車用輪速傳感器是影響車輛駕駛性能的重要部件，通過輪速傳感器對齒輪速度進(jìn)行測試，可以使車輛速度參數(shù)更加精確，對于改善駕駛的可控性、提高ABS系統(tǒng)的可靠性以及保障行駛安全和減少交通事故的發(fā)生具有重要意義。

    然而，縱觀目前車用輪速傳感器的測試行業(yè)，可發(fā)現(xiàn)對車用輪速傳感器的測量方法有待改進(jìn)。其主要方法囊括起來，大概有以下幾種：
   （1）通過示波器或計數(shù)器來檢測輪速傳感器感應(yīng)轉(zhuǎn)動齒輪所產(chǎn)生的電壓信號，以此來判斷傳感器好壞，即無上位機(jī)軟件。
   （2）用單片機(jī)做下位機(jī)、 LabVIEW或其他軟件做上位機(jī)對輪速傳感器進(jìn)行檢測。
   （3）用LabVIEW和數(shù)據(jù)采集卡對輪速傳感器進(jìn)行檢測， 但功能單一， 只能對單一信號類型的傳感器進(jìn)行檢測。
     以上幾種方法效率低不適合批量檢測，且有的沒有友好的界面，不利于工作人員觀看，有的只能對單一信號類型傳感器進(jìn)行檢測和不能進(jìn)行很好的擴(kuò)展，滿足不了檢測工業(yè)的快速發(fā)展的要求。所以，一款成本適中，可適用于多種信號類型的傳感器的多通道檢測且效率高的汽車輪速傳感器測試系統(tǒng),就顯得尤為必要。本文主要介紹該系統(tǒng)的信號檢測和分析部分[1]。
1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
    該系統(tǒng)平臺方案的設(shè)計流程如圖1所示，其核心是LabVIEW集成開發(fā)環(huán)境，通過它進(jìn)行軟硬件的統(tǒng)一調(diào)配。通過Measurement&Automation對NI采集卡進(jìn)行硬件的自檢、調(diào)試、仿真及采集等。通過LabVIEW外部接口(如串口、GPIB、Modbus等)連接外部設(shè)備(如伺服電機(jī)、示波器等)。通過LabVIEW軟件強(qiáng)大的功能模塊，對想要實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行編程，從而實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)主要功能：運(yùn)動控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、圖表顯示、過程控制及數(shù)據(jù)保存與回放等。

2 傳感器部分
    本系統(tǒng)的測量對象為主動式輪速傳感器(AWSS)、被動式輪速傳感器(PWSS)和凸輪軸傳感器(ACPS)，對應(yīng)的信號類型為三電平、正弦波和方波信號。
    為了獲得較精確的可控速度帶動齒輪旋轉(zhuǎn)，以便提高傳感器檢測的準(zhǔn)確度和精度，通過LabVIEW控制伺服驅(qū)動器，以此控制伺服電機(jī)帶動齒輪的旋轉(zhuǎn)速度，從而獲得傳感器輪速信號。針對不同種類傳感器所獲得的三電平信號、方波信號、峰峰值信號的不同特點(diǎn)，提取信號的共同特征，設(shè)計出可以滿足三種信號測量的軟件程序[2]。
3 信號測量
3.1 三電平信號的測量
    在LabVIEW后面板函數(shù)中，無直接測量三電平參量的VI，所以對三電平測量就無法利用相關(guān)信號測量VI進(jìn)行測量。對三電平進(jìn)行測量需要利用到數(shù)組和采樣速率。采樣速率即每秒鐘進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換次數(shù)，通過將采集來的信號轉(zhuǎn)換為數(shù)組常量,便可通過采樣速率及數(shù)組，對三電平相關(guān)參量進(jìn)行測量。其方法如下：
    由于主動式輪速傳感器采集到的信號的特點(diǎn)，即每轉(zhuǎn)過一個輪齒就對應(yīng)采集到一個高電平和若干中、低電平，且高電平持續(xù)時間很短。所以，周期的計算方法以高電平作為周期判斷標(biāo)準(zhǔn)，若齒輪轉(zhuǎn)動時，輪齒1、2、3對應(yīng)地產(chǎn)生3個周期的三電平信號為S1、S2、S3。當(dāng)S1周期循環(huán)停止時，next數(shù)值即為下一周期即S2的首地址。先對移位寄存器重新賦起始值，然后對S2進(jìn)行測量，當(dāng)循環(huán)停止時，next數(shù)值為S3首地址，再對移位寄存器重新賦起始值，然后對S3進(jìn)行測量。如此重復(fù)進(jìn)行，將所有輪齒產(chǎn)生的三電平信號，通過齒輪輪齒數(shù)設(shè)置循環(huán)次數(shù)，最外層循環(huán)設(shè)置齒輪轉(zhuǎn)的圈數(shù)，即可對三電平周期和占空比進(jìn)行多周期測量。
    通過上述可知，首先是測量一個周期采樣數(shù)值，然后賦下一周期移位寄存器初值，這樣才能測下一周期，所以對應(yīng)齒數(shù)為n的齒輪，若對所有輪齒產(chǎn)生的信號進(jìn)

    占空比的計算方法：三電平信號的占空比算法與方波信號的占空比算法有區(qū)別，后者用周期中高電平時間除以周期，而前者利用的方法為：通過平均周期的優(yōu)化算法后，占空比計算方法為從第二個輪齒開始，即第二個輪齒占空比是第二個周期時間除以第二、第三兩周期之和,第三個輪齒占空比是第三個周期時間除以第三、第四兩周期之和，以此類推，而最后一個輪齒即第n個輪齒占空比是最后一個周期時間除以最后一個和第二個兩周期之和。

    以上就是最大占空比相對誤差的實(shí)現(xiàn)，若誤差超過某范圍，則說明輪齒分布不均。當(dāng)然還包括其他參量相對誤差，若超過某范圍，則說明輪齒高低不一致、或齒間存異物等。此處不再贅述[4]。
3.3 正弦波的測量
    正弦波信號的測量主要涉及的參量為周期、頻率、峰峰值等。另外與方波、三電平信號不同，正弦波信號還需測量是否波欠。這是因?yàn)檎也ǖ南嚓P(guān)參量在直接通過Express VI濾波后,需通過測量頻率、周期、峰峰值的相關(guān)Express VI函數(shù)進(jìn)行測量。
    通過此方法測量值為一次讀取的采樣點(diǎn)數(shù)的信號的平均值，即若一次讀取多個周期正弦波，則測得的頻率、周期、峰峰值等相關(guān)值為這幾個周期信號的平均值，所以若存在缺齒，則在信號上即反應(yīng)為波欠。存在波欠的情況下，測量值的周期、頻率肯定會存在較大偏差，因此很有可能導(dǎo)致對傳感器誤判。因此判定是否波欠是十分必要的。而方波、三電平信號則不同，這兩種信號相關(guān)參量的測量值，都是通過每個齒輪的輪齒產(chǎn)生信號對應(yīng)的方波或三電平信號值，即測得的是單個方波或三電平信號的周期、頻率和電平值。然后根據(jù)一定量的波數(shù)，求得這些方波或三電平信號的平均周期、頻率和電平值，一般取齒輪的齒數(shù)為此數(shù)值。所以不需判斷是否存在波欠。正弦波信號相關(guān)參量的測量是直接測得一定周期數(shù)量的正弦波信號的平均數(shù)值，因此必須判定該正弦波個數(shù)是否與對應(yīng)齒數(shù)相等，若相等，則相關(guān)參量值可以作為判定傳感器好壞的數(shù)值使用，若不等則舍棄此組數(shù)值。
    波欠的檢測采用波峰波谷雙檢測的方法，如圖5所示，分別測量波峰與波谷個數(shù)，然后平均即可求得。在此應(yīng)注意，閾值和寬度是兩個非常重要的參量，此參量設(shè)置的好壞直接影響著正弦波測量個數(shù)的正誤。

4 傳感器的判斷
    通過上述方法對不同類型的輪速傳感器對應(yīng)的不同信號類型進(jìn)行了測量，這些參數(shù)測量完畢后，就需和正常傳感器采集信號的標(biāo)準(zhǔn)值做比較，看其結(jié)果是否在允許偏差范圍，若是，則合格。如圖6所示，是單個通道中,三電平信號的測量程序和傳感器判斷的測試程序[5]。

    該車用輪速傳感器的信號檢測與分析系統(tǒng)是集合運(yùn)動控制平臺、信號分析與處理等多平臺的系統(tǒng)。由于對輪速傳感器的測量需在幾組目標(biāo)轉(zhuǎn)速下測量，如齒輪轉(zhuǎn)動100 r/min、500 r/min、1 000 r/min與2 000 r/min，這就需要系統(tǒng)有一個良好的伺服電機(jī)控制平臺，控制伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動。當(dāng)實(shí)際轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速的偏差在允許范圍內(nèi)時，程序跳轉(zhuǎn)到數(shù)據(jù)采集狀態(tài)，通過PXI-6259對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，采集一定的數(shù)據(jù)后，電機(jī)跳轉(zhuǎn)到下一目標(biāo)轉(zhuǎn)速，以此往復(fù)再進(jìn)行測量，直至測量完最后一組數(shù)據(jù)，程序退出并初始化，以便下一輪測量[6]。
    經(jīng)工廠測試驗(yàn)證，該系統(tǒng)可正常、高效地進(jìn)行測量與判斷。同時，可進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)保存與回放，以便對系統(tǒng)進(jìn)行評估。并且，該系統(tǒng)有很強(qiáng)的擴(kuò)展性，其擴(kuò)展功能包括對齒輪的檢測等，在此就不再贅述。
參考文獻(xiàn)
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[3] 田錦明，龔成龍，陳瑞. 32通道汽車傳感器非連續(xù)信號監(jiān)控系統(tǒng)[J]. 儀表技術(shù)與傳感器，2011(11)：60-62.
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