实验特色，将使机械工程测试的发展改革更加深入，更加完善;对工程领域，能快速计算、模拟仿真，提高工作效率，应用前景广阔.

参考文献

刘经燕.测试技术及应用[M].广州：华南理工大学出版社，2001.

曹玲芝，等.现代测试技术及虚拟仪器[M].北京：北京航空航天大学出版社，2004.