基于LabVIEW的多传感器空气流量测试系统的设计

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1、基于LabVIEW的多传感器空气流量测试系统的设计摘要：分析了多传感器信息融合技术在空气流量测试系统中的应用，提出了一种基于LabVIEW的多传感器空气流量测试系统的设计思路。该系统利用传感器信息融合技术将多传感器信息融合，通过LabVIEW软件将所得测试信息直观的显示出来。同时，给出了详细的硬件和软件设计方案。关键词：LabVIEW，多传感器信息融合，空气流量Abstract:Itanalyzedtheapplicationthemulti-sensorsinformationfusiontechnologyinairflowtestsystemand

2、proposedawaytodesignmulti-sensorsairfluetestsystembasedonLabVIEW.Thesystemmakesinformationofmultiplysensorsfusionbymulti-sensorsinformationfusiontechnologyanddisplayalltestinformationdirectlybyLabVIEW.Atthesametime,itgavetheconcretedesignproceduresofhardwareandsoftware.Keywords:L

3、abVIEW,Multi-sensorsinformationfusion,Airflow引言空气流量是发动机电控系统的一个重要的参数，其测量结果直接影响汽车发动机在各种运转工况下的空燃比。然而，影响空气流量传感器测量精度的因素有很多，如压力、温度、湿度等，其中温度的影响最为突出，单一的传感器已经不能满足日益提高的测量精度的需求。传感器信息融合又称数据融合，是对多种信息的获取、表示及其内在联系进行综合处理和优化的技术。传感器信息融合技术从多信息的视角进行处理及综合，得到各种信息的内在联系和规律，从而剔除无用的和错误的信息，保留正确的和有用的成分，最终实现

4、信息的优化。它也为智能信息处理技术的研究提供了新的观念。经过融合后的传感器信息具有以下特征：信息冗余性、信息互补性、信息实时性、信息获取的低成本性[1]。LabVIEW(LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench--实验室虚拟仪器集成环境)是美国NI公司推出的革命性的图形化虚拟仪器设计平台。使用LabVIEW可以在通用计算机平台上，用户根据自己的需要定义和设计仪器的测试功能，LabVIEW是目前国际上应用最广、发展最快、功能最强大的图形化软件开发集成环境。因此，为了更好的提高空气流量测量的效果，本设计利

5、用LabVIEW将多传感器信息融合技术应用到测试中，建立了汽车发动机空气流量测试系统，并在模拟汽车发动机真实工作环境条件进行试验测试与验证。本设计将LabVIEW软件、多传感器、计算机结合起来，构建了一个空气流量测试系统，实现对多传感器信息的融合，将信息在同一界面上显示，使测量信息更加直观，也为将来进一步研究利用LabVIEW测控系统以及进行多传感器信息融合奠定了基础。一、系统硬件设计本系统包括被测对象，传感系统，信号调理电路，数据采集与处理系统，如图1：图1系统框图1、被测对象被测对象是通过改变变频器的频率来控制风机发出不同大小的风量通过流量传感器，以

6、此来模拟进入发动机的空气流量的大小。2、传感系统传感系统主要包括温度传感器、空气流量传感器、玻璃转子流量计及有关连接部分。(1)温度传感器温度传感器选择NS公司生产的集成电路温度传感器LM35,它具有很高的工作精度和较宽的线性工作范围,该器件输出电压与摄氏温度线性成比例，并且LM35无需外部校准或微调，可以提供±1/4℃的常用室温精度。(2)空气流量传感器空气流量传感器是用来直接或间接与被测对象发生联系，将被测参数(机械、物理、化学、压力、温度等非电量)转换成可以直接测量的信号(通常是易于放大和远距离传输的信号)，它为系统提供了进行处理和决策所必需的原始

7、信息。因此，它是现代检测系统中的关键环节。(3)玻璃转子流量计为了验证空气流量测试系统试验数据的正确性，需要对本测试系统进行试验标定，本设计选择标准流量计标定方法。标准流量计选用LAB-10型玻璃转子流量计，它与被检的空气流量传感器测量范围相当，准确度较高，是在101325P，20℃状态下用空气进行标定的。3、信号调理电路在许多需要数字采集的系统中，传感器输出的模拟信号都很微弱，必须通过一个模拟放大器对其进行一定倍数的放大，才能满足采集卡对输入信号电平的要求，这种情况下，就需要采用信号调理电路对传感器输出的信号量进行放大。信号调理电路使输出电压与输入电压

8、成正比，它的核心是一个具有电容负反馈、且输入阻抗极高的高增运算放大器。如下图2：