1、利用 LabVIEW 对 DEWEsoft 采集数据的处理研究1 引 言汽车转向系统是汽车上最重要的控制系统之一 。为了精确测试 EPS(电动助力转向系统)在实车上的工作状态，需要精密的仪器对相关参数进行测试，对测试结果进行处理和分析，以此来对 EPS 的性能及安全性进行评价。DEWESOFT 公司是世界著名的生产数据采集分析系统的专业厂家，在高端测试领域，DEWESOFT 公司生产的精密测试仪器应用十分普遍，NASA、宝马、波音等公司都使用DEWESOFT 的测试方案。DEWEsoft 是 DEWESOFT 仪器的配套软件，可以很方便的配置 DEWE 一 43 采集仪的各个数据采集通道，进行
2、简单的数据处理，得到测试结果。虽然 DEWEsoft 内置了诸如公式、 IIR 滤波器、FFT 变化等信号处理功能，但当测试数据的处理比较复杂、或者要将测试结果生成测试报表的情况下，DEWEsofl 都不能很好的实现。因此，本文采用 NI 公司的 LabVIEW 来对 DEWEsoft 得到的数据进行处理，并自动生成测试报告。1 系统整体框架图 1 是 EPS 测试系统的整体构成图 J。其中 DEWE 一 43 是该测试系统的数据采集硬件，DEWE 一 43 是 DEWESOFT 公司生产的袖珍型汽车测试仪，具有 8 个多功能输入通道、8 个计数器通道、2 个 CAN BUS 接口、可进行 E
3、PAD 和 GPS 扩展。在 DEWEsoft 的通道设置过程中，只需要打开相应的通道并对输入信号进行标定，就可以得到 DEW E 一 43 的数字、模拟以及 CAN 输入的数据。被测试的汽车上装有测力方向盘、陀螺仪、光电车速仪等传感器，用以实时监测 图 1 系统框图汽车的各项参数。其中，测力方向盘与陀螺仪输出的是模拟信号，车速仪输出的是脉冲信号，而 EPS 模块与DEWE 一 43 通过 CAN 总线来进行通信。传感器输出的原始电信号并不能直接当作测试结果进行使用。模拟通道的设置需要选择是电压信号还是电流信号、量程以及比例关系。数字通道为车速脉冲信号，直接将其转换为频率信号后保存。EPS 控
4、制器与 DEWE 一 43 通过 CAN 总线连接。在对所有的通道完成设置后，只需要在测试界面拖入相应的仪表，然后设置与其对应的输入通道，便可以开始进行测试。DEWE 一 43 的通道配置如图 2 所示。测试完成后，测试结果被保存下来，可以随时打开查看或者对其处理。这种离线式的数据保存方式保证了不会因为数据处理不当而必须再次试验的风险。图 3 为蛇形试验的测试结果。各个仪表对应不同的通道。最上方的绿色曲线是时间轴，可以设置显示任意通道的数据。拖动它就可以观察测试结果中任意时段的数据，这样映射后可以直观地定位时间轴。本文选择将测试结果导入 LabVIEW 进行后续的处理的方式。原始的测试结果以d
5、7d格式保存，是 DEWEsofi 的专用格式，并不能直接在 LabVIEW 中打开。为了能够在LabVIEW 中导入测试结果，用 DEWEsoft 将测试结果以 TDM 格式导出即可。2 测试结果的分析处理21 数据格式转换DEWEsoft 输出的测试结果为 TDM(Technical Data Management)格式，是 NI 公司推出的一种数据储存管理方案。TDM 数据模型可针对使用者的需要而进行调整，以最高效率的方式，将测试与仿真数据记录至 LabVlEW 与 LabWindows 一CVI 中。系统将建立完整的属性集，并与档案、群组，通道建立链接，可大幅提升搜寻条件的范围。NI
6、公司已经推出了新的 TDMS 格式来取代 TDM 格式，TDMS 格式比起 TDM 更加易于使用及高速。采用 TDMS 格式保存数据的优点有： 1)转换过程中保留了原始的 TDM 文件。如果对TDMS 中数据的修改出现了错误，可以从 TDM 中恢复原始数据。2)使用 NI 提供的Datafinder 可以很方便地管理、检索数据。3)NI 官方提供了 EXCEL、MATLAB 软件的TDMS 插件，无需任何移植工作即可使用这些软件对数据进行处理、分析。4)TDMS 是 NI主推的数据格式，基本所有的数据采集方案都可以以 TDMTDMS 格式输出测试结果。这样，即使更换了数据来源，也无需修改数据处
7、理部分的 LabVIEW 程序。因此，本文在 LabVIEW 中首先将所有的 TDM 文件都转换成了 TDMS 文件。转换程序如图 4 所示，得到 TDM 文件的储存路径后，只需要利用 LabVIEW 自带的 converter 就可以完成转换。22 数据分析只需运行相应测试的 LabView 的分析程序，打开 TDM 文件，即可自动完成文件格式的转换，显示测试结果，及生成测试报表。以蛇形测试的分析为例，其程序界面如图 5 所示。测试中的车速信号由 DEWE 一 43 的数字输入通道读取脉冲后由 DEWEsofi 转换为脉冲频率保存。每当有极短时间的脉冲干扰时，DEWEsofl 就会把它当成极
8、高的频率信号将其保存下来，造成车速信号中有远大于正常值的干扰信号，原始数据几乎无法使用(原始数据如图 3 中 6 号曲线)。所以必须在 LabVIEW 中进行处理。干扰造成车速信号中含有高达 108 数量级的异常值，直接使用 Butterworth 滤波器无法还原出真实信号。因为实际的测试车速不超过 200 km h，所以本文首先使用一个阈值函数，将高于 200 的值钳在 200。又因为实际的车速是不可能突变的，因此，每一个车速信号都与前一个车速信号进行比较，如果两者差值大于某个给定值，则将前一采样点的车速赋给当前采样点的车速。图 6 中有较大毛刺的曲线为处理后的车速曲线，与汽车 ECU 输出
9、的车速信号对比，虽然还有误差，但比起原始信号已经达到了实用的程度。图中各类曲线的单位并不相同，是车速曲线标在图中。DEWE 一 43 的最大采样率为200k，为了尽可能精确地保存测试结果，实际采样时使用了最大采样率。如果直接处理这些数据，处理过程会花很长时间，并且在当前情况下并不需要如此高的采样率，因此在数据进行处理前进行了减采样的处理。GBT 63231 标准对每个测试的具体流程都进行了规定，图 7 即为规定的测试路线。对比图 6 汽车行驶轨迹例与图 7，不难发现，实际测试结果中包含了试验有效数据之外的部分。因此，在波形图中加入了 2 根纵向游标，可以在界面上人工随意拖动，在实际处理时，只计算 2 根游标内的曲线数据就可。
