黄晓飞，申荣卫

（天津职业技术师范大学 汽车与交通学院，天津 300222）

基于LabVIEW 的发动机电控传感器信号采集系统设计

黄晓飞，申荣卫

（天津职业技术师范大学 汽车与交通学院，天津 300222）

基于LabVIEW通过发动机电子控制传感器、信号处理电路、研华数据采集卡PCI-1712以及PC机等对发动机进行信号采集，而且成功设计出了发动机传感器采集信号系统。并进行对比验证了系统可靠、稳定。

数据采集；LabVIEW；曲轴位置传感器

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.11.035

CLC NO.: U463.6 Document Code: A Article ID: 1671-7988（2016）11-95-02

1、LabVIEW简介

LabVIEW(Laboratory Virtual instrument Engineering)是美国NI公司推出的一种图形化的编程语言，产生的程序是框图的形式，易学易用，特别适用于硬软件工程师、测试技术职员、流水线工艺技术人员的进修和应用，可在很短的时刻内学会并应用到实践中去。LabVIEW集成了GPIB、PCI、RS-232和RS-485协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能，它还内置了便于应用TCP/IP、ActiveX等软件标准的库函数[1]。图形化的程序语言，又称为“G”语言。这种语言很方便程序员开发软件，主要是用流程图来代替程序代码，可以高效率缩短开发周期而且也大大的简化了复杂的程序代码[2]。这是一款功能强大且灵活的软件。

2、发动机电子控制传感器的信号采集系统的总体方案设计

发动机电子控制传感器信号采集系统的总体方案是测试和研究了采集到的发动机的传感器信号，PCLD-8710接线板接受虚拟仪器采集到的数字量，然后通过数据总线连接到PCI-1712型数据采集卡上，依据LabVIEW程序，对采集到的信号数据进行分析、运算以及处理等，并实现对其数据分析的显示以及对采集到的传感器信号实现图形化显示。

2.1发动机电子控制传感器信号采集系统的硬件设计

2.1.1传感器的选择

发动机传感器主要有：节气门位置传感器、进气压力传感器、进气温度传感器、冷却液温度传感器、爆震传感器、氧传感器、转速传感器、油门踏板位置传感器等。

2.1.2数据采集卡选择

依据实际传感器信号的采集参数要求和成本的控制的多项思考，本文采纳了研华公司产品中的PCI-1712。

PCI-1712数据采集卡主要特点如下：

1）板卡自身A/D内存为1K FIFO buffer 和D/A输出的32K FIFO buffer。

2）1MHz的采样速率，12位A/D变换器并且采纳PCI数据总线传输[3]。

3）16路单端或8路差分模拟量输入（AI0～AI15），或组合方法输入[4]。

4）模拟量输入输出自动校准。每个通道输入增益可编程等。

2.1.3调理电路

信号调理的主要作用就是放大较弱信号使之变换成为标准信号以满足插入式采集设备的模拟电压输入范围要求；阻断计算机与传感器信号以保护测试信号不被共模电压的干扰；在测试信号中滤出不需要信号等。

2.1.4PC机的选择

本套系统采用现有的联想台式机，可以满足实验的要求。

2.2发动机电子控制传感器信号采集系统软件设计

2.2.1软件结构

应用程序主要实现功能：采集参数设置、数据采集、信号实时显示以及信号储存四大功能模块。

2.2.2信号采集模块

模拟输入、模拟输出、计时器以及数字输入/输出是LabVIEW数据采集的主要几种功能。而模拟输入方式是其中最常用一种方式。一个数据采集过程的模拟信号是主要通过数据采集卡多路开关，A / D转换芯片和数据缓存若干组件将单个信道的模拟信号转换成数字信号，并存储在数据高速缓存中，而研华数据采集卡中的若干组件是被电脑利用虚拟仪器中的代码进行操作的。电脑和数据采集之间则是通过PCI总线进行相互的信息转换、通信和控制。本模块对传感器信号的实时采集主要是利用了研华数据采集卡实施的。信号采集的程序框图如图1。

2.2.3参数设置模块

此部分主要是数据收集系统的多种参数进行配置。主要包括取样速率、取样通道的选择、开始取样时间以及取样数的配置。为了简化框图的复杂，采纳了局部变量将配置好的参数传达到后续，并保持前后一致及同步。

2.2.4信号显示模块

良好的人机交互界面使仪器的操作非常简单。采集完的数据以一维数组的形式输入为SplitDArray.vi，转换为二维数组后进过索引数组，根据之前条件结构中给出的索引值索引出相应的子数组。然后再输入给创建波形作为波形中的Y值，通过创建数组在波形图表中显示出来。

3、实例应用

以TSI发动机转速感器为例进行说明。曲轴位置传感器又称转速传感器，一般是霍尔效应式，分布在分电器内，用以检测发动机的曲轴的转角和转速，为电脑的点火时刻和喷油时刻供应电信号。

丰富的数据图形化显示控件是LabVIEW的最大优势之一，而且使用起来非常简单[5]。测试结果以及分析结果可以用图表的形式显示出来，便于观察被测目标的改化趋向，同时也使前面板显示的结果倍加形象直接。利用设计好的程序测得转速传感器的波形如图2所示，通过对比验证可知本系统可靠。

4、结束语

本文基于LabVIEW的图形化程序语言，完成了对电子控制发动机传感器信号的采集系统的配置，而且整个系统完成了对传感器信号的取样及显示，并通过系统对比验证，证明本系统稳定可靠。与传统的数据采集仪器相比，基于虚拟仪器LabVIEW的数据采集系统具有价格低廉、维护方便、操作简单及开发周期短等优点。

图1　信号采集程序框图

图2　转速传感器信号

[1]石博强, 赵德永, 李畅, 雷振山. LabVIEW6.1 编程技术实用教程[M]. 北京:中国铁道出版社, 2002

[2]吴新华. 虚拟仪器在数据采集中的应用[J]. 萍乡高等专科学校学报, 2011

[3]严航明. 虚拟仪器基本原理及其应用[J]. 计算机光盘软件与应用, 2011

[4]PCI-1712PCI-1712L.[2016-1-4].http://downloadt.advantech.com.cn/ productFile/Downloadfile2/1-1u20mi/PCI-1712_1712L_DC_CHS.p df.

[5]赵易彬,周以琳.基于LabVIEW的数据采集系统[J].青岛科技大学学报，2005(10).

Engine electronic control sensor signal acquisition system design based on LabVIEW

Huang Xiaofei, Shen Rongwei
( Tianjin vocational technology normal university, Tianjin 300222 )

Based on LabVIEW through electronic engine control sensors, signal processing circuit, Advantech PCI-1712 data acquisition card and PC machine the engine signal acquisition, and successfully designed an engine sensor signal acquisition systems. And compared to verify the system is reliable and stable.

Data acquisition; LabVIEW; Crankshaft position sensor

U463.6 文献表示码：A

1671-7988（2016）11-95-02

黄晓飞 （1988—），男，硕士研究生。就读于天津职业技术师范大学。研究方向：汽车电子控制技术。

申荣卫 （1971—），男，博士，教授，硕士生导师。就职于天津职业技术师范大学。研究方向：汽车新能源与电子控制技术。