【探析虛擬儀器在車(chē)輛檢測(cè)中的應(yīng)用10000字（論文）】

探析虛擬儀器在車(chē)輛檢測(cè)中的應(yīng)用目錄TOC\o"1-3"\h\u24519一、引言 416214二、測(cè)試系統(tǒng)硬件平臺(tái)設(shè)計(jì) 45106（一）硬件結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì) 410933（二）數(shù)據(jù)采集卡選型 57515（三）傳感器模塊選型 6649三、虛擬儀器系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 1113773（一）信號(hào)處理分析 1125863（二）系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn) 1326612四、網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的實(shí)現(xiàn) 1710831（一）Web發(fā)布的實(shí)現(xiàn)原理 1719211（二）服務(wù)器端Web發(fā)布配置步驟 185597（三）客戶端遠(yuǎn)程測(cè)控 1925588參考文獻(xiàn) 22一、緒論（一）研究背景國(guó)內(nèi)的汽車(chē)行業(yè)想要縮小與國(guó)外的差距?除在設(shè)計(jì)、加工工藝、生產(chǎn)制造以及目前的熱點(diǎn)問(wèn)題如節(jié)能、高效以及時(shí)尚外?汽車(chē)零部件的可靠性檢測(cè)更是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)?只有保證了使用的安全?才一能去談其他的特色。目前?隨著微電子技術(shù)的發(fā)展?虛擬儀器技術(shù)及其產(chǎn)品在許多發(fā)達(dá)國(guó)家得到了普遍的應(yīng)用?而國(guó)內(nèi)虛擬儀器技術(shù)近幾年雖然得到較快的發(fā)展?但和國(guó)外相比仍有較大的差距。隨著中國(guó)加入世貿(mào)組織?經(jīng)濟(jì)的全球化?科學(xué)技術(shù)更是受到了極大的挑戰(zhàn)?而那些在科學(xué)試驗(yàn)中起著重要作用的儀器儀表更是面臨著巨大的挑戰(zhàn)。研究和發(fā)展虛擬儀器技術(shù)可以較快的發(fā)展儀器、儀表技術(shù)。將虛擬儀器應(yīng)用到汽車(chē)零部件的檢測(cè)中?不僅能節(jié)約大量的人力物力?還能提高檢測(cè)效率和檢測(cè)精度。（二）研究意義原有的一些檢測(cè)手段都存在不同程度的缺陷穩(wěn)定性差、操作復(fù)雜、檢測(cè)效率低、檢測(cè)誤差大。車(chē)輛零部件作為汽車(chē)的基礎(chǔ)組成部分?其性能的好壞是決定汽車(chē)質(zhì)量?jī)?yōu)劣的根本?因此高效率、低誤差是車(chē)輛零部件檢測(cè)系統(tǒng)最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。在參與該課題調(diào)研與系統(tǒng)分析報(bào)告編寫(xiě)的過(guò)程中?各方提出了將傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)改為虛擬儀器技術(shù)的建議。有鑒于此?本論文提出了對(duì)虛擬儀器在車(chē)輛零部件檢測(cè)中的應(yīng)用研究課題。針對(duì)以上情況分析?本文結(jié)合某汽車(chē)檢測(cè)中心車(chē)輛零部件檢測(cè)系統(tǒng)科研課題?作了大量細(xì)致、深入的研究?提出了一套切實(shí)可行的技術(shù)方案。利用虛擬儀器技術(shù)、傳感器技術(shù)等?研究開(kāi)發(fā)了一套基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器技術(shù)的車(chē)輛零部件檢測(cè)系統(tǒng)?旨在提高車(chē)輛零部件檢測(cè)系統(tǒng)的自動(dòng)化、信息化水平。（三）國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.各種虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái)為虛擬儀器的推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)美國(guó)NI公司在虛擬儀器概念出現(xiàn)以后，推出了圖形化虛擬儀器專用開(kāi)發(fā)平臺(tái)LabVIEW。這種平臺(tái)采用獨(dú)特的圖形化編程方式，編程過(guò)程簡(jiǎn)單方便，是目前最受歡迎的虛擬儀器主流開(kāi)發(fā)平臺(tái)。為了兼顧其他高級(jí)語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)者的習(xí)慣，NI還推出了LabWindows/CVI,Componentworks等交互式開(kāi)發(fā)平臺(tái)。美國(guó)HP公司的HPVEE,Tektronis公司的EzTest和TekTNS以及美國(guó)HEMData公司的Snap-Marter平臺(tái)軟件，也是國(guó)際上公認(rèn)的優(yōu)秀虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái)。在國(guó)內(nèi)，西安交大韓九強(qiáng)等采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)研究了可組態(tài)生成不同虛擬儀器的可視化虛擬儀器軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，重慶大學(xué)秦樹(shù)人等提出了虛擬儀器產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)化開(kāi)發(fā)方法。2.軟件工程領(lǐng)域的新方法新理論在虛擬儀器設(shè)計(jì)中得到廣泛應(yīng)用面向?qū)ο蠹夹g(shù)(ObjectOriented00),ActiveX技術(shù)、組件技術(shù)(ComponentObjectModelCOM)等被廣泛用來(lái)進(jìn)行虛擬儀器的測(cè)試分析軟件和虛擬界面(控件)軟件設(shè)計(jì)，出現(xiàn)了許多數(shù)據(jù)處理高級(jí)分析軟件和大量的儀器面板控件，這些軟件為快速組建虛擬儀器提供了良好的條件。3.虛擬儀器開(kāi)發(fā)向標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展在1998年9月成立了IVI(InterchangeableVirtualInstrument)組織。IVI組織是最終用戶、系統(tǒng)集成商和儀器制造商的一個(gè)開(kāi)放的聯(lián)盟。目前，該組織已經(jīng)制訂了示波器/數(shù)字化儀、數(shù)字萬(wàn)用表、任意波形發(fā)生器/函數(shù)發(fā)生器、開(kāi)關(guān)/多路復(fù)用器/矩陣及電源等五類儀器的規(guī)范。IVI制訂的虛擬儀器統(tǒng)一規(guī)范，提升了儀器驅(qū)動(dòng)軟件標(biāo)準(zhǔn)化水平。4.虛擬儀器在汽車(chē)檢測(cè)中的運(yùn)用現(xiàn)狀（1）汽車(chē)ECU仿真測(cè)試平臺(tái)虛擬儀器ECU仿真測(cè)試系統(tǒng)中主要包括PC機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)ECU、輔助測(cè)試電路、數(shù)據(jù)采集卡及模擬執(zhí)行器等多個(gè)部分。相比傳統(tǒng)儀器，這種以虛擬儀器技術(shù)為核心的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU測(cè)試，在汽車(chē)檢測(cè)中應(yīng)用有諸多優(yōu)勢(shì)：其一，用戶同時(shí)連接多種軟硬件，快速實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展，不管是利用CAN總線數(shù)據(jù)傳輸，還是增設(shè)測(cè)試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析環(huán)節(jié)，均可以利用虛擬儀器技術(shù)實(shí)現(xiàn)；其二，利用軟件編寫(xiě)虛擬儀器面板可以對(duì)參數(shù)信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便仿真環(huán)境的模擬，獲得參數(shù)所有變化特性；其三，可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)仿真測(cè)試，并且獲得直觀特性曲線，將所有數(shù)據(jù)以圖表和文本的形式進(jìn)行儲(chǔ)存，為日后分析和統(tǒng)計(jì)提供方便。（2）汽車(chē)道路實(shí)驗(yàn)虛擬測(cè)試系統(tǒng)為了提高汽車(chē)檢測(cè)效率與準(zhǔn)確性，應(yīng)用了虛擬儀器技術(shù)。該技術(shù)通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡、多種傳感器以及PC機(jī)軟件等構(gòu)成的汽車(chē)道路綜合實(shí)驗(yàn)虛擬測(cè)試系統(tǒng)，就可解決以上問(wèn)題，且實(shí)驗(yàn)期間就可保存數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)在線監(jiān)測(cè)，通過(guò)曲線、虛擬儀表曲線等更加直觀地顯示出來(lái)，再使用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行處理。此外，企業(yè)內(nèi)部測(cè)試人員通過(guò)PC機(jī)統(tǒng)計(jì)和分析測(cè)試數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)了解實(shí)驗(yàn)情況，針對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化，獲得最為理想的效果。（四）研究?jī)?nèi)容本課題以某汽車(chē)檢測(cè)中心車(chē)輛零部件檢測(cè)系統(tǒng)為基礎(chǔ)?著重研究并設(shè)計(jì)基于虛擬儀器的車(chē)輛零部件檢測(cè)系統(tǒng)?并在此系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)其網(wǎng)絡(luò)化。主要內(nèi)容如下：第1章:緒論部分。主要介紹課題的研究背景和國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)研究情況，闡述立題意義，對(duì)論文的主要工作和結(jié)構(gòu)作了說(shuō)明。第2章:詳細(xì)論述檢測(cè)系統(tǒng)的硬件構(gòu)成，介紹了數(shù)據(jù)采集卡和傳感器的選型，并對(duì)傳感器的安裝部位進(jìn)行了描述。第3章:檢測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，對(duì)編程過(guò)程中所用到的主要信號(hào)處理分析方法進(jìn)行了介紹;運(yùn)用LabVIEW軟件編程設(shè)計(jì)了主減速器測(cè)試系統(tǒng)和傳動(dòng)軸測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)測(cè)試系統(tǒng)各部分的功能進(jìn)行說(shuō)明，并給出了虛擬測(cè)試系統(tǒng)中主要模塊的程序圖。第4章:網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的實(shí)現(xiàn)。介紹網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的組成及相關(guān)技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化功能。第5章:總結(jié)全文二、測(cè)試系統(tǒng)硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)（一）硬件結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)1.系統(tǒng)的硬件總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是基于虛擬儀器技術(shù)的虛擬測(cè)試系統(tǒng)，包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。虛擬儀器的硬件系統(tǒng)一般分為計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)和測(cè)控功能硬件。系統(tǒng)的硬件主要包括各傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、電源、放大器、濾波器、PC機(jī)及連接線等。硬件系統(tǒng)包括虛擬儀器的計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)和若干測(cè)控功能硬件，包括傳感器、采集卡、電源、放大器、濾波器等。虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)硬件構(gòu)成如圖2-1所示。圖2-1測(cè)試系統(tǒng)硬件構(gòu)成1.組成模塊及功能1)信號(hào)調(diào)理模塊：負(fù)責(zé)對(duì)傳感器采集的信號(hào)進(jìn)行處理，除去干擾信號(hào)。2)數(shù)據(jù)采集模塊：接收傳感器采集到的數(shù)據(jù)并將采集到的數(shù)據(jù)傳送給工控機(jī)。3)工控機(jī)：實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的分析處理，并對(duì)所處理的結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)一記錄，根據(jù)需要可以將測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)打印輸出或者上傳到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。（二）數(shù)據(jù)采集卡選型數(shù)據(jù)采集卡一般由多路開(kāi)關(guān)、放大器、采樣/保持器、AlD和D/A轉(zhuǎn)換器數(shù)字I/O和定時(shí)/計(jì)數(shù)器組成。一般由傳感器采集得到的信號(hào)比較微弱，需要放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，然后將信號(hào)進(jìn)行A/D或D/A轉(zhuǎn)換，最后將轉(zhuǎn)換好的信號(hào)傳給計(jì)算機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的顯示、處理。多路開(kāi)關(guān)、放大器、采樣/保持器、A/D和D/A轉(zhuǎn)換器都處在計(jì)算機(jī)的前向通道，是組成數(shù)據(jù)采集卡的主要環(huán)節(jié)。采集卡的工作原理圖如圖2-2所示。圖2-2數(shù)據(jù)采集卡原理圖數(shù)據(jù)采集卡主要性能指標(biāo)如下：1)模擬輸入通道數(shù)。該參數(shù)表明采集卡最多能同時(shí)采集的信號(hào)路數(shù)。2)信號(hào)輸入方式：?jiǎn)味溯斎?，差分輸入?)模擬信號(hào)的測(cè)試量程。指ADC能測(cè)量的最大、最小輸入電壓值。4)數(shù)據(jù)采集卡采集頻率。表示數(shù)據(jù)采集卡每秒能采集多少次的模擬信號(hào)。5)PCI總線方式。6)分辨率與分辨力。數(shù)據(jù)采集卡所能分辨的輸入信號(hào)的最小變化量。7)精度。一般用量化誤差表示，量化誤差e為L(zhǎng)SB/28)其他一些指標(biāo)。如放大增益、計(jì)時(shí)/計(jì)數(shù)器的個(gè)數(shù)等。本測(cè)試系統(tǒng)選用的是研華公司生產(chǎn)的PCI1712型數(shù)據(jù)采集卡，這是一款性能優(yōu)良價(jià)格低廉的適合PC機(jī)及其兼容機(jī)的數(shù)據(jù)采集卡。它基于PCI總線，具有信號(hào)采集(A/D)，數(shù)字信號(hào)的模擬輸出(D/A)及定時(shí)計(jì)數(shù)等功能。PCI1712型數(shù)據(jù)采集卡具體性能參數(shù)如下：1)采樣率：1MHZ；2)模擬輸入：16路單端輸入或8路差分或組合輸入方式；3)模擬輸出：2路，12位精度；4)數(shù)字量輸入/輸出：16路；5)定時(shí)/計(jì)數(shù)器：3路，分辨率為16位；6)數(shù)字觸發(fā)；7)7種不同的模擬輸入范圍。（三）傳感器模塊選型1.扭矩傳感器扭矩傳感器選用ZRN504動(dòng)態(tài)盤(pán)式扭矩傳感器，它采用超薄型法蘭鏈接結(jié)構(gòu)形式，非常適用于測(cè)試臺(tái)架應(yīng)用，如發(fā)動(dòng)機(jī)、測(cè)功機(jī)和電動(dòng)馬達(dá)試驗(yàn)臺(tái)、車(chē)輪載荷模擬試驗(yàn)臺(tái)、變速箱和泵等試驗(yàn)臺(tái)等應(yīng)用。旋轉(zhuǎn)扭矩的測(cè)量：采用應(yīng)變片電測(cè)技術(shù)，在彈性軸上組成應(yīng)變橋，向應(yīng)變橋提供電源即可測(cè)得該彈性軸受扭的電信號(hào)。將該應(yīng)變信號(hào)放大后，經(jīng)過(guò)壓/頻轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)化成為與扭應(yīng)變成正比的頻率信號(hào)。ZRN504型動(dòng)態(tài)盤(pán)式扭矩傳感器特點(diǎn)如下：(1)無(wú)軸承結(jié)構(gòu)，可高速運(yùn)轉(zhuǎn)；(2)信號(hào)輸出可任意選擇波形一方波或脈沖波；(3)檢測(cè)精度高、穩(wěn)定性好、抗干擾性強(qiáng)；(4)不需反復(fù)調(diào)零，可連續(xù)測(cè)量正反扭矩；(5)既可測(cè)量靜止扭矩，也可測(cè)量動(dòng)態(tài)扭矩；C6)體積小、重量輕，傳感器可脫離二次儀表獨(dú)立使用，只要按插座針號(hào)提供++15V，-15V(200mA)的電源，即可輸出阻抗與扭矩成正比的等方波或脈沖波頻率信號(hào)。ZRN504安裝方式為水平安裝，如圖2-3所示。圖2-3扭矩傳感器的水平安裝方式2.光電開(kāi)關(guān)系統(tǒng)選用的是E18-DS1ONK型紅外線光電開(kāi)關(guān)測(cè)轉(zhuǎn)速。E18-DS1ONK型紅外線光電開(kāi)關(guān)主要技術(shù)指標(biāo)如下：(1)檢測(cè)距離：lOcm；(2)檢測(cè)方式：漫反射；(3)輸出形式：NPN常開(kāi)；(4)工作電壓：6V-36VDC；(5)持續(xù)電流：延300mA；(6)AIpJ應(yīng)時(shí)間：}2.Sms；(7)使用環(huán)境溫度：-20C}55Co光電開(kāi)關(guān)通過(guò)判斷貼在轉(zhuǎn)軸上的金屬片的有、無(wú)而通、斷，輸出脈沖信號(hào)，速測(cè)試公式為：式中，n為被測(cè)減速器的轉(zhuǎn)速，單位是r/min；f為光電開(kāi)關(guān)在每秒鐘內(nèi)接收到的脈沖信號(hào)的次數(shù)，單位Hz；z為為被測(cè)物上標(biāo)一記的金屬片個(gè)數(shù)，論文中轉(zhuǎn)軸上貼得金屬片個(gè)數(shù)z=16；因而子測(cè)試系統(tǒng)中，只要知道在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)光電開(kāi)關(guān)脈沖的個(gè)數(shù)f，即可求得轉(zhuǎn)速n。光電開(kāi)關(guān)安裝方式如圖2-4所示。圖2-4光電開(kāi)關(guān)的安裝方式3.加速度傳感壓電式加速度傳感器因?yàn)榫哂徐`敏度高、頻帶寬、測(cè)量范圍廣、強(qiáng)度高、耐環(huán)境性好、體積小、重量輕以及安裝使用方便等優(yōu)點(diǎn)，所以經(jīng)常被用于振動(dòng)測(cè)試。根據(jù)系統(tǒng)的測(cè)試要求及現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試環(huán)境，選用YD-37型加速度傳感器。YD-37型壓電式減速度傳感器主要技術(shù)指標(biāo)如下：(1)電荷靈敏度：3}-4pC/ms2；(2)頻率響應(yīng)：1-5000Hz}1dB；(3)橫向靈敏度：<S%；(4)工作溫度：-20^-+80℃；(5)最大可測(cè)加速度：2000ms2；(6)電容：1600pF；(7)重量：21ga壓電式加速度傳感器的測(cè)試原理：當(dāng)傳感器感受振動(dòng)時(shí)，質(zhì)量塊受到與傳感器基座相同的振動(dòng)，并受到與加速度方向相反的慣性力的作用。這樣，質(zhì)量塊就有一正比于加速度的交變力作用在壓電片上。由于壓電片壓電效應(yīng)，兩個(gè)表面上就產(chǎn)生交變電荷，當(dāng)振動(dòng)頻率遠(yuǎn)低于傳感器的固有頻率時(shí)，傳感器的輸出電荷(電壓)與作用力成正比，亦即與試件的加速度成正比。輸出電量由傳感器輸出端引出，輸入到前置放大器后就可以用普通的測(cè)量?jī)x器測(cè)出試件的加速度，如在放大器中加進(jìn)適當(dāng)?shù)姆e分電路，就可以測(cè)出試件的振動(dòng)速度或位移。壓電加速度傳感器等效于一個(gè)電荷源和一只電容器并聯(lián)，其等效電路如圖2-5所示：圖2-6壓電式加速度傳感器等效電路Ca-傳感器電容，R~傳感器漏電阻。Ra的值非常大可以將其所在電路看成斷路級(jí)略不計(jì)，那么式中SV一傳感器電壓靈敏度，SQ一傳感器電荷靈敏度。由于實(shí)際使用中，壓電加速度傳感器輸出的高阻抗電荷信號(hào)必須通過(guò)二次儀表將其轉(zhuǎn)換成低阻抗電壓信號(hào)才能讀取。因此將該加速度傳感器的電荷靈敏度轉(zhuǎn)換為電壓靈敏度。將YD-37型壓電加速度傳感器的參數(shù)帶入式中得所以三、虛擬儀器系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)（一）信號(hào)處理分析信號(hào)可分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)兩大類。模擬信號(hào)是隨時(shí)間連續(xù)變化的，通常從傳感器獲得的信號(hào)都是模擬信號(hào)。數(shù)字信號(hào)是由離散的數(shù)字組成的，模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換或其它方式得到的一連串?dāng)?shù)字成為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字式傳感器獲得的信號(hào)也是數(shù)字信號(hào)。為了從采集到的信號(hào)中得到我們所關(guān)心的物理量信息，必須對(duì)信號(hào)進(jìn)行分解處理，即信號(hào)處理。信號(hào)處理是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中重要的模塊，主要應(yīng)用了以下幾種分析方法，包括頻譜分析、傅里葉變換、加窗處理等。1.采樣定理采樣定理，又稱香農(nóng)采樣定理，是指當(dāng)采樣頻率fs大于信號(hào)中最高頻率fmax的2倍時(shí)（fs≥2fmax），采樣之后的數(shù)字信號(hào)完整地保留了原始信號(hào)中的信息。從采集定理中可以得出以下結(jié)論：(1)對(duì)于待處理信號(hào)，如果已知其最高頻率頻率fmax，則根據(jù)采樣定理可以得出最低采樣頻率fs，fs又被稱為臨界頻率，它保證了采樣后的數(shù)字信號(hào)能夠完整地再現(xiàn)原始信號(hào)中的各種特征。(2)同樣，如果已知采樣頻率，則根據(jù)采樣定理可以得出想要完整地再現(xiàn)原始信號(hào)中的各種特征所允許的最高信號(hào)頻率。以上兩種情況都說(shuō)明，被采樣的信號(hào)必須是帶限的，即信號(hào)中高于某一給定值的頻率成分必須是零，至少非常接近于零，這樣在重建信號(hào)中這些頻率成分的影響可以忽略不計(jì)。在實(shí)際應(yīng)用中，由于信號(hào)的最高頻率fmax、難以確定，因此實(shí)際的采樣頻率取值高于理論值，一般為信號(hào)最高頻率的5-10倍。2.頻譜分析在對(duì)零部件的振動(dòng)測(cè)試時(shí)，除了想要得到振動(dòng)的速度、加速度、位移幅值等時(shí)域信息之外，振動(dòng)的頻率主要集中在什么頻率范圍內(nèi)也是非常重要的信息，這就需要用到頻譜分析。頻譜分析的目的是把復(fù)雜時(shí)間歷程波形，經(jīng)傅立葉變換分解成若干單一的諧波分量來(lái)研究，以獲得信號(hào)的頻率結(jié)構(gòu)以及各諧波幅值、相位信息。3.傅里葉變換1)離散傅立葉變換((DFT)離散傅立葉變換是為適應(yīng)計(jì)算機(jī)做傅立葉變換而派生的專用術(shù)語(yǔ)[fz2l，其本質(zhì)是連續(xù)傅里葉變換在時(shí)域和頻域上都離散的形式。因此對(duì)于采集信號(hào)x(t)而言，必須將信號(hào)的時(shí)域部分x（t）和頻域部分X（f）進(jìn)行離散化，才能再對(duì)其進(jìn)行傅里葉變換。模擬信號(hào)的離散傅里葉變換包括時(shí)域采樣，時(shí)域截?cái)嗪皖l域采樣等過(guò)程。經(jīng)抽樣、截?cái)嗪脱油睾螅盘?hào)時(shí)域和頻域都是離散、周期的。離散傅立葉變換是傅立葉變換的離散形式。它能將時(shí)域中的取樣信號(hào)變換成頻域中的取樣信號(hào)表達(dá)式。對(duì)時(shí)域中真實(shí)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化并完成離散傅立葉變換，便形成信號(hào)的頻域表示。因此，離散傅立葉變換不僅僅是一種分析工具，還可在信號(hào)分析儀中直接計(jì)算而得所需要的結(jié)果。2)快速傅立葉變換((FFT)快速傅立葉變換是計(jì)算離散傅里葉變換的一種快速算法。采用該算法計(jì)算離散傅里葉變化能夠大大的降低計(jì)算復(fù)雜度，從而提高計(jì)算機(jī)計(jì)算速度，當(dāng)然無(wú)論采用快速傅立葉變換還是離散傅里葉變化，理論上來(lái)說(shuō)最終的結(jié)果都應(yīng)該是相同的?？焖俑道锶~變換的提出，使得離散傅里葉變換計(jì)算速度得到大大的提高，節(jié)約了大量的時(shí)間和精力。4.加窗處理信號(hào)處理需要選取合理的采樣長(zhǎng)度T，即對(duì)信號(hào)進(jìn)行截?cái)?。抑制因截?cái)喽鸬男孤┬?yīng)，可通過(guò)選擇合適的窗函數(shù)來(lái)解決。加窗實(shí)質(zhì)上就是對(duì)被分析信號(hào)X}})在不同時(shí)刻加不同的權(quán)值，以使信號(hào)截?cái)嗟挠绊懕M可能小。窗口寬度和窗口形狀決定了窗函數(shù)的基本特征，因此對(duì)窗函數(shù)的基本要求是：(1)窗函數(shù)的頻譜主瓣寬度應(yīng)盡可能小。(2)主瓣與第一旁瓣的高度之比應(yīng)盡可能大，并且旁瓣的高度衰減越快越好。事實(shí)上，上述這兩條要求是相互矛盾的。主瓣寬度越小，頻率分辨率越高，但幅值精度降低；主瓣與旁瓣高度比越大，提高了幅值精度，但降低了頻率分辨率。所以實(shí)際選取窗函數(shù)時(shí)，只能以折衷的方式對(duì)幅值和頻率分辨率進(jìn)行適當(dāng)?shù)募骖?，?quán)衡處理。一般來(lái)說(shuō)，加窗處理是以犧牲頻率分辨率來(lái)?yè)Q取泄漏的減少的。工程中實(shí)際應(yīng)用的窗函數(shù)，可分為：冪窗，三角函數(shù)窗，指數(shù)窗。常用的幾種窗函數(shù)有矩形窗，三角窗，海明窗，高斯窗，布萊克曼窗等。（二）系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)1.數(shù)據(jù)采集模塊數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)了物理信號(hào)到計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)信息的轉(zhuǎn)換，是實(shí)現(xiàn)虛擬儀器的基礎(chǔ)。得不到外界環(huán)境中物理量的信號(hào)，或者得到的信號(hào)不準(zhǔn)確，都不能實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。論文設(shè)計(jì)的測(cè)試系統(tǒng)都是依靠數(shù)據(jù)采集卡來(lái)完成信采集任務(wù)，研華公司向用戶提供了許多LabView的接口函數(shù)，利用這些接口函數(shù)用戶可以完成對(duì)采集卡的硬件參數(shù)配置，采集數(shù)據(jù)等功能。本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)程序框圖如圖3-1所示。圖3-1數(shù)據(jù)采集程序其中包括了幾個(gè)重要的子VI節(jié)點(diǎn)，現(xiàn)對(duì)這些VI節(jié)點(diǎn)說(shuō)明如下：(1)設(shè)備號(hào)選擇子VI，其VI標(biāo)志如圖3-2所示。圖3-2設(shè)備號(hào)選擇子VI標(biāo)志在計(jì)算機(jī)同時(shí)安裝兩塊及兩塊以上的數(shù)據(jù)采集卡時(shí)，該子VI能夠自動(dòng)識(shí)別并為每一個(gè)數(shù)據(jù)采集卡分配相應(yīng)的地址(設(shè)備號(hào))，用戶通過(guò)選擇設(shè)備號(hào)即可完成對(duì)相應(yīng)板卡的調(diào)用。DevNum：硬件系統(tǒng)中插入的數(shù)據(jù)采集卡設(shè)備號(hào)；SubDevCnts：數(shù)據(jù)采集卡擴(kuò)展設(shè)備數(shù)量；errorout：錯(cuò)誤信息輸出報(bào)告。(2)打開(kāi)設(shè)備子VI，其VI標(biāo)志如圖3-3所示。圖3-3打開(kāi)設(shè)備子VI標(biāo)志選擇好設(shè)備號(hào)后，就可以調(diào)用該子VI來(lái)打開(kāi)數(shù)據(jù)采集卡了。打開(kāi)設(shè)備子VI的輸出函數(shù)中包括DriverHandle，它代表的是已調(diào)用的數(shù)據(jù)采集卡句柄，是數(shù)據(jù)采集卡的標(biāo)志。DevNum：硬件系統(tǒng)中插入的數(shù)據(jù)采集卡設(shè)備號(hào)；DriverHandle：已調(diào)用的數(shù)據(jù)采集卡句柄。(3)中斷事件子VI，其VI標(biāo)志如圖3-4所示。圖3-4中斷事件子VI標(biāo)志使用PCI1712系列數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)高速采集時(shí)會(huì)使用到中斷事件子VI}該子VI主要任務(wù)就是完成對(duì)不同事件的中斷。EnableEvent：中斷事件；errorin：檢測(cè)在進(jìn)行中斷事件前，數(shù)據(jù)采集卡配置是否有錯(cuò)誤。(4)多通道DMA采集子VI，其VI標(biāo)志如圖3-5所示。圖3-5多通道DMA采集子VI標(biāo)志多通道DMA采集子VI負(fù)責(zé)完成高速數(shù)據(jù)采集任務(wù)。部分參數(shù)解釋如下：FAIDMAScanStart：進(jìn)行DMA時(shí)所需要的參數(shù)設(shè)置，包括采集頻率，觸發(fā)源，采集卡通道數(shù)量以及起始通道號(hào)等；Cydic：是否進(jìn)行采集循環(huán)；pBuf：將采集到的數(shù)據(jù)存入緩存。(5)緩沖區(qū)申請(qǐng)子VI，其VI標(biāo)志如圖3-6所示。圖3-6緩沖區(qū)申請(qǐng)子VI標(biāo)志該子VI負(fù)責(zé)向PC機(jī)申請(qǐng)一片數(shù)據(jù)存儲(chǔ)緩沖區(qū)，用來(lái)存放數(shù)據(jù)采集卡通過(guò)DMA方式采集得到的數(shù)據(jù)。DMA：是否開(kāi)始DMA采集方式；Count：緩沖區(qū)大??；MemoryType：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)類型，包括：電壓數(shù)值和二進(jìn)制兩種；DisplayBuffer：申請(qǐng)得到的緩沖區(qū)；2.主減速測(cè)試系統(tǒng)主減速器測(cè)試系統(tǒng)軟件框圖如圖3-7所示。圖3-7車(chē)輛零部件檢測(cè)系統(tǒng)軟件框圖1)用戶管理用戶管理模塊包括用戶登陸、注銷、設(shè)置3個(gè)部分。為了保證系統(tǒng)運(yùn)行安全，針對(duì)不同的用戶采用了不同的權(quán)限設(shè)置，只有擁有相應(yīng)權(quán)限的用戶才能訪問(wèn)相應(yīng)的功能。用戶登陸界面程序與前面板如圖3-8(a)偽)所示。當(dāng)用戶操作完畢后，為避免其他誤操作給系統(tǒng)帶來(lái)危險(xiǎn)，最好注銷用戶。注銷后系統(tǒng)處于NOUser狀態(tài)。a.前面板圖b.程序圖圖3-8用戶登陸面板圖和程序圖2)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩測(cè)試對(duì)主減速器轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測(cè)試時(shí)，數(shù)據(jù)采集卡分別要對(duì)輸出轉(zhuǎn)速、輸出扭矩信號(hào)進(jìn)行采集。主減速器轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測(cè)試中，對(duì)所采集到信號(hào)先要進(jìn)行分離，然后對(duì)分離后的輸出轉(zhuǎn)速、輸出轉(zhuǎn)矩信號(hào)分別進(jìn)行相應(yīng)的分析和處理，得到所關(guān)心的信號(hào)。主減速器的轉(zhuǎn)速信號(hào)由光電開(kāi)關(guān)采得，光電開(kāi)關(guān)通過(guò)檢測(cè)貼在旋轉(zhuǎn)的減速器輸入、輸出軸上的明暗相間的均勻標(biāo)記而輸出高低相間的脈沖信號(hào)。由扭矩傳感器采集得到的信號(hào)，經(jīng)過(guò)輸出轉(zhuǎn)矩子程序之后，可得到輸出轉(zhuǎn)矩信號(hào)。圖3-9巧主減速器轉(zhuǎn)矩測(cè)試子程序3)振動(dòng)測(cè)試對(duì)主減速器的振動(dòng)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，由采集卡采集得到由YD-37型壓電加速度傳感器傳送來(lái)的振動(dòng)信號(hào)，首先要對(duì)該電壓信號(hào)進(jìn)行濾波，然后對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，得到振動(dòng)的頻率范圍；同時(shí)對(duì)輸入信號(hào)加窗處理，用于消除頻譜遺漏，減弱頻譜變形；對(duì)濾波后的電壓信號(hào)進(jìn)行標(biāo)度變換，轉(zhuǎn)換為加速度信號(hào)，并對(duì)加速度信號(hào)進(jìn)行數(shù)值顯示、均值計(jì)算和顯示；對(duì)得到的加速度信號(hào)進(jìn)行一次積分可得到速度信號(hào)，并進(jìn)行速度信號(hào)的數(shù)值顯示、均值計(jì)算和顯示；對(duì)所得到的加速度信號(hào)進(jìn)行二次積分可得到位移信號(hào)，并進(jìn)行位移信號(hào)的數(shù)值顯示、均值計(jì)算和顯示。主減速器振動(dòng)測(cè)試程序圖如圖3-10所示。圖3-10振動(dòng)測(cè)試程序圖在該界面中可以對(duì)加窗方式進(jìn)行選擇，并且還能對(duì)濾波方式加以調(diào)節(jié)，通過(guò)觀察波形的顯示選擇合適的加窗與濾波方式，從而使測(cè)試到達(dá)最佳的效果。4)溫度測(cè)試主減速器溫度測(cè)試界面及程序圖如圖3-11所示。對(duì)減速器的溫度進(jìn)行測(cè)試時(shí)，先由搭建好的外部電路把隨溫度變化的Pt100電阻變化轉(zhuǎn)化0-5V之間的電壓變化，即V0=0.0335t。然后由數(shù)據(jù)采集卡采集到電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)處理后將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為所需的溫度信號(hào)。圖3-11溫度測(cè)試程序圖和測(cè)試界面圖四、網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的實(shí)現(xiàn)（一）Web發(fā)布的實(shí)現(xiàn)原理Web發(fā)布的實(shí)現(xiàn)原理是借助于LabVIEW內(nèi)置的WebS~技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。服務(wù)器端利用LabVIEWWebPublishingTool把虛擬儀器應(yīng)用程序的前面板嵌入到Web頁(yè)面中，并借助LabVIEWWebServer提供的虛擬儀器Web服務(wù)，只要服務(wù)器端的應(yīng)用程序載入內(nèi)存，客戶端便可以通過(guò)瀏覽器對(duì)遠(yuǎn)程的虛擬儀器應(yīng)用程序進(jìn)行監(jiān)控。但在同一時(shí)刻，只有一個(gè)用戶具有控制權(quán)限，其余用戶只能對(duì)遠(yuǎn)程面板進(jìn)行監(jiān)測(cè)?？蛻舳丝刂频臋?quán)限可以通過(guò)遠(yuǎn)程面板的Request/ReleaseControlofVI獲得或釋放，服務(wù)器端擁有絕對(duì)的控制權(quán)限。（二）服務(wù)器端Web發(fā)布配置步驟在客戶端使用操作遠(yuǎn)程前面板之前需要對(duì)WebServer進(jìn)行正確的配置，步驟如下：(1)打開(kāi)需要發(fā)布的VI，點(diǎn)擊工具*選項(xiàng)，在彈出的選項(xiàng)對(duì)話框下拉表中選擇有關(guān)WebServer設(shè)置的選項(xiàng)，如圖4-1所示。圖4-1Web服務(wù)器：配置對(duì)話框(2)選中“啟動(dòng)Web服務(wù)器”，開(kāi)啟WebServer功能，其他參數(shù)可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行配置，在這里選擇默認(rèn)即可。(3)選擇‘`Web服務(wù)器：瀏覽器訪問(wèn)”，出現(xiàn)如圖4-2所示界面，在這里可以設(shè)置允許訪問(wèn)或者禁止訪問(wèn)的客戶計(jì)算機(jī)。刪除表中條目的方法是選中它圖4-2Web服務(wù)器：瀏覽器訪問(wèn)對(duì)話框然后點(diǎn)擊“刪除”按鈕即可；添加表中條目的方法是單擊“添加”按鈕，然后在表右側(cè)上方的空格中填寫(xiě)計(jì)算機(jī)IP地址或者計(jì)算機(jī)名稱，這里也可以使用通配符和域名，例如填寫(xiě)一個(gè)“*”表示網(wǎng)絡(luò)中所有的計(jì)算機(jī)都可以訪問(wèn)。下側(cè)的3個(gè)選項(xiàng)(允許查看和控制、允許查看、拒絕訪問(wèn))則可以用來(lái)修改計(jì)算機(jī)的訪問(wèn)權(quán)限。(4)選擇“FWeb服務(wù)器：可見(jiàn)VI”，出現(xiàn)如圖4-3所示界面，在這里可以設(shè)置客戶計(jì)算機(jī)允許訪問(wèn)或者禁止訪問(wèn)的VI子程序，設(shè)置方法與Web服務(wù)器：瀏覽器訪問(wèn)設(shè)置相同。圖4-3Web服務(wù)器：可見(jiàn)VI對(duì)話框（三）客戶端遠(yuǎn)程測(cè)控1.通過(guò)瀏覽器進(jìn)行遠(yuǎn)程的控制在完成對(duì)Web服務(wù)器的發(fā)布工作后，用戶可以使用以下方法遠(yuǎn)程打開(kāi)并控制VI：客戶端與服務(wù)器在同一局域網(wǎng)內(nèi)，則在瀏覽器鍵入以下格式的網(wǎng)絡(luò)地址即可：http：//MyPcN/VIname.htm，其中MyPcN服務(wù)器的計(jì)算機(jī)名，VIname是希望查看的VI名。對(duì)于在互聯(lián)網(wǎng)上的客戶端，則在瀏覽器鍵入以下格式的網(wǎng)絡(luò)地址即可：http：//MyIP：port/VIname.htm，其中MyIP是指服務(wù)器的IP地址，port是指服務(wù)器的端口號(hào)(在“Web服務(wù)器：配置”中進(jìn)行設(shè)置)。對(duì)于沒(méi)有安裝LabView的客戶端，則需要安裝LabView運(yùn)行引擎lvruntimeeng.msi，才能對(duì)程序?yàn)g覽和控制。圖4-4所示是測(cè)試時(shí)在客戶機(jī)端打開(kāi)服務(wù)器端一個(gè)VI時(shí)的情景，從圖中可以看到在客戶端也可以運(yùn)行并控制服務(wù)器端的VI，使用非常方便。圖4-4通過(guò)瀏覽器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制2.通過(guò)LabView進(jìn)行遠(yuǎn)程的控制通過(guò)LabView前面板遠(yuǎn)程鏈接的方法可以監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上的一個(gè)程序的前面板，甚至完全控制一個(gè)程序的運(yùn)行。前面遠(yuǎn)程鏈接與前面板對(duì)象鏈接不同，前面板遠(yuǎn)程鏈接使用Web服務(wù)器，傳輸?shù)氖乔懊姘鍒D像，而前面板對(duì)象鏈接使用DataSocket服務(wù)器，傳輸?shù)氖且粋€(gè)控件顯示的數(shù)據(jù)。進(jìn)行前面板遠(yuǎn)程鏈接的方式是在LabView程序中使用菜單命令“操作”→“連接遠(yuǎn)程前面板”，出現(xiàn)如圖4-5所示界面。服務(wù)器地址欄需要輸入待連接的服務(wù)器IP地址即可；端口號(hào)默認(rèn)為80，如果被占用，可以更改為其他數(shù)值；在輸入完VI名稱后即可進(jìn)行連接了。圖4-5前面板遠(yuǎn)程連接對(duì)話框輸入各種參數(shù)之后，點(diǎn)擊“連接”按鈕即可完成前面板遠(yuǎn)程鏈接。五、結(jié)論車(chē)輛零部件的檢測(cè)一直以來(lái)都是汽車(chē)檢測(cè)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，一方面人們對(duì)汽車(chē)安全，穩(wěn)定，滿負(fù)荷運(yùn)行，可靠性的要求在逐步提高;另一方面網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，自動(dòng)化技術(shù)越來(lái)越深入的大量成功應(yīng)用，使得當(dāng)今車(chē)輛零部件檢測(cè)技術(shù)日新月異，基于網(wǎng)絡(luò)的檢測(cè)越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外的重視。正是在這一需求基礎(chǔ)上，