基于五种传感器的精准守护：油位传感器动态性能测试设备比喻

导语：

油位传感器性能测试设备现行采用静态测试方法，无法对其进行全量程的动态性能测试。为了更精确地进行油位传感器性能测试，提高品质并缩短测试时间，我们需要在较短时间内高效、快捷、独立自主地开发出全新的油位传感器动态性能测试设备。

该设备要求在主要完成多种型号（包括哈飞、奇瑞、夏利、通用、长城等公司的40多种车型）油位传感器（以下简称TSG）的全量程动态性能测试、低油位报警性能测试和断点测试的基础上，还要完成电子燃油泵（以下简称EKP）的启动电流性能 测试和插头接线极性检测。

由于虚拟仪器为用户提供了创新技术并能大幅降低生产成本，而且能提高生产率和测量精度及设备性能，用户可以根据需求灵活而快捷地组建自己的测控设备，不用再受由厂家提供的传统仪器的限制，所以结合本项目的特点，我们决定将虚拟仪器技术应用到测控设备研发中，完成数据采集和自动测控功能。

数据采集离不开驱动软件。NI-DAQmx驱动软件具有很多优点，为本项目在缩短开发时间、高效控制硬件与软件之间通信以及提高测量精度等方面起到了事半功倍作用。

设备结构

TSG动态性能 测试设备硬件部分由数据采集系统、中间滑动抽头阻值变化系统、高度测量系统、新产品启动电流检测系统及插头接线极性检测系统等组成，其相互关系如图1所示。

数据采集系统

数据采集 系统主要由基于PCI 的采集卡PCI-6527和PCI-6052E构成。PCI-6527卡用于数字输入信号控制，而 PCI 6052E卡是模拟差分信号输入，并且能够满足5路模拟量差分输入，最高 采样率4000Hz，以及16-bit分辨率要求。

阻值与低油位报警测量系统

TSG是带有中间滑动抽头非线性跳跃型可变电阻，它通过连接浮子杆运动带 动中间滑 动抽头产生电阻变化反映出燃料剩余多少。这需要通过PCI-6052E进行实时阻值数值及高度数值捕捉。

运 动控制与高度测量

SMC执行机LJ1H2022NF-400K-R2用于100mm/s速度带来滚珠丝杆移动，同时返回位置信息给SMC以实现闭环控制。而实际运动高度则通过微脉冲 位移传感器BTL5-A11-M400-P-S32后处理为0～10Vdc信号输入到CH3通道。

软件功能模块

LabVIEW是一款图形化编程环境，可以进行仿真、大规模编程工作。此次使用LabVIEW无缝开发了一套基于虚拟仪器的TSG 動態測試軟體，其软件 功能模块如图6所示。

二.TSG動態測試分析與軟體結構設計

1.T SG動態測試分析

列举四种TSG在滚珠丝杆以100mm/s速度抬升浮子杆过程中的关键监视点，如图7所示。在这个过程中，每个关键监视点都必须有一个完整且一致的判断窗口，以保证每个监视点都有一个明确界限。如果没有这样一个界限，那么就不能确定何时应该开始或停止某项操作。为了达到这样的目的，我们设置了至少七个判断窗口，每个窗口都是围绕一个参考水平轴构造出来的一个矩形区域，这些矩形区域覆盖了从 -30 mm 到330 mm 的整个范围。当浮子杆移动至某一点时，如果这个地点处于任意两个相邻矩形区域内，都会被认为是在那个区域内。如果它跨越了两个以上相邻矩形，那么它就会被认为是在它们共同形成的一个新区域之外。但是，无论发生什么，只要浮子杆停留超过一定时间或者达到预定的最小距离，就会触发一次判定，从而使得程序知道何时应该做出反应并记录下相关信息。一旦这些条件得到满足，就可以考虑改变当前状态以适应新的情况，这可能涉及调整各种参数或激活不同的功能。在这种情况下，我们设定了每隔0.15毫米就必须获取一次新的读数，以便跟踪任何潜在的问题，并尽早作出响应。

二.LabVIEW應用開發

我们选择 LabVIEW 作為我們應用的開發平台，因為它具有強大的圖表編輯能力，並且能夠創建複雜系統來處理數據並對其進行實時視覺化。此外，它還支持直接連接虛擬儀表板，這允許我們無需進行額外設定即可將設備連接到計算機上運行。我們建立了一個簡單但有效的人機介面，使得操作人員容易理解並使用這個系統。他們可以選擇從一個清晰易懂的人機介面來執行各種操作，比如校驗調整設備，或設置適合他們正在測試的一系列參數。我們還增加了一些安全措施，以確保操作人員無法通過誤操作導致危險情況發生，我們也讓系統自動檢查所有輸入數據是否符合預期範圍，這樣可以防止錯誤讀取結果影響測試結果。