摘 要

随着柴油机电控技术的不断发展，电控柴油喷射系统成为现代柴油机燃油系统的主流，而高速电磁阀作为电控喷油系统极为关键的一个部件，其性能直接决定了柴油机共轨式燃油喷射系统的性能。而传统的电磁阀测试系统工作效率低、精度差，开发一种准确、快速、操作简单的电磁阀自动测试系统非常有必要。

本文以柴油机高压共轨电控喷油器控制用电磁阀为研究对象，根据电磁阀需求分析、电磁阀测试技术分析以及数据采集技术，利用LabVIEW平台开发了电磁阀自动测试系统。本系统能够模拟电磁阀的工作环境（压力、温度、流量等）并给出控制信号，然后实时采集温度、压力、电压、电流等信号，得到响应曲线，从而对电磁阀性能给出评价。本文详细阐述了电磁阀自动测试系统的设计和开发过程，主要包括了测试系统的需求分析、总体结构设计、测试系统硬件配置以及软件的设计开发等。

关键词： 测试系统；电磁阀；数据采集

Abstract

With the continuous development of diesel engine electronic control technology, electronic control diesel injection system has become the mainstream of modern diesel fuel system. High-speed solenoid valve is a key component of the electronic control fuel injection system, which performance directly determines the diesel common rail fuel injection system performance. The traditional solenoid valve test system is low efficiency, poor accuracy, so, the development of an accurate, fast, simple operation of the solenoid valve automatic test system is necessary.

Based on the theory of electromagnetic valve and data acquisition technology, the electromagnetic valve automatic test system is developed by using LabVIEW platform. The electromagnetic valve is used as the research object. The system can simulate the working environment (pressure, temperature, flow, etc.) of the solenoid valve and give the control signal, and then collect the temperature, pressure, voltage, current and other signals in real time to get the response curve, which gives the evaluation of the performance of the solenoid valve. This paper elaborates the design and development process of the electromagnetic valve automatic test system, which mainly includes the requirement analysis of the test system, the overall structure design, the hardware configuration of the test system and the design and development of the software.

Key Words：Measurement and control system；Electromagnetic valve；Date acquisition

目录

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 研究背景 1

1.3电磁阀测试技术的发展现状 1

1.4研究目的和意义 3

1.5本文主要研究目标与内容 3

第2章 需求分析和电磁阀测试技术分析 4

2.1电磁阀测试系统需求分析 4

2.2电磁阀性能测试技术分析 4

2.2.1电磁阀测试工作原理 4

2.2.2电磁阀性能测试原理 4

2.3本章小结 5

第3章 电磁阀测试系统的软硬件设计 6

3.1数据采集理论 6

3.1.1数据采集技术概论 6

3.1.2数据采集的过程 7

3.1.3基于LabVIEW的数据采集系统总体结构 9

3.2电磁阀测试系统总体结构设计 10

3.3电磁阀测试系统功能设计 10

3.4 测试系统的软件开发 11

3.5 测试系统的硬件选型设计 12

3.5.1传感器选型 12

3.5.2测试系统硬件配置 15

3.6本章小结 15

第4章 电磁阀测试系统的试验验证与优化 16

4.1测试系统软件各模块设计与实现 16

4.1.1数据采集模块 17

4.1.2数据处理模块 18

4.1.3控制信号输出模块 19

4.1.4保存模块与报告输出模块 20

4.1.5实时显示和报警模块 21

4.2本章小结 22

第5章 结论与展望 23

参考文献 24

致 谢 25

第1章 绪论

1.1 引言

自动测试系统一般指的是在极少的人工参与或者完全没有人工参与的情况下，能够根据设定的程序和要求进行测量、处理数据，并显示出测试结果的智能系统。它能极大的加快测试效率，提高生产率的同时还能提高产品的质量。目前，自动测试系统在现代工业、科研和国防等众多领域中得到普遍的运用，并且起到非常关键的作用，它的现代化可以说是现代科技、国防技术发展的重要条件之一。自动测试系统的发展大致经过了三个阶段：第一阶段主要采用专用测试设备，针对行的进行重复性测试，适应性很差，研制比较复杂，但是可靠性比较高；第二阶段主要采用标准化通用接口母线(GPIB)来连接相关设备，相较于第一种，改变测试对象时不需要重新设计接口，能够灵活地更改或者增减测试内容；第三阶段是在20世纪70年代以来，由于计算机技术、微电子技术等快速的发展，计算机与测试仪器不再是完全分离，而是更多用计算机软件来代替传统测试设备部分硬件的功能，计算机与测试设备融为一体。近年来，软件系统更是成为整个测试系统的核心，而数据采集系统成为整个测试系统的主体。本文所研究的电磁阀自动测试系统正是以基于LabVIEW的软件为核心，数据采集系统为主体的现代化测试系统。

1.2 研究背景

从柴油机电控技术兴起以来，电控燃油喷射系统以其相对于传统的机械式燃油喷射系统的优越性能，成为目前柴油机燃油喷射系统的发展方向^[1]，其中发展最快的是第三代电控燃油喷射系统，即“压力-时间式”或者“共轨式”喷射系统，在这类系统中，利用高速电磁阀控制喷油过程，直接控制喷油量以及喷油正时的同时还能实现对喷油率的控制，这样仅通过一个高速电磁阀就能够完成三个指标的控制，电控喷射系统整体结构上得到较大的简化，这里也能看出电磁阀性能的重要性，电磁阀的性能直接影响着喷油量、喷油正时以及喷油率，也就是说高速电磁阀的性能直接决定了柴油机共轨式燃油喷射系统的性能^[2-3]。针对于电控喷射系统高速电磁阀性能的高要求，传统的电磁阀测试系统效率较低、准确度也不够，必须开发高性能的电磁阀测试系统来满足电磁阀高性能的测试。另外，柴油机电控喷油系统最容易损坏的往往就是高速电磁阀，而电磁阀传统的维修方法还是以主观判断和同型替换为主，电磁阀基本是国外产品，价格昂贵，万一判断错误，会造成不必要的损失和浪费，这样一来维修成本相当高。综上所述，开发一种准确、快速、操作简单的电磁阀自动测试系统非常有必要。

1.3电磁阀测试技术的发展现状

传统的电磁阀主要依靠手工完成测试工作，其性能参数主要是通过传统测量硬件设备（比如压力表、流量计、电子秒表等设备）的测量得到。传统测试方法存在很多缺点，测量精度低，测量效率低，可扩展性差，且对电磁阀流量、压力等性能参数的连续测量存在很大问题，并且数据处理、实时显示也比较麻烦。二十世纪七十年代后期，计算机技术、嵌入式技术及传感器技术等得到了快速发展，为研究和开发高性能的电磁阀自动测试测试系统提供了条件。发展到现在，电磁阀测试技术已将自动控制、通信工程、计算机应用、传感器技术、嵌入式技术等多学科囊括在一起，基于此研发出来的电磁阀测试系统性能越来越优良。

目前，在美国、德国、日本等工业发达国家，由于微控制器（单片机或MCU），DSP(数字处理器)，嵌入式技术己是相当成熟，为科研人员提供了较好的电磁阀自动测试系统研究平台，再加上对电磁阀自动测试技术的研究也比较早，因而在电磁阀自动测试系统的研究上一直位于领先地位。而且虚拟仪器、信息技术已经在自动测试系统中得到广泛应用，一个比较典型的例子如美国HR公司采用先进的VXI总线技术，并通过计算机虚拟仪器技术以软件代替部分硬件的功能，同时实现测试过程的自动化，研发出具有国际先进水平的伺服阀测试平台^[4-7]。