（载运工具运用工程专业论文）气制动阀类计算机辅助测试系统研制与评价.pdf

摘要 文章不仅详细介绍了计算机辅助测试的概念、发展历程和发展趋势，分析其典型结 构组成，同时介绍了我国气制动阀类性能测试试验台的发展概况。针对计算机辅助测试 较传统测试优越的特点以及我国气制动阀类性能测试试验台发展相对落后的实际情况， 通过组合方式，应用相似原理模拟实车工况，将计算机控制技术和机电一体化技术以及 气动控制技术相结合，形成以p g d a q 总线控制为基础的气制动阀类零部件性能综合 测试系统，从而解决了一汽富奥化油器有限责任公司现场缺乏用于产品开发的综合性能 试验台的实际情况。本测试系统的气动控制部分以电气比例控制为核心，以v i s u a l b a s i c 6 0 为开发平台，以高性能数据采集卡p c l 8 1 8 l 为控制核心，使用动态连接库 技术( d l l ) 来实现虚拟仪器对硬件的控制。本测试系统信号采集是通过n d + c p u ( 含 操作系统) 十d ，a 形式的技术处理路线实现，并且采用w i n d o w s 系统下软中断和d m a 数据采集，提高了信号采集频率。在软件设计上采用了自顶向下的设计思想，从逻辑上 划分为多个易于管理的部分，形成了用户应用层、测试程序层、仪器驱动层和t o 接口， 采用模块化的设计思想，使用户程序的重新组建易于控制和实现，而且程序的逻辑性、 可读性好。文章通过对测试系统应用实例进行了介绍，使读者更加了解设计思路。笔者 运用误差理论对测试结果的重复性和重现性进行了分析，得出了本测试系统的测量精度 能够满足产品的要求。总之，文章将计算机辅助测试理论与气制动阀类零部件测试相结 合，将计算机辅助测试应用领域进行了拓展和尝试，有助于测试理论的应用和发展。 关键词：气制动阀计算机辅助测试重复性重现性 来经作毒、导师同意 勿全文公布 a b s t r a c t t h ep a p e rh a sn o to n l yi n t r o d u c e dt h ec o n c e p to fc o m p u t e ra i d e dt e s t ，d e v e l o p m e n t c o u r s ea n dd e v e l o p m e n tt r e n di nd e t a i la n da n a l y z e di t st y p i c a ls t r u c r t r e sf o r m ，b u ta l s o r e c o m m e n dt h ed e v e l o p m e n ts t a t u so f a p p a r a t u st ot e s tr e p e a t a b i l i t ya n dr e p r o d u c i b i l i t yi n o u rc o u n t r y b yt h ec h a r a c t e r i s t i ct h a tc o m p u t e ra i d e dt e s to v e r m a t c ht r a d i t i o nt e s ta n dt h e r e a l i t yt h a td e v e l o p m e n ts t a t u so fa p p a r a t u st ot e s tp n e u m a t i cb r a k ev a l v e sp e r f o r m a n c ei n o u rc o u n t r yr e l a t i v e l yb a c k w a r d ，t h r o u g h m a k i n gu pw a y , u s e ss i m i l a rp r i n c i p l es i m u l a t i o n r e a lc o n d i t i o n s ，i tc o m b i n e d c o m p u t e r c o n t r o lt e c h n o l o g yw i t he l e c t r om e c h a n i c s i n t e g r a t e a n dp n e u m a t i cc o n t r o lt e c h n o l o g y , f o r m e dt h ea p p a r a t u st ot e s tp n e u m a t i cb r a k ev a l v e s p e r f o r m a n c ea i d e db yc o m p u t e rw h a tb a s eo np c - d a qb u s ，t h u si th a ss o l v e dt h ep r o b l e m t h a tl a c k st h ec o m p r e h e n s i v ea p p a r a t u st ot e s tp n e u m a t i cb r a k ev a l v e sp e r f o r m a n c ei nf ua o c a r b u r e t o rl i m i t e dc o m p a n yo ft h ef i r s ta u t o m o b i l ef a c t o r yo fc h i n a e l e c t r i c p n e u m a t i c p r o p o r t i o nc o n t r o lt e c h n o l o g yi st h ep x ) r e o ft h ep n e u m a t i cc o n t r o lc e l lo ft h et e s ts y s t e m ， w h i c h r e g a r d sv i s u a lb a s i c 6 0a st h ed e v e l o p i n gp l a t f o r m ，a n dm a k eh i 曲- p e r f o r m a n c ed a t a c o l l e c t i n g c a r dp c l 一818 la st h ec o n t r o lc o r e t h es y s t e mu s e sd y n a m i cl i n kl i b r a r y t e c h n o l o g yt or e a l i z et h ec o n t r o lo nh a r d w a r eo f t h ev i r t u a li n s t r u m e n t s i g n a lg a t h e ri nt h e t e s ts y s t e mi sm a d et r u eb yt h et e c h n o l o g i e sr o a do fa d + c p u ( c e n t r a lp r o c e s s i n gu n i t l d 九i ta d o p t ss o f ti n t e r r u p tu n d e rw i n d o w ss y s t e ma n dd m ad a t ag a t h e r , a n dr a i s es i g n a l 矗e q u e n c yo fg a t h e r i n g i th a sa d o p t e dt h ed e s i g np h i l o s o p h yt h a tf o r mt o pt od o w ni nt h e d e s i g no f t h es o f t w a r e ，a n dd i v i d ei n t oal o to f p a r t so f e a s ym a n a g e m e n tf r o ml o g i c ，i tm a k e u pb yu s el a y e r , t e s tp r o c e d u r el a y e r , d r i v el a y e ro f i n s t r u m e n ta n di oi n t e r f a c e i tn o t o n l ym a k e sr e c o n s t r u c t i o no fn s e rp r o g r a me a s yc o n t r o la n dr e a l i z a t i o n ，b u ta l s ol e t st h e l o g i c a la n dt h er e a d a b i l i t yo ft h ep r o c e d u r eb e t t e r t h r o u g hu s i n gi n s t a n c ei n t r o d u c t i o no f t e s t i n gs y s t e m ，m a k er e a d e ru n d e r s t a n dt h et r a i no ft h o u g h to fd e s i g n i n g t h ea u t h o ru s e s e r r o rt h e o r yt oa n a l y z ea b o u tr e p e a t a b i l i t ya n dr e p r o d u c i b i l i t yo ft h et e s tr e s u l t ，a n dh a s d r a w nt h ec o n c l u s i o nt h a th es y s t e m a t i cp r e c i s i o no fm e a s u r e m e n tc a ns a r i s f yt h er e q u e s to f t h e p r o d u c t s i n aw o r d t h ep a p e rc o m b i n e dt h et h e o r yo fc o m p u t e ra i d e dt e s tw i u l p n e u m a t i cb r a k ev a l v e s p e r f o r m a n c et e s t i te x p a n d e da n dt r i e d t h e a p p l i c a t i o n o ft h e c o m p u t e ra i d e dt e s t ，a n dc o n t r i b u t e dt ot h ea p p l i c a t i o na n dd e v e l o p m e n to ft h et e s t i n g t h e o r y k e y w o r d s ：p n e u m a t i cb r a k ev a l v e s ；c o m p u t e ra i d e dt e s t ；r e p e a t a b i l i t y ；r e p r o d u c i b i l i t y 气制动阀类计算机辅助测试系统研制与评价 1 前言 1 1 课题研究的目的意义 交通安全历来是人们最为关心的问题之一，它直接关系到人民的生命和财产 安全。汽车工业不断的发展历史也是汽车安全性能不断提高的历史。机动车特别 是汽车的问世与发展，推动了人类文明的发展，给人类带来巨大的利益。随着我 国经济改革形势的发展，交通运输事业日益繁荣，机动车作为熏要的交通工具， 近几年得到了迅猛的增长。机动车保有量的增长，一方面有利于生产建设，便于 人们工作和生活，给经济发展和人们出行带来巨大好处，另一方面却造成了严重 的社会问题。据段里仁先生统计，全世界6 0 亿人口每年死亡5 2 0 0 万人，其中死 于交通事故的5 0 万人，占总死亡人数的1 ，排在人类死亡原因的第1 0 位。中 国年交通事故死亡9 万人，所占总死亡人数的百分比为1 5 ，排在死亡原因的第 7 位。上个世纪，全世界因交通事故共死亡2 5 8 5 万人，比第一次世界大战死的人 数还多! 上个世纪一共生产了2 2 3 5 亿辆机动车，每百辆车至少夺走12 个人的 生命。诫如一位法国专家说的那样，汽车不只是人们喜爱的交通工具，也是一种 杀人的工具。2 0 0 2 年，全国公安交通管理部门共受理道路交通事故4 1 28 6 0 起， 8 35 2 9 人死亡，2 8 60 8 0 人受伤，造成直接经济损失2 1 24 0 1 万元，分别比上年 增长1 9 3 ，7 o ，2 8 4 和1 0 1 。特别据交通事故统计数据表明，有大中型 载货汽车参与的交通事故中造成死亡和重伤的比例较高。我国1 9 9 8 年死于交通事 故的7 80 6 7 人，其中大中型载货汽车造成的交通事故导致1 81 6 7 人死亡，占整 个交通事故死亡人数的2 3 3 ，在有大中型货车参与的交通事故中，平均4 起交 通事故就造成1 人死亡。2 0 0 1 年和2 0 0 2 年的大中型货车交通事故造成的死亡人 数又有所上升。 由于交通事故对社会和家庭造成的伤害，各大汽车生产厂家在提高燃油经济 性、降低汽车排放的同时，越来越多地注重提高汽车的安全性能。汽车安全技术 分为主动安全技术和被动安全技术。过去，汽车安全设计主要考虑被动安全系统， 如设蚤安全带、安全气囊、保险杠等，现在汽车设计师们更多考虑的则是主动安 全设计，使汽车能够自己“思考”，主动采取措施避免事故的发生。 东北林业大学硕士学位论文 一， 汽车制动性能的好坏，是安全行车最重要的因素之一，因此也是汽车检测诊 断的重点曙1 。据不完全统计，2 0 0 0 年我国由于制动失效或制动不良导致的交通事 故有1 2 2 9 6 起( 约占事故总数的2 ) ，伤亡人数9 7 0 3 人，造成经济损失达7 8 0 5 8 1 7 3 元p j 。为了降低事故发生率，减少经济损失，就必须要求制动系统工作绝对可 靠。对于那些采用气制动系统且易造成特大、重大事故的中等吨位以上的载货汽 车，由于我国目前尚未实现完全安装气动a b s ，更应加强对制动阀类零部件的出 厂及研发期间性能方面的检测，以保证其工作可靠。由于检i 贝0 技术和检测设备在 很大程度上决定了产品的质量和性能，所以笔者针对汽富奥化油器有限责任公 司试验室或生产车间在产品试制过程中缺乏用于产品性能测试系统以及我国目前 制动元器件制造和设计能力较发达国家差的实际情况，提出将计算机辅助测试技 术应用到气制动阀类测试系统上，是符合测试发展和社会需求的，对计算机辅助 测试的应用领域拓展进行一次尝试。 1 2 汽车气制动零部件测试的发展现状 早在2 0 世纪4 0 年代，一些发达的资本主义国家以汽车的单项性能进行调试 和检测。6 0 年代后期汽车检测发展很快。如美国政府制定的汽车安全标准简 称m v s s 标准、日本的道路运输车辆安全标准、欧洲经济共同体的e e c 指令、 加拿大的c m v s s 标准以及澳大利亚的a d r 标准等【1 】。自2 0 世纪9 0 年代以来， 国外在汽车安全性方面己进行了多方面的研究，主要技术包括：预防安全技术( 信 息显示和报警) 、事故回避技术、全自动驾驶技术、碰撞安全技术( 乘员保护和减 轻对行人伤害) 、防止灾害扩大技术和车辆基础技术。开发的系统有：碰撞监测与 防护系统、车距保持系统、弯道减速系统、自动停止警报和调节系统、超声波停 车装置、驾驶盲区警报系统、夜视系统等项目，这些项目有的己取得实用成果并 在部分车辆安装并应用。从检索到的文献等资料表明，国外关于汽车气制动传动 系统动态特性研究，始于2 0 世纪7 0 年代中后期，大多数学者热衷于对汽车气制 动过程的理论和制动过程仿真研究。而且，大多数研发部门将精力放在研究气压 a b s 或气液混合型a b s 在气制动车辆上的应用上。当然也有一些公司诸如德国的 申克( s c h e n c k ) 公司、美国的m t s 、i n t e r t e c k 公司等致力于汽车零部件试验台 的制造，但这些公司主要致力于汽车制动器耐久性试验台以及一些疲劳寿命试验 台等的研制，由于这些试验台一般生产量比较少，所以价格比较昂贵。从国外制 动法规可以看出国外制动法规的制定主要以道路试验为主，主要内容是规定道路 2 气制动阀类计算机辅助测试系统研制与评价 试验的方法和性能要求，其次也辅助有台架动力惯性试验，但主要针对制动器等 产品【4 1 。 我国汽车检测技术起步比较晚，2 0 世纪6 0 年代后，由于国家有关政府部门 的重视，才逐步建立了一些汽车检测设备生产企业，开始制造一些结构简单的设 备。到了2 0 世纪7 0 年代，特别是2 0 世纪8 0 年代以来，随着我国汽车保有量的 迅速增长，促进了汽车检测维修企业和检测设备生产企业的发展。“六五”期间国 家把汽车检测技术列为重点推广项目，汽车检测技术迅速发展起来了【2 1 。g b 7 2 5 8 1 9 9 7 机动车运行安全技术条件和g b l 2 6 7 6 1 9 9 9 汽车制动系统结构、 性能和试验方法两个强制性国家标准的实施，标志着我国机动车的检测技术从 人工经验检测向现代检测技术的转变。由于试验手段和设备的限制以及a b s 在大 多数气制动车辆上应用仍然不是根广泛的实际情况，国内学者对气制动传动系统 的研究比较深入。归纳起来主要有：1 ) 原西安公路学院等单位的理论研究学者， 针对汽车气制动传动的压缩空气为一维非定常流动过程这个特点，从2 0 世纪8 0 年代中期开始进行研究，他们主要通过对汽车气制动过程的状态监测对制动过程 等方面进行动态仿真和理论研究；2 ) 以东北林业大学、中国重型汽车集团公司、 重庆重型机械研究所、东风汽车公司、第一汽车集团公司、北京汽车制造厂、南 京汽车制造厂、肖山汽车制动器厂、沈阳石棉厂等为代表的工程科技人员，从2 0 世纪8 0 年代初期开始对汽车制动系统的设计方法，检测理论及工程实践等方面进 行研究。东北林业大学和重庆汽车研究所研制了多种气压、液压制动系统总成试 验台，已形成系统产品。东风汽车公司、一汽长春汽车研究所也都根据自己的需 要研制了多种制动系统试验台。他们提出了在线检测、等效密封测试理论、压力 比例控制技术、全过程质量监控等概念。图1 1 图1 8 是部分制动试验台的照片 图，基本上都是我国自行研制的【4 】。 东北林业大学硕士学位论文 图卜116 0 k w 惯性测功机试验台 图卜2 制动器强度试验台 图1 _ 3 比例分配阀生产线性能试图卜4 气制动阀类综合试验台 验台 图1 _ 5 制动轮缸试验台图1 - 6 制动主缸试验台 图1 _ 7 真空助力器试验台图1 - 8 制动总泵、真空助力器、比例分配 撼综舍性能试验台 - 4 气青i 动淹爽计算机辅劲溅试系统研稍与评价 1 。3 测试技术豹发展状提 诗冀救援零、款转技术、褥惑器技零、数据聚集系统以及璎我遴通技术豹发 展促使测试技术发生了质的变化。从榆索到的文章可以看出，测试技术大体经历 了三个主要发震除段。 1 ) 人工测试：由测试人员用测量仪器、测量工具完成的测试，这种测试方法 有良籍酌遥应往鞫灵活链，毽不逶蔫予裔耩痰、高速寝、毒数量懿溅试要求。 2 ) 自动测试：在自动调节装置或程序控制装置的控制下，由传感器将被测量 转化为电量，并进行自渤显示和记录。鲁动灞试提高了溺试豹准确往、可嚣往和 效率，但通用性较差。 3 ) c a t ( 计算机辅助测试) ：用计薄机及冀外部设备取代了入的动作、感觉功 能帮恩缎功熊历送行的测试【5 j 。 0 4 文献综述 2 0 犍纪o 年技以来，嚣内羚学喾对气剿动零熬转蛙熊检测黟 爨报多，从丽 见证了本技术的发展过程，为麓者的研究奠定了理论和实践依据，对检索到的相 关文章大俸j 毽纳蠲下： a ) 性能测试技术研究：密封特性的测试方法大体经历了密封特性压力测试 法、压蔻法殴及绝对垂力溅量法这样一个遥裰。蘧慧法避受了密封褥毪噩力溅试 法的局限性，而“气体绝对压力测景法”较传统测试方法，具有成本低、精度高、 可以进行泄露补偿的优点f 8 t 7 t 8 + 虢。 b ) 系统组建方式；系统机构的组建是实现系统功能的一个基础，在设计过程 中占有非常重甍的地位，要求机、电、液( 气) 一体化的设计方法，从检索的文 露可以蠢出系绕组建由单体寅分体组食的方式发展，从露便于机构灼拆体和运输 以及维护和升级 1 0 , 1 1 , 1 2 , 1 3 , 1 4 l 。 c 接裁鼓零昶绽穗语言：囊使用攀冀援技零搀建控割系统到馒耀基予微型计 算机的控制系统，促使编程环境从诸如c 语言、汇编语言等面向语言编程到如 v i s u a lb a s i c 、v i s u a le + 等霹褫蘧编程，缭缀了控翱系统鹣骥发瘸期，并健软、 硬件系缆易于维护和修改，且易于扩展系统功能。底层驱动程序由过去的用户自 行设诗辩壤在馥模块形式调焉垒产厂滤提供瓣驱凌程序，麸嚣减多了编稷辩霹， 东j b 林业大学颁士学位论文 节终缡程费瘸 9 , 1 1 , 1 5 , 1 6 , 1 7 ，1 8 t 伯l 。 d ) 计算机辅助测试应用状况：随着计算机技术、测试技术、数字信号处理、 霹嚣牲及麓代控裁理论煞飞速发溪、诗舞枫辏臻溺试羧术有了重大鹣变亿。诗算 机辅助测试( c a t ) 技术鼹测量领域的前沿技术，在很多领域都有应用，是测试 技术的发袋方 2 0 , 2 1 , 2 2 , 2 3 + 2 或。 e ) 从使用国产气路控制元件及传感器元件转变到使用国外高可靠性的控制 元件及高精度传感元件，如日本的s m c 公司的产品和德国f e s t o 公司的产晶， 进一步提高系统的精度及霹靠性，保证了系统性能的稳定性和耐久性 7 , 9 , 1 0 l 。 l 。5 主要研究内容 汽车铡动试验按性葳大致戮分为援大类t 一类怒隽验谖是罨孝孥合辐威 的法规、标准的要求而进行的，这一类多以汽率整车试验为主；另一类是围 绕爨离裁动系统戆瞧戆，验涯箕特毪，浚避霹靠洼等甏进行懿，遮一类多戮 制动系统的总成、部件的螽架试验为主【4 1 。本课题的中心任务就是研制用于第 二燮测试的台粲试验系统，具体研究内容懿下： 1 ) 完成微机辅助汽车气制动元器件综合性能试验螽的硬件、软件的开发 研制，最终形成产品，用于生产笫一线； 2 ) 对孵形成静产晶遴行一些必要懿分板，从两对其技本水平进行有效蛉 评价； 3 稀惩生产实践薅掰形成秘产瑟逡行镬慧幢撬土瓣检验，骚嚣为蜃续开 发提供经骏教训； 4 ) 探讨测试技术与汽车产晶的边缘结合，拓震铡试理论敝用领域。 1 6 拟解决问题、研究的理论意义和实用价值 本课题根据潮家有关标准规定和制动阀类产品检测企业现行标准的技术要 求，以诗爨枧、纛糖度采榉控制书及耪哭测试设备组贼控制核心，缝合自动控剁 技术，研制汽车气制动润类产品性能检测计算机测控系统。通过运用先进的软件 编粳技术，进一步完善诗算机系统豹软终功能，戳v 提褰汽车气制动澜类产品捡溅 计算机i 9 l 【| 控系统的精度和可靠性，同时运用检测系统误差分析理论对系统的性能 气制动阀类计算机辅助测试系统研制与谬价 进行评价。课题研究运用现代测试技术及可视化程序设计软件，通过高精度气动 控制元件与高速数据采集a i d 卡和i ，0 卡及其他控制元件的有机集成，实现汽车 气制动阀类产品在线检测的计算机测控系统，并对测试系统的开发应用和系统性 能评价进行了探讨，为以后的工作提供一个理论和实践依据。 在生产实践中，该套计算机测控系统可提高产品测试精度和生产效率，降低 试验人员的劳动强度，减少交通事故。因而，本课题的研究可以带来较大的经济 效益和社会效益。 东北林业大学硕士学位论文 2 计算机辅助测试 科学的发展和技术的进步是建立在人们认识客观世界能力提高的基础上，测 量与测试就是人们描述对客观事物认识过程的两个基本术语。从广义上讲，测量 本身是一种实验方法，也就是通过实验来获取客观世界定量信息的过程。随着信 息时代和知识经济时代的来临，测试系统已经逐渐成为支撑人类社会有序，高效 生产活动与现代社会生活的物质基础，成为推动信息社会和知识经济发展的技术 保障 25 1 。从2 0 世纪8 0 年代开始，随着计算机技术的迅猛发展，计算机辅助测试 的概念逐步为工业界和学术界所认识，经过2 0 年的技术进步与发展，已经成为 2 1 世纪测试技术与仪器技术发展的一个重要方向，并且在研究、制造和开发等众 多领域得到广泛应用。 2 1 计算机辅助测试的概念与组成 2 1 1 概念 计算机辅助测试( c o m p u t e r a i d e dt e s t ) 是一门新兴的综合性学科，涉及到 测试技术、微计算机、数字信号处理、可靠性及现代控制理论等多门知识2 1 。 2 1 2 典型系统组成概述 一个典型的测试系统主要由以下几个部分组成： 1 ) 硬输入系统：将测量对象的参数输入到中央处理器； 2 ) 硬输出系统：c p u 向各个测试对象和装置发出各种控制信号、激励信号、 应急处理命令等； 3 ) 软输入系统：键盘、鼠标等操作指令； 4 ) 软输出系统：打印机、绘图仪、显示器等。 8 气制动阀类计算机辅助测试系统研制与评价 2 2 计算机辅助测试的特点 计算机辅助测试是计算机技术介入测试领域所形成的一种新型的、富有生命 力的测试系统。在计算机辅助测试系统中计算机处于核心地位。计算机软件技术 和测试系统更紧密地结合，形成一个有机整体，使得测试仪器的结构概念和设计 观念等都发生了突破性的变化。微机化仪器与传统的仪器相比，在测量精确度、 功能、测量的自动化和解决复杂的数据处理问题等方面，有了巨大进步。具体可 以概括为以下几个方面。 1 ) 丰富和增强了传统仪器的功能。计算机辅助将信号分析、显示、存储、打 印和其他管理集中交由计算机来处理，充分利用了计算机强大的数据处理、传输 和发布能力，使得组建系统变得更加灵活、简单。 2 ) 突出软件的地位。传统仪器的某些硬件在虚拟仪器中被软件所代替，由于 减少了许多随时间可能漂移、需要定期校准的分立式模拟硬件，加上标准化总线 的使用，使仪器的测量精度、测量速度和测量重复性都大大提高。 3 ) 仪器由用户自己定义。计算机辅助测试通过提供给用户组建自己仪器的可 重用源代码库，可以很方便地修改仪器功能和面板，设计仪器的通信、定时和触 发功能，实现与外设、网络及其他应用的连接，给了用户一个充分发挥自己能力 和想象力的空间。 4 ) 开放的工业标准。计算机辅助测试仪器硬件和软件都制定了开放的工业标 准，因此用户可以将仪器的设计、使用和管理统- n 计算机辅助测试仪器标准， 使资源的可重复利用率提高，功能易于扩展，管理规范，生产、维护和开发费用 降低。 5 ) 便于构成复杂的测试系统，经济性好。计算机辅助测试仪器既可以作为测 试仪器独立使用，又可以通过高速计算机网络构成复杂的分布式测试系统，进行 远程测试、监控与故障诊断。此外，用基于软件体系结构的虚拟仪器代替基于硬 件体系结构的传统仪器，还可以大大节约仪器购买和维护费用【2 5 。 2 3 计算机辅助测试的发展过程 计算机在工程测试技术中的应用经历了三个时期。 早期，计算机作为非测试系统的一部分，独立的用于测量数据的分析处理。 垄! ! 丝查堂塑主堂丝鲨墨 第二时期( 2 0 世纪7 0 年代末以前) ，由于微机的发展和普及，特别是单片机 的 蝤现，使微机加入测试系统中，成为测试系统的一个重要环节。特别是一些标 准镶口的出琉，如：r s 2 3 2 c 釉g p i b 接口总线，解决了仪器之间、仪器与微机 之阔的连接滴蘧。徽橇通过接箱总线胃与各种仪器穰术式遣组成自动溺试系统， 徽棍不键遗行数据分析帮处瑾，嚣艇对蓬个溅量系统进行控铡秘管理。 纂兰嚣誊期( 2 0 世纪7 0 年代后皴以来) ，大趣摸集成电路的发矮，缌进了个人 计簿机的丹缎换代。个人计算机与仪器捆结合产生了叛型仪器个人仪器。与 此同时，单片微处理机的问世，使微机渗透到测试仪器内部，使各种单台的小型 仪器功能大为增强。 现在的微机化仪器的功能，有的虽冠称“智能化”，但只是按已知规律和预定的 程序完成有关操作，不具备学习、理解、组织和规划的功能，达不到人工餐能水 平 2 餐。 2 4 计算机辅助测试的发熙趋势 随着计算机技术和电子技术的高速发展，c a t 也在功能、白适应能力及通用 性等方颟不断进步。总结为1 ) 自适应测试：传统的c a t 采样和变换组件将被测鬣 的测量值输入计算机，其中的主参包括量獠、分辨率、采样周期、采样数鬟等鼹 通过程序设定的，一旦软件编好，参数就阖定，在测试道程审不器髓改交，繇以 在灞试过程中不其鸯鑫逶应髅。舔叁逶瘦浏试燕释髓投撂铸溅条传， 寺测斌整 或测试巧凌交化嚣基动敬变荚结构或参数，以获褥簸优测试性能。2 ) 构成曩性制 造系统( f m s ) 期计算机集成制逑系统( c i m s ) ；将c a o ，c a m ，c a t 信息集成， 即可形成根据c a d 债息编制成c a m 穰序，正件加工好后通过c a t 检验是否合格， 再根据c a t 信息修改c a d 数据和c a m 程序。 技术理论的不断完善使计算机辅助测试的体系结构缴生了变化。大体上经历 了两个阶段。第一代：激励、响应组件与计算机的工作稽对独立，计算机足对激 励组件进行开关控制，而不对激瀚信蟹进行编程。潮踅计算梳静功能菊限于数据 娥理弱检测控镧，漤力逐投鸯充分发样。第二健；激豢信号辑绽程、嫡应缀件豹 功戆露编程、袋髑霹绽稷多鼹牙关、较锌农线馊媚。第= 弋检测体系提供了检测 系统蛇准确性、可靠性和通飕性，但检测速度低需簿一代，单向精度不如专用仪 器。介于计算帆辅助溅试的特点，为了让计算机的功能熙加彻底地发挥出来，体 系结构朝分布式、内含忒和小型化等方向发展闻l 。1 8 气话动阀类计算砉 l 辅助溅试篆统移 帮奄评贫 3 汽车气制动溺类计算枧辅助测试系统的研制 3 1 系统测试原理及方法 3 。 + 1 系统设计弓l 用标准 测试系统设诗雩| 鼹掭准见表3 * 。 表3 - 1 系统设计引用标准列袭 标准缡号标准襄稳 q c t 3 5 汽车与挂车气艇控制装置台架试验方法 q c 3 6 汽车与挂车气篷控稍装麓遥蹋投术条讳 q c t 3 7 汽车与挂车气压调节保护装置通用技术条件 q c 厂r 3 8 汽率与挂车气艇调节保护装置台架试验方法 e a c j 3 5 1 4 1 * 8 8剁动溷技术条件 j a 3 5 1 5 6 2 1 四网路保护阀技术条件 j a 3 5 2 7 ，8 8 感簸阕慧袋装嚣谓熬试验说鞠书 j a 一3 5 1 8 0 1 1 继幼阀总成的装配及试验说明书 0 a 一3 5 3 0 0 1 * 1辩簧鬟车敷装配及试验说翻警 d 2 c j 3 5 1 1 1 h 0 1 干燥器总成技术条件 j a 一3 5 1 6 - 0 1 1俊敬阀技拳条律 j a 3 5 0 8 5 l ，1手控阀技术条件 j a 3 5 2 2 18 - 1撞车制动阀技术条件 d 2 c j 3 5 1 2 5 5 1卸待润总成技术条件 3 。 。2 系统设计原理 系羧设计主要摄摄謦家标难帮富嶷纯浊嚣骞限蠹程公霹瓣金鼗蠹部技术条 牛 磷求，对需要提供的拭同条件进行综合，对奠所需不同测试要求又分别用不同的 橇褐予淤满足。其髂雩l 蔫暴理翅下鬟达。 东j b 林业大学 飒士学位论文 3 。2 。 气蘧控髑装萋 酒家拣准q c t 3 5 1 9 9 2 汽车与拣车气糕控稍装置台檠试验方法对汽车 和汽车挂车气路系统中输出气压随操纵力( 或气压) 改变而变化的各种控制装置 ( 如气箭韵阀、手制动阀、继动润、感载比例润、挂率制动阀等装置) 的试验方 法和试验条l 牛规定如下： 1 )密封性： 试验装置见图3 - 1 。 鍪3 一 气蘧控潮装鼍密封饿试验装鬟 1 气源：2 截止阀；3 1d m 3 储气罐； 4 箍力表( 糖发不低予o 4 缀) ；5 ，试释 试验条赞；鹳巧壤潺度必室滠； b ) 封闭影响试验的连接口； o 试验援力不l 氛予颧定工终蓬盘； d ) 截止阀2 到试件5 之间的辅助容积不大于0 1 d m 3 。 试验耧序： 根据试件的功能特点，按图3 1 的形式使试验装置姆试件按l e t 连接，分别进行 各个回路的试验： 非工作状态：歼启截止阀2 ，使压力波4 达到规定的工作气压，关闭截止阀2 ， 测定密封憔指数； 工作、状态：锼试 牛处予全王佟状态，同上。 2 ) 静特性： 试验装置见圜3 - 2 。 - 12 _ 气制动阀类计算机辅助测试系统研制与评价 图3 - 2 气压控制装置静特性试验装置 1 气源；2 调压阀；3 贮气筒；4 压力表( 精度不低于0 4 级) ： 5 传感器( 行程、角位移或力) ；6 试件；7 1d m 3 储气罐； 8 压力传感器。 注：图中虚线部分用于由气压输入信号直接控制的各种控制装置( 如继动阀等) 。 试验条件：a ) 输入压力p l = 8 0 0 0 + 5 0 k p a ； b ) 环境温度为室温； c ) 封闭影响试验的连接口； d ) 试验压力不低于额定工作压力； e ) 截止阀2 到试件5 之间的辅助容积不大于0 1 d m 3 。 试验程序： 接通气源，使推杆( 踏板、拉臂或手柄) 行程或控制气压由零逐渐增至最大， p 2 至少达到1 0 个压力级别，记录输出气压p 2 与推杆( 踏板、拉臂或手柄) 行程 s ( 或角位移) 和推杆( 踏板、拉臂或手柄) 力f ( 或控制气压p 4 ) 的关系。 3 ) 动特性： 试验装置与试验条件同静特性部分。 试验程序：接通气源，使推杆( 踏板、拉臂或手柄) 行程或控制气压由零迅 速增至最大，p 2 从o 升到最大输出压力的7 5 所经历的时间( 制动促动时间) 不 能超过0 4 s ；在推杆( 踏板、拉臂或手柄) 行程或控制气压达到最大值时，迅速 松开推杆( 踏板、拉臂或手柄) 或使控制气压迅速下降，从松开推杆( 踏板、拉 臂或手柄) 或控制压力降至最大输出压力的1 0 所经历的时间( 制动释放时间) 不能超过0 4 s 绘制动特性曲线。 1 3 东l b 林业大学硕士学位论文 3 22 气压调节保护装嚣 国家标准q c t3 8 1 9 9 2 汽车与撞车气压调节保护装鬣台架试验方法中 对于汽车与汽车拽车气路系统中通过调糕实现限压、过载或失效保护的气压调节 保护装置( 如调联阀、联力保护阀、溢流阀、限压阀、安全阀等) 的试验方法和 试骏条件觌定如下。 1 ) 密封性： 试验凌鬣见图3 3 。 图3 ，3 气愿调节傺乎户装置密封牲试虢装置 1 气源；2 微调阀；3 、9 截止阀；4 、7 1 d m 3 标准储气筒； 5 、8 气压表( 精度不低于0 4 级) ：6 试件 试验条l 牛：截止闽3 ( 或截止阀9 ) 至坡试产品6 的辘助褰积不大于o 。l d m 3 。 试验程序： a ) 调舔阉：1 口通大气。献2 日巍气至韵断压力p q - 嚣k p a 后关闭截止溺，测 定密封性搬数。对具有多种功能的组合阕，除接a 条试验外，需按设计要求测定 指定状态下的密封性指数： b ) 压力保护阙、溢溅潺、限压溺：将输出弱赌住，驮输入口1 充气至鬏定工 作气压后凝闭截止阀，测定密封性指数； e 安全阚；炎气至安全援力p 。- 2 。0 菪荚趣截止蠲，测定密封牲指数。 2 ) 压力特性 试验装鐾显辫3 。3 ( 辩多嚣路篷力缣护添，葜每一鞠路鹭数参照黢赢麓绞藩分， 按产品的特点连接) 。 试验条件：赛温。 试验耩序： a ) 切断压力：关闭截止阕9 ，向1 口充气，当捧气口排气时，测定此时2 口 - 1 4 气$ 9 动润类计算机辘韵测试系统研l 与评价 的气压值： b ) 压力降：继上条，测定2 口气压开始下降直至重新。e 升时的气压差值； c ) 歼癔压力：封翊除技弱试回路班舞静英它回路输毫鞠，向口宽气，分剐 测定各回路开始输出时的1 口压力值： d ) 保护压力：关闭截止阀9 ，当1 口的气压达到额定工作气压詹，使某一回 箍道大气。溅定其它鞭路输出口气压僵； e ) 限压压力：关闭截止阀0 ，向1 口充气，当2 口输出气压达到恒定时。测 定2 口的输出气压值； 匀安垒压力：翔试件充气，卷捧气嵇齐始播气时，测定既时气压馕 2 7 2 8 , 2 9 。 3 2 测试系统概述 3 ，2 1 测量对象 计簿钒辅助阉类产磊性能试验系统是粥予捡铡汽车闽类产燕性能髓试验设 备，也可作为其它阀类产品性能试验的通用设备，可测试力、压力、阀行程和输 出压力时间差及其相曩关系，并畿接显示、搏印测试数据和曲线。主爰测试对象 魏f 辑述： 1 ) 制动阀 气制动阀是按照剁动踏板行程的变化，使管路中的气压随控制力的大小成比 穗交纯的元锌。接工 # 腔数嚣分为单腔、取黢簿l 三腔气糍动滴，竣串列式躐眭气 制动阀的应用最广，按操纵方式分为拉杆式、踏板式和液控式。 2 ) 手控制动阀 也称手制动瓣，它是手操缎豹气制动阙，可控赣基宥辩簧剿动系的汽车的痃 急制动和驻车制动。 3 ) 感城比例阕 亦稔制动力调节斓，它可以熬饕轴萄鳃燮毒匕，鑫棼谖苓涮动器的到动气压， 使制动力的大小尽量与轮胎和地_ i l i i 之间的附蓿情况相适应，咀保持汽车在各种载 荷和减速度的情况下能迅速平稳的制动。 4 ) 撞车割魂阚 也称挂车控制阎，装于牵引率上，用于控制挂车或半挫车制动。 查! ! 签些盔堂堡主堂垡堡壅 5 ) 调压阀和卸荷阀 调压阀的功能是调节空压机的排气压力。通过它的调节不但可以使储气筒中 保持规定的压力，而且可以使空压机卸荷。主要有t a 卸荷式和外卸荷式，前种只 能与具有卸荷室的空压机配用。后者与无卸荷室的空压机配用。重型汽车的调压 阀多设计成组合式，兼有滤清器、单向阀、自动排放阀、安全阀和充气接头等元 件的功能。 6 ) 多回路压力保护阀 用于多回路制动系统中。来自空气压缩机的压缩空气经多回路压力保护阀分 别向各回路的储气筒充气，当有一回路损坏漏气时，压力保护阀能保证向其余的 完好回路继续充气。 7 ) 弹簧制动缸 又称弹簧制动气室。弹簧制动缸是为车轮制动器提供制动力，用于行车辅助 制动和驻车制动或紧急制动。适用于双管路制动系的各型中重型载重汽车及中重 型豪华客车等。 8 ) 制动气室 用于行车制动，工作时将输入的压缩空气转换成机械力，通过制动调整臂使 制动器产生制动力矩。适用于中、重型载货汽车或中型、大型客车。 9 ) 自动间隙调整臂 自动调整臂是在蹄片磨损时自动调整凸轮轴转角来保证蹄鼓间隙，有自动间 隙补给和平衡刹车效果的作用。不再象手动调整臂那样需经常调整，减少了维修 次数，使车辆保养的时间间隔得以延长，从而增加了经济效益，而且自动间隙调 整臂能够保证持续的、高效的、始终如一的制动效果，无须经常调整，保障了汽 车的制动性能。 1 0 ) 继动快放阀 在轴距较长和制动气室容积较大的汽车上，一般在前轴加装继动阀，其功能 是在放松制动过程中使制动气室压缩空气从该阀直接排放到大气中；而在后轴( 或 轴组) 各制动气室能直接从储气筒获得所需气压。目前后者多为兼具继动阀和快 放阀两种功能的继动快放阀所代替。在具有储能弹簧制动的应急制动系中，多采 用差动继动快放阀，以防止同时使用行车制动和应急制动时制动器零件过载。 1 1 ) 应急继动阀 具有充气、安全制动和紧急制动的作用，并可用于挂车上的双管路挂车分配 - 1 6 - 墨鱼! 垫塑耋生蔓塑塑墅型这墨堕婴剑量堡垒一 阀用a 当挂车连接管路断裂、漏气或主挂车脱钩时，它能使挂车自行制动。 1 2 ) 梭阀 用于双回路气压制动系统。它的作用是双腔制动阀的两腔通过梭阀向挂车制 动阀输入控制气压，保证在汽车两制动回路之一损坏时，挂车制动阀仍然可以接 到控制信号【30 1 。 具体测量项目见表3 2 。 表3 2 测试项目 项目 动特性 泳 密封性静特性( 曲线) ( 曲线) 备注 f t ；p 1 ( p 2 ) - f ；f - t f - t ：p 1 ( p 2 ) 制动阀 一t ：p i ( p 2 ) s f ：p 1 ( p 2 ) - t ： 一f ： p 2 一p 3 ( 把手 手动阀 、， p 2 - t ；p 3 - t ； 在任意位置) p 2 一p i ：p ， 感载阀 p 2 - p 1 ；p 2 一e l ；p 2 一p 1 ( 任意杠杆摆角) ( p 2 ) t ： 四回路保护 各输出口的开启压力 阀 p 2 - p 1 1 ；p 1 1 - p 2 ；p 3 为0 测p 2 ： 挂车阀 p ”- t ：p 2 - t ：p 1 2 - tp 4 口进气测p 2 p 2 开启压力：卸荷压力； 干燥器 卸荷终止压力 快放阀 、， p 1 - t ；p 2 一t ：进排气时间 p 2 开启压力；卸荷压力； 卸荷阀 、， 卸荷终止压力 最大位移；给定位移( s ) 弹簧制动缸f 1 一p 1 ：f 2 一p 2 测定f 2 、p 2 及响应时间 l - a ：给定初始角 自动调整臂 测定a 1 g 2 一t ： 注：表中f 代表力；p t 代表试件进口压力：p 2 代表试件出1 ：3 压力；t 代表时间；s 代表 行程；n 代表转角。 乐l l 穗鼗夫譬舔学蕴论文 3 2 2 测试系统的一般组成 被测娥 坠垣三h 亘寸囤 图3 - 4 模拟测试系统的一般组成概图 被测 对象 一竺全竺兰l a # 电量 模越受r 一 各种指一输出接嗣 示仪表、i( d a ) 荔蓁篷一数_ - _ _ _ 一剿装置一 开关艇 电信号 副鳖 信母 测量放大电路 髓3 - 5 数学测试系统一般纵成框图 攘 撂 信 号 一兰笙呈 信号 测试中，荫先将被测物理量从研究对象中检出弗转换成电量，然后再根据需 要对变换后的电信号进行桨魑处理，最厢以适当的形式输出，模拟测试系统的组 成嘏圈觅图3 4 ，数