汽車電器可靠性試驗監控系統的研究開發

3.2 LXI 虛擬儀器模塊

　　1）測試主機系統選用AGILENT 34980A 開關/測量單元作為硬件平臺，通過內置數字多用表對待側信號進行測量轉換和輸出。測試主機通過LAN 總線與主控計算機進行通訊和數據交換。
　　2）多路轉換器由于待測系統內的信號以較為穩定的直流模擬量信號為主，所以采用公共DMM 分時測量方式。通過兩個光電隔離ETF 開關模塊，實現80 個通道的雙線測量。
　　3）抖動測量模塊用于瞬斷監控，檢測電路內電壓瞬態跳變情況。
　　4）D/A 轉換模塊D/A 轉換器為被試系統工作器件提供驅動信號，如轉速表和車速表工作所需的電壓脈沖信號，燃油表、水溫表工作所需的電流信號。信號由主控計算機控制，由D/A 轉換器輸出，經過調理后通過模擬量I/O 接口輸入被試系統。
　　5）數字示波器數字示波器通過LAN 總線與主控計算機進行通訊和數據交換，并通過模擬總線連接測試主機，與內置儀表共用開關模塊。實現對80 個測量通道的任意一路信號進行高頻采樣和虛擬示波。

圖3：系統硬件構成

　　3.3 關鍵問題

　　1） 頻率信號的測量待測信號同時存在100Hz 以上和3Hz 以下的頻率信號，由于系統是公共DMM 等時掃描測量的方式，兩種信號需采用不同的采樣方式進行測量。對于高頻信號將系統掃描通道設置為頻率測量直接輸出。對于低于3Hz 低頻信號，由于其頻率過低頻率通道無法直接測量，因此需采用擬合的方式。此種方式對系統掃描頻率有較高要求根據

　　Nyquist 定理：

　　單通道采樣率應由待測信號頻率上限決定；

　　故有：
　　若對80 個模擬通道進行掃描采樣，開關的總切換頻率應大于480CH/s。系統將單次掃描的時鐘設計值為160ms，實際掃描頻率為500CH/s，實現了低頻信號的測量。

　　2）瞬斷監控的實現瞬斷作為一種電路瞬態現象，DMM 分時采樣方法采樣率過低，無法對該類信號實現監控，而多通道并行的模擬量數據采*導致大量的數據冗余和過高的系統成本。系統使用了抖動測量模塊以32 通道并行的數字量采樣方式實時監測各通道電壓跳變情況，單通道最高采樣率為0.1μs，根據汽車電器的試驗電壓將監控電壓閾值設定為10.5V/21V 可選。

　　4 系統應用軟件設計

　　4.1 軟件開發環境

　　系統選用LabWindows/CVI 作為軟件開發平臺。它具有交互式編程方法和豐富的庫函數，為開發人員建立數據采集和過程監控系統提供了理想的軟件開發環境，是實現虛擬儀器及網絡化儀器的快速途徑。

　　4.2 試驗監控中的多線程技術

　　Windows 是弱實時性的操作系統．它通過線程的優先級來實現搶先，通過對測試線程進行適當的優先級設置來滿足大部分測試任務的實時性要求。試驗監控要求系統控制、數據采集、數據顯示和數據分析各項功能同步完成。利用LabWindows/CVI 多線程中的線程池技術可以很好的實現系統的實時性。以界面控制作為主線程，通過界面操作向其它線程發出控制指令，使系統能夠對用戶操作及時響應；數據采集、實時顯示、故障診斷作為輔助線程，與主線程同步執行。在輔助線程中，實時顯示線程和數據分析線程通過管道消息驅動機制與數據采集線程進行實時的通信，實現線程間的數據共享。

　　4.3 故障診斷方法

　　按照邏輯識別原理：故障原因函數A 、故障特征函數X 和決策規則E 三者滿足布爾函數關系，故障診斷過程的實質就是從已知的X 、E 中解出A ，用邏輯語言表示為：其實現方法是將被試系統按UUT 工作特性劃分為6 種典型的監控單元類型，并針對類型設計相應的故障識別子程序，其內容包括：

　　1. 以監控單元類型為對象建立典型故障模式數據庫，即構建故障原因函數A；
　　2. 用電路的可測物理量I、U、f 等參數對故障模式進行描述，構建故障特征函數X ；
　　3. 以邏輯判斷為基礎建立故障決策規則E ，并轉化為相應的故障識別子程序。

圖4：故障診斷簡化流程圖