虚拟仪器在汽车检测教学中的应用

虚拟仪器技术在汽车测试中的应用

作 者： 王东 学 号：631305080422

学院（系）： 交通运输

专业： 汽车服务工程

指导老师：吴胜利摘要 :虚拟仪器凭借着其在组成和改变仪器功能和技术性能方面具有的灵活性与经济性，正 被广泛应用于汽车测试系统中，如汽车道路试验，汽车发动机、传动系、尾气、经济性及

ABS系统等各项汽车试验。远程测控是虚拟仪器的重要发展方向，随着时间的发展，虚拟仪 器将会取代越来越多的传统仪器应用于汽车测试领域。 通过基于虚拟仪器的发动机台架试验 系统的研究和设计， 可以更清楚得掌握发动机台架的理论， 同时可以深入得学习虚拟仪器技 术，从中努力探究，开发出更为完善的汽车测试系统。

关键词虚拟仪器发动机台架 LabVIEW 设计

1 绪论

1.1 引言 虚拟仪器在组成和改变仪器功能和技术性能方面具有的灵活性与经济性， 使其特别适应当代

科学技术迅速发展和科学研究不断深化所提出的更高更新的测量课题和测量需求。 有测量才

有鉴别， 虚拟仪器将在科学技术的各个领域得以广泛应用。 虚拟仪器正被广泛应用于汽车测 试系统中，如汽车道路试验，汽车发动机、传动系、尾气、经济性及 ABS系统等各项汽车

试验 [1]。远程测控是虚拟仪器的重要发展方向随着时间的发展，虚拟仪器将会取代越来越 多的传统仪器应用于汽车测试领域。

1.2 课题研究的背景和意义

汽车测试是汽车制造、 开发、 维护过程中必不可少的重要内容， 它为几乎所有的汽车部件的 设计制造和修复工作提供直接依据。汽车测试的类型多种多样，形式也各不相同。

在使用传统方法进行汽车的各项试验中， 在对汽车或台架操作的的同时， 需要同时对温度表、 气压表、烟度计、空气流量计等多种仪表进行读取和记录，记录表格复杂， 容易出现操作和

记录误差，后期的数据处理和绘制图表过程复杂。因此，我们需要一种准确、高效的方法， 代替手工操作来进行数据读取、记录、运算的工作。虚拟仪器为我们提供了可能 [2] 。

基于虚拟仪器的汽车示波仪设计

陈宁‘，邱英杰。

(1．浙江机电职业技术学院电子信息工程系，浙江杭州310053；2．杭州职业技术学院机电工程系，浙江杭州310012)

器的基本组成，并通过虚拟汽车示波器的设计开发，阐述基于图形化编程语言LabVIEWLabVIEW；示波仪；汽车申圈分类号：TP216文献标识码：A文章编号：1009—9492(2008)11一0064—03

现代汽车大量采用计算机微处理芯片、传感器、执行器并共同构成汽车网络，在提高汽车性能的同时，使汽车电控系统的故障检测与诊断变得日益复杂。目前汽车电控系统的检测诊断设备主要是解码器和汽车示波器。其中，解码器是利用OBD接口与汽车电控单元(ECU)进行数据交流的专用仪器，只能读取与清除ECU存储器内的故障代码，功能简单，难以分析复杂的电控系统故障。汽车示波器通过测试接口和测试程序软件实现对汽车电控系统在线测试数据的自动分析，并以波形图的形式显示，对复杂的电控系统故障分析极具优势。其实时显示的波形取样频率极高，可以显示信号的每一重要细节，能在图形上捕捉到瞬间干扰、尖峰脉冲、噪声和所测部件的不正常波形，识别出任何造成发动机运转故障的信号；具有波形保存功能，任何时间都可以回放；具有双通道或多通道功能，可以观察一个信号如何影响另一个信号。例如将氧传感器电压信号输入到通道1，将喷油器脉冲输入到通道2。然后观察脉冲是否响应氧传感器信号的变化。汽车示波仪往往基于专用微机和测试软件设计，国外的OTC、国内的金德等品牌厂家都有类似的产品，却有价格昂贵、扩展性差的缺点。虚拟仪器技术的出现，提供了一个具有较低成本、良好扩展性的构建汽车示波仪的途径…。虚拟仪器是随着计算机技术的飞速发展应运而生的新概念，1980年美国国家仪器公司(NationalInstruments)提出“软件即仪器(TheSoftwareIsTheInstruments)”的口号，将计算机、测／控仪器等硬件资源和软件进行有效结合来构建仪器系统[2]。虚拟仪器的出现，彻底打破了传收稿日期：2008—0508统仪器由厂家定义、用户无法改变的模式，具有良好的灵活性和扩展性。在虚拟仪器系统中，硬件仅仅是为了解决信号的采集，软件才是整个仪器的关键。当用户的测试要求发生变化时，用户只需适当地更改软件程序，即可得到满足测试要求的测试仪器系统13]。1虚拟示波器硬件组成虚拟汽车示波器的硬件组成如图1所示。该仪器主要检测发动机电控系统的传感器、执行器、电磁阀及电气设备的输出电压波形及有关参数，由传感器、信号调理电路、数据采集卡和计算机数据采集控制软件等组成。发信动—》号机——’÷调—一6D24E数据采集传理——_感电器路图1虚拟示波器硬件组成

虚拟仪器技术在汽车电子教学中的运用

随着汽车电子技术的不断发展和普及，汽车电子教学已成为汽车行业中不可或缺的一部分。随之而来的挑战是如何提供更有效的教学方法和培训方案，以满足学生对汽车电子知识的需求。虚拟仪器技术的应用为汽车电子教学带来了新的机遇，它能够提供更生动、直观的教学环境，让学生更好地理解汽车电子技术的原理和应用。

一、虚拟仪器技术的概念及特点

虚拟仪器技术是一种利用计算机软件模拟出真实仪器的工作原理和功能的技术。通过虚拟仪器技术，可以将实际仪器的操作、测量和分析功能模拟到计算机上，学生可以在模拟环境中进行实验和学习，真实地感受仪器的操作和应用。虚拟仪器技术具有以下特点：

1.生动直观：通过虚拟仪器技术，学生可以在计算机上看到真实仪器的运行状态和测量结果，能够更直观地理解仪器的工作原理和操作方法。

2.安全便捷：使用虚拟仪器进行实验和学习，无需现场仪器的支持，可以大大降低实验操作的安全风险，同时也避免了传统实验室需要大量的仪器设备和耗材。

3.效率高：虚拟仪器技术可以模拟复杂的实验过程和数据处理，学生可以通过计算机快速完成实验和数据分析，提高学习效率。

1.汽车电子原理模拟实验：虚拟仪器技术可以模拟汽车电子系统的工作原理，如发动机管理系统、车载电子系统等，学生可以通过计算机模拟出不同工况下的电路连接、信号传输和故障诊断，从而更好地理解汽车电子原理。

2.汽车电子系统故障模拟演示：通过虚拟信号发生器、示波器等虚拟仪器，可以模拟出汽车电子系统的各种故障现象，如传感器断线、电路短路、控制器失效等，学生可以通过虚拟仪器进行实时观察和分析，提高故障诊断能力。

4.汽车电子系统实验设计：虚拟仪器技术可以模拟出不同的实验场景和条件，学生可以在计算机上设计和进行各种汽车电子系统的实验，如频率响应实验、控制算法实验等，从而提高学生的实验设计和操作能力。

基于项目教学法的汽车检测与诊断课程建设

摘要：“汽车检测与诊断”课程是我国高等院校汽车与交通类专业的必修课程。论文在分析汽车检测与诊断技术发展和教学现状的基础上，对项目教学法在本课程中的应用及基于labview的实践平台的搭建进行了深入研究，并结合项目教学法提出了新的课程考核方式，对于本课程教学方法的提高及学生专业能力的培养有一定的指导作用。

关键词：汽车检测与诊断；项目教学法；虚拟仪器实验平台；教学改革

中图分类号：g642.3 文献标志码：a 文章编号：1674-9324（2013）26-0023-02

一、汽车检测与诊断课程现状分析

1.汽车检测与诊断授课状况的现状分析。“汽车检测与诊断”课程是我国高等院校汽车与交通类专业的必修课程，汽车检测与诊断技术也是汽车科技中极为重要的分支之一，如何将先进的电子、测控、计算机等技术融入汽车检测与诊断课程中，成为科研和教学人员需要解决的一个重要课题。当前，与课程相关的实践教学手段不够完善，已有的实验设备已经不能适应现代车辆的要求，实践教学效果不理想，故有必要对“汽车检测与诊断”课程教学方法和实践平台进行改进，完善课程的理实一体化建设。

2.汽车检测与诊断课程改革现状分析。为了提高教学质量，研究者对汽车检测与诊断的课程改革进行了研究。例如，袁传义、贝绍轶从课堂教学手段、教学方法等方面提出了改革措施，并提出了多媒体辅助教学、案例教学法等手段的运用；王锋波则将现场教学应用在“汽车检测与诊断”教学中。综述，当前汽车检测与诊断课程改革的重点仍是一般性教学方法及教学手段的应用，因此有必要将项目教学法引入到汽车检测与诊断课程教学之中，以调动学生积极性及主动学习能力。尽管蒋科军、刘成晔等人对项目教学法应用于汽车检测与诊断课程的教学的思路进行了阐述，但没有对具体方案分析，因此必须对课程作重点改革。

二、汽车检测与诊断课程改革内容

本课程的改革内容主要包括两部分：一是教学方法的改革，即采用项目教学法，其研究内容包括课程项目理论建设、项目设计的基本原则分析及典型项目的设立等；二是教学手段的改革，即进行基于虚拟仪器技术的项目实践平台的搭建。经过对相关专业充分的调研，调整培养目标、方案和教学大纲，构建汽车检测与诊断课程的典型案例库；基于虚拟现实技术搭建虚拟实践教学平台，并以此为基础开展项目教学法的试点运行工作，从而为该教学方法的全面实施提供支持。