ni测试平台的汽车状态监测(附件)【字数：15455】
摘 要随着我国汽车数量的日益增长，汽车状态监测技术得到了广泛关注。汽车状态监测技术对提高汽车检修的准确性和效率，协助汽车设计，提高汽车运行的安全性具有重要意义。课题搭建了一套汽车状态监测平台，该平台由传感器、NI数据采集卡、机箱以及搭载SignalPad软件的计算机组成。信号经由NI数据采集卡到计算机中，由计算机中的SignalPad软件进行信号的分析和处理。将汽车状态监测平台应用于大众--帕萨特。平台测试了车辆不同的发动机转速（怠速与1500r/min）、有无负载、气缸有无故障的工况。自相关法和功率谱法能够提取汽车发动机振动的基本频率，测出发动机点火脉冲频率进而得到汽车发动机转速信息；统计与时频域分析方法的比较，能够了解发动机气缸故障的振动形式，进而对气缸故障进行准确判断；SignalPad中的振动级与声压级处理模块，能够对汽车整体振动和声品质进行评价，振动级信号波动幅度越小，声压级声压数值越小，车辆运行更稳定，行驶平顺性更好。汽车的运行状态能够通过不同的信号处理方法的得到。测试表明，该汽车状态监测平台能够对发动机转速、气缸故障以及整车振动的监测是切实可靠的。
目 录
第一章 绪论 1
1.1汽车状态监测的背景与意义 1
1.1.1汽车状态监测的背景 1
1.1.2汽车状态监测的意义 1
1.2汽车状态监测技术的现状 1
1.2.1我国汽车状态监测技术发展现状 1
1.2.2国外汽车状态监测技术发展现状 1
1.3汽车状态监测的发展趋势 1
第二章 信号的分析和处理方法 3
2.1信号的时域分析 3
2.1.1信号的预处理 3
2.1.2时域波形 3
2.1.3信号的采样 4
2.1.4时域统计分析 7
2.1.5相关分析及应用 7
2.2信号的频域分析 12
2.2.1傅里叶变换 12
2.2.2功率谱分析 13
第三章 汽车状态监测平台的搭建与测试 17
3.1汽车状态监测平台的组成 17
3.1.1被测车辆 17
3.1.2NI数据采集 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
卡 18
3.1.3传感器 18
3.1.4 SignalPad软件 18
3.2汽车状态监测平台的搭建 19
3.2.1传感器布置 19
3.2.2 设备连接与软件调试 21
3.2.3测试汽车状态监测平台 22
第四章 汽车状态辨识 24
4.1发动机转速测定 24
4.1.1自相关法测转速 25
4.1.2功率谱法测转速 28
4.2发动机气缸故障诊断 31
4.2.1统计分析 31
4.2.2自相关法 33
4.2.3其它分析方法 35
4.3振动级分析与声品质评价 38
4.3.1振动级分析 38
4.3.2声品质评价 40
结束语 42
致 谢 43
参考文献 44
第一章 绪论
1.1汽车状态监测的背景与意义
1.1.1汽车状态监测的背景
随着中国经济的快速发展，我国国民生活条件的提高，使用汽车来代步的人数也日益增多。根据中国汽车工业协会发布的数据显示，2012年，我国汽车的产销量达1930万辆；2013年产销量突破2千万辆，达到2198万辆；2014年保持增长，产销量为2349万辆；2015年产销量涨幅微慢，为2459万辆；2016年，汽车产销恢复增长势头，产销量达2802万并连续八年蝉联世界第一。飞速增长的汽车需求给汽车状态监测带来了挑战和发展的机遇。传统的汽车检测效率低下，准确率不高，不仅费时，还需要浪费大量的人工。现代的汽车状态监测技术可以很好的解决这个问题。
汽车状态监测，就是利用现代的传感器和信号采集技术，采集得到的信号在一系列的运算处理和分析后，得出各零配件运行状态的直观结果。
状态监测作为一种新兴的技术，运用于汽车设备，节约人力，节约财力，能够避免过度维护和维护不足，不断完善维护体系，能够大幅度提升企业的检测水平。
1.1.2汽车状态监测的意义
对汽车生产厂商而言，汽车状态监测极大地提高了汽车出厂检测的效率和准确性。现代的汽车状态监测技术通过传感器，可以将汽车运行中的微小变化都识别出来，十分准确，节约了时间，精简了检测环节。开发人员可以以此了解汽车运行过程中各部件的工作状况，分析出设计产品的不足和优点，然后有针对地调整。
对于汽车维修者而言，汽车状态监测意味着高效准确。维修的重点在于故障排查即故障诊断，而利用汽车状态监测技术，维修人员可以准确地知道故障部位。
对于驾驶者而言，汽车状态监测是保障安全的可靠手段。利用汽车状态实时监测，驾驶员不仅可以即时了解驾驶车辆的发动机温度、转速、冷却液温度等状态信息；还可以监测轮胎胎压、变速器、驱动桥等状态。
汽车状态监测技术很大程度上促进了汽车行业的进一步发展，也方便了非专业人士对汽车状态的了解。一方面高效准确地完成了以前要花费大量人力物力才能完成的检测和维修工作，另一方面给汽车驾驶者带来更加便捷，安全的驾驶体验。
1.2汽车状态监测技术的现状
1.2.1我国汽车状态监测技术发展现状
近年来，我国学者在汽车状态监测方面取得许多成果，推动力汽车状态监测技术的发展。
2011年，同济大学的学者刘翔、吴光强提出了一种基于LABVIEW和CAN总线的汽车数据采集监测系统，用于汽车试验时实时监测车辆的运行状态。两位学者设计的汽车状态监测系统工作稳定，接受传感器数据方便，可以选择需要监测的数据，并且监测结果可以直观地被用户看见[1]。
2012年，上海交通大学汽车电子研究所的王恺、张韬略、胡艳青等学者针对混合动力汽车对在线故障诊断的实际需求设计出混合动力汽车实时状态监控及在线故障诊断系统。在个人电脑或车载电脑上装LABVIEW软件，用USBCAN接口卡和被测车辆的CAN网络连接，在软件的诊断仪界面可以实时读取并存储被测车辆的状态参数和故障信息[2]。
2014年，学者刘居荣、彭诚、刘子励简要分析了现有汽车维修方式的利弊，提出了车载状态监测与故障诊断的应用探讨[3]。
目 录
第一章 绪论 1
1.1汽车状态监测的背景与意义 1
1.1.1汽车状态监测的背景 1
1.1.2汽车状态监测的意义 1
1.2汽车状态监测技术的现状 1
1.2.1我国汽车状态监测技术发展现状 1
1.2.2国外汽车状态监测技术发展现状 1
1.3汽车状态监测的发展趋势 1
第二章 信号的分析和处理方法 3
2.1信号的时域分析 3
2.1.1信号的预处理 3
2.1.2时域波形 3
2.1.3信号的采样 4
2.1.4时域统计分析 7
2.1.5相关分析及应用 7
2.2信号的频域分析 12
2.2.1傅里叶变换 12
2.2.2功率谱分析 13
第三章 汽车状态监测平台的搭建与测试 17
3.1汽车状态监测平台的组成 17
3.1.1被测车辆 17
3.1.2NI数据采集 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
卡 18
3.1.3传感器 18
3.1.4 SignalPad软件 18
3.2汽车状态监测平台的搭建 19
3.2.1传感器布置 19
3.2.2 设备连接与软件调试 21
3.2.3测试汽车状态监测平台 22
第四章 汽车状态辨识 24
4.1发动机转速测定 24
4.1.1自相关法测转速 25
4.1.2功率谱法测转速 28
4.2发动机气缸故障诊断 31
4.2.1统计分析 31
4.2.2自相关法 33
4.2.3其它分析方法 35
4.3振动级分析与声品质评价 38
4.3.1振动级分析 38
4.3.2声品质评价 40
结束语 42
致 谢 43
参考文献 44
第一章 绪论
1.1汽车状态监测的背景与意义
1.1.1汽车状态监测的背景
随着中国经济的快速发展，我国国民生活条件的提高，使用汽车来代步的人数也日益增多。根据中国汽车工业协会发布的数据显示，2012年，我国汽车的产销量达1930万辆；2013年产销量突破2千万辆，达到2198万辆；2014年保持增长，产销量为2349万辆；2015年产销量涨幅微慢，为2459万辆；2016年，汽车产销恢复增长势头，产销量达2802万并连续八年蝉联世界第一。飞速增长的汽车需求给汽车状态监测带来了挑战和发展的机遇。传统的汽车检测效率低下，准确率不高，不仅费时，还需要浪费大量的人工。现代的汽车状态监测技术可以很好的解决这个问题。
汽车状态监测，就是利用现代的传感器和信号采集技术，采集得到的信号在一系列的运算处理和分析后，得出各零配件运行状态的直观结果。
状态监测作为一种新兴的技术，运用于汽车设备，节约人力，节约财力，能够避免过度维护和维护不足，不断完善维护体系，能够大幅度提升企业的检测水平。
1.1.2汽车状态监测的意义
对汽车生产厂商而言，汽车状态监测极大地提高了汽车出厂检测的效率和准确性。现代的汽车状态监测技术通过传感器，可以将汽车运行中的微小变化都识别出来，十分准确，节约了时间，精简了检测环节。开发人员可以以此了解汽车运行过程中各部件的工作状况，分析出设计产品的不足和优点，然后有针对地调整。
对于汽车维修者而言，汽车状态监测意味着高效准确。维修的重点在于故障排查即故障诊断，而利用汽车状态监测技术，维修人员可以准确地知道故障部位。
对于驾驶者而言，汽车状态监测是保障安全的可靠手段。利用汽车状态实时监测，驾驶员不仅可以即时了解驾驶车辆的发动机温度、转速、冷却液温度等状态信息；还可以监测轮胎胎压、变速器、驱动桥等状态。
汽车状态监测技术很大程度上促进了汽车行业的进一步发展，也方便了非专业人士对汽车状态的了解。一方面高效准确地完成了以前要花费大量人力物力才能完成的检测和维修工作，另一方面给汽车驾驶者带来更加便捷，安全的驾驶体验。
1.2汽车状态监测技术的现状
1.2.1我国汽车状态监测技术发展现状
近年来，我国学者在汽车状态监测方面取得许多成果，推动力汽车状态监测技术的发展。
2011年，同济大学的学者刘翔、吴光强提出了一种基于LABVIEW和CAN总线的汽车数据采集监测系统，用于汽车试验时实时监测车辆的运行状态。两位学者设计的汽车状态监测系统工作稳定，接受传感器数据方便，可以选择需要监测的数据，并且监测结果可以直观地被用户看见[1]。
2012年，上海交通大学汽车电子研究所的王恺、张韬略、胡艳青等学者针对混合动力汽车对在线故障诊断的实际需求设计出混合动力汽车实时状态监控及在线故障诊断系统。在个人电脑或车载电脑上装LABVIEW软件，用USBCAN接口卡和被测车辆的CAN网络连接，在软件的诊断仪界面可以实时读取并存储被测车辆的状态参数和故障信息[2]。
2014年，学者刘居荣、彭诚、刘子励简要分析了现有汽车维修方式的利弊，提出了车载状态监测与故障诊断的应用探讨[3]。
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