天津职业技术师范大学 天津 300222
摘要：结合虚拟仪器的开发优势和自动变速器的电子信号特点，开发了一套自动变速器检测。通过软件系统与硬件信号采集卡等平台，可以实现对自动变速器工作状态进行实时采集和监测分析，并可将检测结果发布，实现数据的网络共享，为用户和其他部门提供参考信息；通过试验验证了系统的可行性。
关键词：虚拟仪器；数据采集；可行性，故障诊断
汽车自动变速器结构复杂、拆装困难，因此对汽车自动变速器的检测成为汽车维修行业的一大难题。因此亟待研究一种智能、便捷、网络信息化的诊断与检测方法，在缩短维修周期的同时，为社会创造经济效益。
一、虚拟仪器labview及技术实现
labview是美国NI仪器推出的虚拟仪器开发平台。Labview与其他语言不同，它是通过图形语言来产生代码简称为G程序语言，通过数据采集卡及其他硬件资源的匹配可实现虚拟检测。自动变速器集机械、电子和液压系统于一身，结构复杂。本研究通过软件系统与硬件信号采集卡等平台，可以实现对自动变速器工作状态进行实时采集和监测分析，并可将检测结果发布，实现数据的网络共享，为用户和其他部门提供参考信息。
二、系统开发与设计
1、实现流程
虚拟仪器程序是标准的模块化系统，本文主要设计的核心程序为采集与诊断两大模块，采集程序主要由DAQmx组成的程序采集与储存两个功能，诊断模块主要是由采集模块与数据库调用进行对比分析三部分组成。
2、硬件配置
该项目的硬件主要以NI公司的USB_6251数据采集卡为核心，（数据采集(DAQ)，具有16路模拟输入 (16位)，单通道1.25 MS/s采样率 (总计1 MS/s)；2路模拟输出 (16位, 2.8 MS/s)；24路数字I/O (其中8路时钟同步)；32位计数器配合使用Mass终端版和SCC信号调理； NI信号读写实现USB上的双向高速数据流；可提供OEM版与LabVIEW、LabWindows?/CVI和Visual Studio.NET的Measurement Studio兼容；NI-DAQmx驱动软件和NI LabVIEWSignalExpress LE交互式数据记录软件。并且NI-DAQmx驱动程序和测量服务软件提供了简单易用的配置和编程界面，DAQ助手等功能可帮助用户缩短开发时间。
3、结构设计
此系统用于检测自动变速器传感器信号，为了满足工程师及各大用户更方便分析波形的需求，采用示波器样子对波形周期样的输出,同时还带有登录保护界面和保存波形与回放的功能，本系统的总结构分为三个部分，第一部分是由安全登录系统，第二部分是由四个一级模块组成分别是单通道信号采集，多通道信号采集，诊断系统，系统说明。第三部分是由多个二级模块组成分别是自动变速器的故障诊断与采集组成。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
（1）初始化配置设计
DAQmx创建通道是非常普遍用处最多的一个函数，用于指定物理通道也可以定义虚拟通道可以创建单个或多个虚拟通道加入一个任务，这是一个多态VI，主要设置有采样范围，节点连接配置，采样物理通道，单位等,并可以设定特定的测量类型，如数字信号测量，模拟信号，温度，压力等，内部结构为物理通道控件接与DAQmx创建AI通道（子VI）由AI通道分出两部分进行条件结构判断。
采样时钟：这是定义每个通道每秒采集或发生数据的点数，每隔多少时间采集一个被测信号的数值一般折算为频率，主要设置采样速率，采样点数和采样模式等，这三个在数据采集中用的比较多。内部设有一个属性节点，这几个属性嵌入至DAQmx属性节点中形成一个子VI在这个子VI中只用到4个属性。这是记录存储与创建的模块，记录文件格式为TDMS，内部设有一个属性节点类别是DAQmx读取。
（2）采集系统模块功能的实现
从DAQmx开始任务这是使采集处于运行状态的模块用于显式开始的一个任务，一般说来，NI-DAQmx在执行上面的读取函数(Read)时，会自动转换至任务开始状态（即自动启动开始任务函数），不管有没有选择开始任务函数，因而这个函数不是经常需要。在一些特定的场合，如在连续采集或生成中，启动任务函数就应当使用，否则，任务的性能会降低，因为它将不断读入相关的配置文件，并重复启动和停止任务。
DAQmx读取是选择读取单个或多个波形的重要函数，从指定任务或者虚拟通道读取数据它包含有N个采集通道，每个采集通道有N个采样数，从特定的采集任务中读取采样，采集所得的数据就是来自于该函数，输出数据类型取决于前面选择的采样类型。每通道采样数是决定此次函数调用的实际读取点数，例如采集模式为有限采样时，该参数如果为-1，表示读取简单缓冲中余下的所有点，例如采样模式为连续采样时该参数如果为-1，表示读取当前循环缓冲中所有的有效点。
（3）诊断程序
诊断程序主要运用数据库对比的方法。使用DAQmx采集实验台上各输出端口的标准数据并将数据保存为TDMS类型的文件，并将各数据文件整合为一个数据库。在对采集的信号进行诊断的时候就以标准数据库为诊断依据，将采集的信号与标准数据库逐一对比，判断采集到的信号是否有故障。程序具体执行如下：当采集到信号的时候，通过程序对两个信号进行采样，选取适当的采样点，然后对这些采样点进行逐一对比，若采样点均相等，则通过显示控件显示“正常”字样，若采样点出现较大误差，则显示“XXX故障”，当采集不同参数的信号时，即显示不同信号故障。为了避免两个信号的相位差带来的影响，我们在程序中嵌入了时基对齐函数，确保信号的同相位。此程序中，采集函数的采样率设置的越高，则结果就越准确。
（4）总体封装：
该程序既可以满足汽车自动变速器各个传感器信号的检测要求如采集波形的要求，波形的回放、储存读取，诊断等功能，分析自动变速器的工作状态和参数，用户只需要在电脑中执行程序即可，如图6为自动变速的检测与诊断的操作界面。
三、系统验证：
本文在A341E自动变速器实验台上进行验证分析。如图7所示为节气门信号波形，节气门传感器输出的电压信号传给汽车ECU，节气门的开度取决于油门踏板，节气门完全闭合时输出电压为零如下图所示，慢慢踩下加速踏板节气门打开输出电压升高，当电压不在上升达到最大值时节说明气门完全打开，一般节气门电压在0.8V到5V之间，若节气门出现故障电压曲线出现变化。与实际相符，验证了所开发系统的可行性。
四、结束语
系统用于检测自动变速器传感器信号，为了满足工程师及各大用户更方便分析波形的需求，将传统仪器对被测信号的采集、分析的结果移植到计算机上完成并显示。传统仪器的前面板和计算程序编程的前面板相似，只需要将计算机外接一个数据采集卡就构成了一个完整的系统，功能和传统仪器一样，能够完成数据采集和处理。
参考文献:
[1]基于DAQmx系统的数据采集方法范君乐; 王竹林科学技术与工程2006-03-28
[2]基于虚拟仪器的自动变速器测控系统研究罗小青机械科学与技术2010-04-15。
[3]基于虚拟仪器技术的发动机信号分析仪设计高鲜萍；孟杰；闫光辉；成英天津工程师范学院汽车工程系 2008-06-05。
[4]丰田A-340E型自动变速器电控系统的诊断与检修 戴冠军 汽车电器 1999/01。
项目基金支持：天津职业技术师范大学国家级大学生创新创业训练计划项目201510066036
论文作者:王祥鑫, 高鲜萍
论文发表刊物:《科技中国》2016年6期
论文发表时间:2016/10/17
标签：信号论文; 自动变速器论文; 波形论文; 通道论文; 程序论文; 系统论文; 函数论文; 《科技中国》2016年6期论文;