新型便携式数据采集分析仪的研制

摘要:本文阐述了新型便携式汽车试验数据采集分析处理仪的系统设计方案和实现方法。在系统研制工作过程中,创造性地采用笔记本计算机打印并行口作为数据采集系统总线;可直接使用各种具有epp 接口的笔记本计算机作为系统主控机。它可作为一个通用的数据采集平台,完成汽车的道路性能试验以及室内台架等现场试验的数据采集和分析处理。该平台具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、安全保护好、操作简洁、维修方便、数据接口开放、便于用户二次升级开发等特点;同时具有较高的性能价格比,价格仅为进口仪器的1/20,节省引进资金达120 万美元。目前,开发完成的21 台该类采集仪,已应用于技术中心的汽车道路及室内台架试验工作中,为产品的开发研究、产品对标、技术攻关和质量改进发挥了重要作用。

关键词: 汽车试验 新型便携式 数据采集分析仪

1 引言

汽车试验是我们技术中心三大主体工作之一,而整车道路试验又是汽车试验的一个重要方面。这些试验所需的车载仪器设备又有其特殊性——可移动便携式、可靠性高、操作简洁、通用性强、具有实时采集和分析处理等功能。由于进口设备价格昂贵,以往我们技术中心所用的车载设备除了噪声测试分析需要高频采样、专用频谱分析处理软件而采用的是进口的设备;其它数据采集仪除少量是委托外面公司开发的外,大都是是我们技术中心自行开发研制的。由于这些自行研发采集仪功能满足使用要求,而且具有价格低、使用方便、便于二次开发等特点,所以这些仪器比较受广大试验人员的欢迎。而这些自制采集仪硬件平台无论是我们做的还是他人搞的,采用的都是带有专用扩展总线isa 的笔记本计算机,但这类机型在98 年就已淘汰。目前的笔记本计算机没有isa 扩展总线,根本不能连接那些原有的数据采集板。99 年在技术中心几个试验部门,原用的带有isa 扩展总线笔记本计算机电脑有多台出现了不可修复的故障,使采集仪处于瘫痪状态,无法使用,严重地影响了日益增加的整车道路试验工作的进行。有关部门在机电仪计划中提出了多台进口车载数据采集仪采购申请。但由于每台进口设备费用高达5 万美元以上,根本不可能满足全部采购要求。本着“自主开发、节省资金”的原则,我们决定依靠自己技术力量开发新一代车载数据采集仪平台,对技术中心原有的自行研发的车载数据采集设备进行全面升级。

2 新型数据采集分析仪的研发目标

2.1 统一平台

技术中心原有的十几台采集仪,由于开发时都是与某个试验部门、甚至是某个人制定的方案,这样就导致了无论是选用的笔记本电脑、要求的设备功能,还是开发的数据采集板、编制的数据采集分析处理软件都是各不相同,最常用传感器信号输入端子插头也是五花八门。这些设备存在着功能单一、不能互相代用的不足;最重要的是即使是同一种试验,由于采用的不是同一台仪器使得信号采集精度、误差,甚至标定和数据分析处理方法都不同,这样导致试验结果可比性差。

为此,我们决定将技术中心的故障频频的老仪器全部淘汰,进行全新升级;新型采集仪采用统一的笔记本电脑、同一精度的a/d 转换器和计数器,同样性能的多路转换开关和采样保持器,这样就实现全中心道路试验设备硬件平台统一;同时对数据分析处理方法和试验数据格式进行了统一,这样将为实现试验数据共享、建立技术中心试验数据库打下基础。

2.2 继承原有

在汽车试验尤其是整车道路试验方面,我们技术中心有一大批专家和技术人员,不仅具有很高的理论水平而且积累了丰富的实践经验,在这些方面既使是吉林工业大学和清华大学也是无法比拟的,这些知识和经验在我们以往开发的数据采集仪中得到了具体体现。因此,我们对原来的所有采集仪进行了综合比较和分析,决定新型数据采集仪要博采众长,充分保留原有设备的大家认可的硬件性能,选用最优、最合理的软件分析处理模型和方法。

2.3 升级创新

由于原设备开发受当时软、硬件技术发展水平的限制,对于我本人来说当时的硬件开发水平和经验与现在相比也是不成熟的,所以新型仪器在继承以往老设备的软硬件优点的基础上,结合当今最新的计算机软硬件应用技术以及我们多年的研发经验,进行最大程度升级和创新。采用的新型笔记本电脑的打印机接口做数据采集总线代替计算机isa 总线,使得任何具有epp 接口的笔记本都可以做采集仪的主控机,这是本系统最突出的创新之处。

直接采用硬件电路实现了多路开关及多路采样保持器自动控制,其原理和方法也都是比较独特的,简化了控制软件逻辑和指令条数,同时在不增加成本没有更换a/d 芯片的前提下,使系统转换速度和数据吞吐效率提高了20%。

2.4 功能集成

以往研发的系统无论是硬件还是软件功能相对来说是单一的,每台设备的

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发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计