专利名称：一种车辆底盘测功机系统中测量相位差的方法
技术领域：
本发明涉及车辆测量技术，尤其是车辆底盘测功机系统中测量相位差的方法。
背景技术：
通常，车辆底盘测功机系统中测量相位差的方法大体上可分为2类。
一类是采用部分模拟器件，结合数字化编程的方法。数字鉴相器是这类模数结合的典型。所谓数字鉴相器，是指先将两路正弦信号经过整形电路变换为方波，再经过测相逻辑电路(异或)，然后在输出信号的正脉冲内填入高速脉冲，通过记录填入的脉冲数测得相位差。由于单片机自身会产生高速的数字时钟脉冲，所以很多情况下可以直接利用单片机的时钟脉冲进行相位测量。
另一类是采用纯软件编程，重要的是选择合适的数据处理算法。但很多算法都有自身的局限性。譬如最具代表性的相关运算方法，是将两路信号相乘，取平均得到直流分量，进行反余弦变换后得相位差。其缺点是存在死区，当相位差的范围涵盖第二、三象限，即相位差值在(90°，270°)之间时，同一直流分量的反余弦变换可能对应两个角度值，此时计算机系统不能分辨出哪一个角度才是正确的相位差。所以说二、三象限存在死区。又如传统的快速傅立叶变换求相位差法，因为运算量大，运算时间长，所以对处理器的要求很高。一般适用于采用数字信号处理器(DSP)作为核心器件的系统中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种既能直接计算出相位差，又能满足系统实时性控制要求的方法。
为达到上述目的，本发明的解决方案是一种车辆底盘测功机系统中测量相位差的方法，采用如下步骤将采集卡的采样率和采样点数设到足够高；将每次采集的ak个样本点分为n组，采用�？槎悦恳蛔榈腶k/n个样本点进行处理，得到1个相位值；判断该相位值是否位于(0°，-270°)之间，是则加上360°；
将2路信号的相位值相减，得ak/n组样本点的ak/n个相位差；判断以上ak/n个相位差是否都大于零，否则加上360°；对以上ak/n个相位差求平均。
进一步，采样率设为200k，使用2个通道，每通道每次采样点数设为15k，即前述a的数值为15；在所用于的底盘测功机测试系统中，转轴输出的载荷从空载到轻载、重载直至满载变化时，两输出电动势的相位差的变化范围在(90°，270°)，该相位差与转矩值成正比关系；所使用的采集卡具有12位精度，200k的采样速率，16路模拟输入通道，2路模拟输出通道，8路数字输出通道；所使用的采集卡是National Instrument的6025采集卡；所述的采集卡直接采集原始的模拟信号，中间不经过任何调理电路，然后采用Labview编程语言中的“Extract Single Tone Information.vi”子�？椋苯拥玫搅铰纺Ｄ庑藕诺南辔缓笙嗉酰吹孟辔徊睿凰龅哪？槟芙邮苁淙胍蛔槭庇蛐藕牛涑稣庾樾藕欧逯刀杂Φ姆怠⑵德屎拖辔�。
在实际应用中，只需根据具体情况，对a、n赋予不同数值即可。
由于采用了上述方案，本发明具有以下优点首先，系统的处理速度快，能满足瞬态加载、实时控制的要求；其次，节省了一部分硬件成本，提高了底盘测功机系统的综合竞争力；再次，恰好能避开本系统的相位差初值等于180°的死区；最后，不采用任何模拟器件，避免了周围环境对相位差计算精度的影响。
图1是本发明应用的一种底盘测功机测试系统结构示意图。
图2是本发明测量方法流程框图。
具体实施例方式
本发明的应用对象——底盘测功机测试系统的一种实施例如图1所示，在底盘测功机测试系统中，采用了磁电型相差式转矩传感器来求力矩。这类力矩传感器的特征是在外加转矩为零时，即不输给动力时，两个线圈中的电动势有一个恒定的初始相位差，它只与两个齿轮在轴上的安装的相对几何位置和两磁芯的固定位置有关，一般规定为180°；而当转轴的转矩加到额定值时，此时的相位差为90°。转轴输出的载荷从空载到轻载、重载直至满载变化时，两输出电动势的相位差的变化范围在(90°，270°)，该相位差与转矩值成正比关系。
采集卡直接采集原始的模拟信号，中间不经过任何调理电路，然后采用Labview编程语言中的“Extract Single Tone Information.vi”子�？椋苯拥玫搅铰纺Ｄ庑藕诺南辔缓笙嗉酰吹孟辔徊�。
虚线框内是与本发明相关的硬件系统。具体的信号流程如下由扭矩传感器1检测并输出2路模拟电信号，信号调理模块2将这2路模拟电信号调理为标准信号后，被PCI接口数据采集卡3采集并转换为数字信号，最后由计算机4处理，得出2路信号的相位差(即力矩值)。其中，数据采集卡3采用的是具有12位精度，200k的采样速率，16路模拟输入通道，2路模拟输出通道和8路数字输入/输出通道的采集卡，例如National Instrument的6025采集卡。计算机4的编程语言是National Instrument开发的Labview。
在计算机4中，详细的数据处理方法的一种实施例流程图如图2所示。首先将采集卡的采样率和采样点数设到足够高，在本实施例中，采样率设为200k，只使用2个AD转换通道，每通道每次采样点数设为15k，这样才能保证有足够多的样本点参与计算。当然，只要能满足要求，采用其他数值的采样率、通道、每通道每次采样点数也是可以的。数据处理过程如下第一步，将每次采集的15k个样本点分为n组；第二步，采用典型�？椤癊xtract Single ToneInformation.vi”，对每一组的15k/n个样本点进行处理，得到1个相位值。一般而言，该�？橛�2个功能，其一是输入一组时域信号，可获得相应的频谱信号；其二是输入一组时域信号，可获得这组信号峰值对应的幅值、频率和相位。本发明应用的是后一种功能。该�？椴豢杀灰话隳？榇妫蛭话隳？橥ǔＶ荒苁涑龇逯刀杂Φ姆担荒苁涑銎德屎拖辔唬坏谌剑卸细孟辔恢凳欠裎挥�(0°，-270°)之间，是则加上360°；第四步，2路信号的相位值相减，得15k/n组样本点的15k/n个相位差；第五步，判断以上15k/n个相位差是否都大于零，否则加上360°；第六步，对以上15k/n个相位差求平均。这样，每采样15k个点能得到1个相位差，1s时间内大约可得8个相位差(200k/(2*15k))，完全能满足系统的实时性测试要求。
权利要求
1.一种车辆底盘测功机系统中测量相位差的方法，其特征在于采用如下步骤将采集卡的采样率和采样点数设到足够高；将每次采集的ak个样本点分为n组，采用模块对每一组的ak/n个样本点进行处理，得到1个相位值；判断该相位值是否位于(0°，-270°)之间，是则加上360°；将2路信号的相位值相减，得ak/n组样本点的ak/n个相位差；判断以上ak/n个相位差是否都大于零，否则加上360°；对以上ak/n个相位差求平均。
2.根据权利要求1所述的车辆底盘测功机系统中测量相位差的方法，其特征在于采样率设为200k，使用2个通道，每通道每次采样点数设为15k，即所述a的数值为15。
3.根据权利要求1所述的车辆底盘测功机系统中测量相位差的方法，其特征在于在所用于的底盘测功机测试系统中，转轴输出的载荷从空载到轻载、重载直至满载变化时，两输出电动势的相位差的变化范围在(90°，270°)，该相位差与转矩值成正比关系。
4.根据权利要求1所述的车辆底盘测功机系统中测量相位差的方法，其特征在于所使用的采集卡具有12位精度，200k的采样速率，16路模拟输入通道，2路模拟输出通道，8路数字输出通道。
5.根据权利要求4所述的车辆底盘测功机系统中测量相位差的方法，其特征在于所使用的采集卡是National Instrument的6025采集卡。
6.根据权利要求1所述的车辆底盘测功机系统中测量相位差的方法，其特征在于所述的采集卡直接采集原始的模拟信号，中间不经过任何调理电路，然后采用Labview编程语言中的“Extract Single Tone Information.vi”子模块，直接得到两路模拟信号的相位后相减，即得相位差。
7.根据权利要求1所述的车辆底盘测功机系统中测量相位差的方法，其特征在于所述的�？槟芙邮苁淙胍蛔槭庇蛐藕牛涑稣庾樾藕欧逯刀杂Φ姆�、频率和相位。
全文摘要
一种车辆底盘测功机系统中测量相位差的方法将采集卡的采样率和采样点数设到足够高；将每次采集的ak个样本点分为n组，采用�？槎悦恳蛔榈腶k/n个样本点进行处理，得到1个相位值；判断该相位值是否位于(0°，－270°)之间，是则加上360°；将2路信号的相位值相减，得ak/n组样本点的ak/n个相位差；判断以上ak/n个相位差是否都大于零，否则加上360°；对以上ak/n个相位差求平均；在所用于的底盘测功机测试系统中，转轴输出的载荷从空载到轻载、重载直至满载变化时，两输出电动势的相位差的变化范围在(90°，270°)，该相位差与转矩值成正比关系；既能直接计算出相位差，又能满足系统实时性控制要求。
文档编号G01M17/007GK1800806SQ200410081870
公开日2006年7月12日 申请日期2004年12月31日 优先权日2004年12月31日
发明者罗如忠, 龙光展, 李海娟 申请人:比亚迪股份有限公司
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