汽车检测线轴重信号的动态测试
发布时间:2008/6/2 0:00:00 访问次数:528
对于如何提高汽车安全及综合性能检测中轴重测试的精度，是近年来从事汽车检测技术研究与开发的科技人员较为关注的问题，尤其是目前在汽车检测线中。为了进一步提高检测效率，人们提出了低速动态测试轴重的需求。但如何保证动态条件下的轴重测试精度和重复性，是一个值得认真分析与研究的问题。本文在对轴重测量原理进行分析的基础上，提出了一种在汽车检测线中进行动态轴重测试的方法，通过对轴重信号的分析与处理，证明该方法的可行性。
1 轴重测量的硬件结构与工作原理
系统设计选择的机械台架设备为fzz-10型汽车轴重检验台，该检验台的主要特点为双板式轮重台，适合于大、中、小各种车型的测试。微机测控系统结构框图如图1所示。该系统由压力传感器、信号调理电路、a／d转换与数据采集电路、工业控制计算机、上位计算机、led灯阵等组成。传感器把从检测台上测定的物理量按正比例关系转换成电压信号，经过信号调理及放大滤波处理后，由a／d板转换成数字信号，计算机对采集的数字信号进行分析计算获得检测结果。检验过程中可以动态显示轴重变化曲线，检测结果由led灯阵显示并通过串口或网络传送给上位计算机。检测过程中对驾驶员的操作引导是由计算机控制led灯阵显示相关提示信息的方式来实现。
1．1 传感器选型
传感器选用了应变式blr-3型压力传感器，其主要技术参数为：灵敏度(s)2．223mv／v；非线性误差(l)<0．05％f．s；滞后误差(h)<0．05％f．s；重复性误差(r)<0．03％f．s；输入电阻(ω)350±1．2％；输出电阻(ω)3504-0．5％；绝缘电阻大于2 000mω；零点输出小于士1％f．s；使用温度一10～+55℃。
1．2 弱信号调理
由于压力传感器输出信号只有0～15mv，信号非常弱小，采用常规的信号处理方法无法进行远距离传输，需要对其进行调理。本系统对传感器信号的调理主要是采用放大、滤波及抗干扰处理，使之达到计算机数据采集板所需的标准0～10v电压信号。信号调理电路原理如图2所示。该调理电路的主要元件是美国bb公司的精密仪表放大器inall4，其特点是低噪声和极低的非线性(0．003％)，高共模抑制比cmrr=120db(g=l 000)，大增益带宽达25mhz，输入保护、内补偿，特别适合于本系统的平衡桥式传感器的应用场合。
另外，为了减少传感器信号的各种漂移，进一步增大电路的抗干扰能力，在电路印制板设计及布线工艺上还进行了一些特殊处理，使整个信号调理精度得到进一步的提高。
1．3 a／d转换与数据采集
系统中的模数转换与数据采集设计选用了pcl-818ls多功能das卡，可在ibmpc／xt及其兼容机上运行。该卡设计了16路单端或8路差分模拟量输入，输入通道增益可编程，a／d转换分辨率为12b、精度为0．01％，转换时间为25μs。同时还设计了一个自动通道／增益扫描电路，该电路能代替软件控制采样期间多路开关的切换，卡上的sram存储每个通道不同的增益，这种组合方式能实现对每个通道使用不同的增益及使用dma数据传输来完成多通道高速采样(可达100ks／s)。该卡还设计了16个数字量输人及16个数字量输出端口。
a／d转换原理框图如图3所示。系统设计中选择采样通道j2：ch00一左轮重；ch03一右轮重。
2 轴重信号的分析与处理
车辆轴重信号在静态及车辆低速通过轮重台时，测量精度较高，重复性也非常好，但车辆的行驶速度高于10km／h时，测量精度将出现较大的偏差，重复性也大为降低，平均误差在5％～30％不等。
在汽车检测线现场连续三次采集同一辆二轴车以低于3km／h的速度通过称重台时的传感器输出电压信号，如图4、图5所示(注：图中数值均为ad转换器转换的数字量，还未换算成工程量)。
1．1 传感器选型
传感器选用了应变式blr-3型压力传感器，其主要技术参数为：灵敏度(s)2．223mv／v；非线性误差(l)<0．05％f．s；滞后误差(h)<0．05％f．s；重复性误差(r)<0．03％f．s；输入电阻(ω)350±1．2％；输出电阻(ω)3504-0．5％；绝缘电阻大于2 000mω；零点输出小于士1％f．s；使用温度一10～+55℃。
1．2 弱信号调理
由于压力传感器输出信号只有0～15mv，信号非常弱小，采用常规的信号处理方法无法进行远距离传输，需要对其进行调理。本系统对传感器信号的调理主要是采用放大、滤波及抗干扰处理，使之达到计算机数据采集板所需的标准0～10v电压信号。信号调理电路原理如图2所示。该调理电路的主要元件是美国bb公司的精密仪表放大器inall4，其特点是低噪声和极低的非线性(0．003％)，高共模抑制比cmrr=120db(g=l 000)，大增益带宽达25mhz，输入保护、内补偿，特别适合于本系统的平衡桥式传感器的应用场合。
另外，为了减少传感器信号的各种漂移，进一步增大电路的抗干扰能力，在电路印制板设计及布线工艺上还进行了一些特殊处理，使整个信号调理精度得到进一步的提高。
1．3 a／d转换与数据采集
系统中的模数转换与数据采集设计选用了pcl-818ls多功能das卡，可在ibmpc／xt及其兼容机上运行。该卡设计了16路单端或8路差分模拟量输入，输入通道增益可编程，a／d转换分辨率为12b、精度为0．01％，转换时间为25μs。同时还设计了一个自动通道／增益扫描电路，该电路能代替软件控制采样期间多路开关的切换，卡上的sram存储每个通道不同的增益，这种组合方式能实现对每个通道使用不同的增益及使用dma数据传输来完成多通道高速采样(可达100ks／s)。该卡还设计了16个数字量输人及16个数字量输出端口。
a／d转换原理框图如图3所示。系统设计中选择采样通道j2：ch00一左轮重；ch03一右轮重。
2 轴重信号的分析与处理
车辆轴重信号在静态及车辆低速通过轮重台时，测量精度较高，重复性也非常好，但车辆的行驶速度高于10km／h时，测量精度将出现较大的偏差，重复性也大为降低，平均误差在5％～30％不等。
在汽车检测线现场连续三次采集同一辆二轴车以低于3km／h的速度通过称重台时的传感器输出电压信号，如图4、图5所示(注：图中数值均为ad转换器转换的数字量，还未换算成工程量)。
公网安备44030402000607
