虛擬儀器在汽車發動機臺架試驗中的應用(畢業論文)(三)

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使用LabVIEW開發平臺編制的程序稱為虛擬儀器，它包括前面板、程序框圖及圖標/連線板三部分。LabVIEW簡化了虛擬儀器的開發過程，縮短了一起開發和調試周期，它讓用戶從繁瑣的計算機代碼編寫中解脫出來，把大部分精力投入儀器設計和分析當中，而不再拘泥于程序的細節。
3.3.2 LabVIEW的特點
LabVIEW是一種圖形化的編程語言，使用這種語言編程時，基本不用寫程序代碼，取而代之的是程序框圖。LabVIEW盡可能地利用了技術人員、科學家、工程師所熟悉的術語、圖標和概念，因此，LabVIEW是一個面向最終用戶的工具，它可以增強用戶構建自己的工程的能力，提供了實現儀器編程和數據采集系統的邊界途徑，使用它進行原理研究、設計、測試并實現儀器系統時，可以大大提高工作效率。[13]
LabVIEW是通過圖形符號來描述程序的行為，它消除了令人煩惱的語法規則，減輕了用戶編程的負擔，提高了效率，LabVIEW的特點如下。
編程簡單，不需要記憶編程語言，只要通過交互式圖像前面板進行系統控制的結果顯示，再通過程序框圖進行功能模塊的組合操作來制定各種功能，即可完成軟件編程。
開發周期短，只需通過交互式圖形前面板進行系統控制和結果顯示，可省去硬件面板的制作。
高效性，這主要是以軟件做保證。以功能強大的LabVIEW作為軟件開發平臺，諸如數據采集、數據分析、文件處理、波形處理、數學預算等，等能輕而易舉地解決。
開放性，可根據實際情況進行更新擴展，發展迅速。
自定義性，工程師們可以再費城廣泛的測量和控制應用中自定義芯片級硬件功能。
性價比高，一機多用。
4 試驗系統硬件設計
4.1 臺架部分硬件結構設計

圖4.1 試驗臺架結構框圖
4.1.1 發動機選擇
選用原則：綜合考慮成本，效果和維護配件方便
最終選用：大眾EA111型1.6L發動機應用車型：朗逸、POLO、斯柯達明銳
詳細參數如表4.1。
表4.1 大眾EA111型1.6L發動機參數表
國產版1.6L
汽缸數 4
凸輪軸 DOHC
汽缸容積 1598
缸徑 mm 76.5
沖程 86.9
壓縮比 10.5:1
缸蓋材質鋁合金
缸體材質鑄鐵
最大功率 77kw/5000rpm
最大扭矩 155Nm/3800rpm
4.1.2 測功儀選擇
選用原則：轉矩：由被測電動機或電動工具額定參數，計算出電機額定轉矩。根據此轉矩的二倍值，在測功機系列表中選擇相近一檔轉矩量程的測功機。計算公式如下：

如：120瓦電動機轉速為1400r/min(額定值)
Mh=0.82Nm；0.82X2=1.64Nm
在測功機系列表選擇測功機轉矩量程為2Nm。
轉速：電機的空載轉速必須低于測功機允許的最高轉速。
功率：電機的最大功率必須低于測功機允許的最大連續功率，若只做特性測試，需要段時間大功率運行，此時不可超過測功機允許的5分鐘最大運行功率。做溫升試驗必須小于測功機的連續運行功率。
由此，在測功機系列表中選出合適的測功機型號。
注意：測功機的最大運行功率不等于最大轉矩乘以最高轉速不可能一臺測功機全包了工廠的所有產品電機規格的測試，按產品分檔，選多臺測功機，而儀器部分均為通用的。
由發動機最大功率P為77KW，60kw<P<250KW，綜合考慮，選用啟東市波峰測功器廠的YP120水力測功機，具體參數如表4.2。
表4.2 YP60 YP120 YP250水力測功機參數比較表
水力測功器型號 YP60 YP120 YP250
最大吸收功率(kw) 60 120 250
扭距測量精度 ±0.2% ±0.2% ±0.2%
測速精度 ±0.5% ±0.5% ±0.5%
主軸旋轉方向單向單向單向
制動力測定范圍(N) 0~180 0~550 0~1000
最大制動力矩(N.m) 172 525 980
最大耗水量(Kg/h) 1200 2400 5000
排水最高溫度(°C) 70 70 70
主軸總長度(mm) 448 510 550
主軸中心高 255 300 300
測功器外型尺寸 450X400X370 655X530X430 640X536X460
底座外型尺寸 640X400X90 640X394X110 640X400X100
測功器凈重(Kg) 170 180 200
軸最高轉速(r/min) 9000 7500 7500
轉動慣量(Kg·M2) 0.012 0.041 0.065
4.1.3 油耗儀選擇
選用原則：綜合考慮成本、量程、靈敏度需求。本實驗中所需要的油耗儀對于量程無較高要求，但應具有較高的靈敏度以保證較高的測量精度。
最終選用：長沙高新技術產業開發區湘儀動力測試儀器有限公司的FC2212L-01流量油耗儀。FC2212L流量油耗儀是“湘儀普聯”精心設計的FC2000系列發動機自動測控系統中的一個子系統。流量油耗儀采用科里奧利（coriolis）技術生產的發動機瞬時油耗測量儀，無論對汽油、柴油、液化氣（LPG）、天然氣（CNG）燃料的發動機FC2212L流量油耗儀均可提供精確的測量；無論是對小功率發動機還是對大功率發動機，FC2212L流量油耗儀均能提供精確的測量結果。同時FC2212L流量油耗儀獨特的原理和結構設計，特別使用于測量電噴汽油機、柴油機的燃油消耗。油耗儀采用一體化設計技術，油耗測量和顯示儀表基于一體，可以獨立完成發動機燃油消耗的測量。
FC2212L流量油耗儀采用先進的CANBUS現場總線技術，具有網絡特性，使多臺測試儀器可以聯網，可方便的與通用微星計算機或其它智能儀表組成更高級的測試系統，或實現遠程控制。技術指標如表4.3。
表4.3 FC2212L流量油耗儀參數表
流量油耗儀型號 FC2212L-01 FC2212L-02
推薦的測量范圍（密度840KG/m3） 0.1~70kg/h 0.1~83L/h 5~500kg/h 5~595L/h
系統測量不確定性 Us≤0.12% Us≤0.2%
密度測量不確定性 ≤0.0005g/cm3 ≤0.0005g/cm3
油耗量（kg/h）模擬輸出 0~10V（對應滿量程可設定） 0~10V（對應滿量程可設定）
發動機功率（kw）模擬輸出 0~10V（對應滿量程可設定） 0~10V（對應滿量程可設定）
流體介質柴油、汽油柴油、汽油
儀器尺寸（長x寬x高） 450x370x530mm
儀表電源 AC220V±11V 50Hz AC220V±11V 50Hz
工作環境溫度和濕度 0~50℃ ≤85%RH 0~50℃ ≤85%RH
4.2 虛擬儀器系統總線形式選擇
4.2.1 虛擬儀器系統組建方案
虛擬儀器的突出成就是不僅可以利用PC機組建成為靈活的虛擬儀器，更重要的是它可以通過各種不同的接口總線，組建不同規模的自動測試系統。虛擬儀器系統按硬件構成方式，可有以下幾種組建方案：
GPIB儀器通過GPIB接口卡與計算機組成GPIB系統。
VXI儀器與計算機組成VXI系統。

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