汽车电子仪表虚拟测试系统的研发

【摘 要】随着科技的发展,电子信息技术已经深入到了我们的日常生活中,同时汽车这种方便快捷的交通工具也在日常生活中被大量普及.电子仪表是驾驶员了解汽车的性能及行驶状态的媒介,也是汽车最重要的组成部分之一,因此准确了解汽车电子仪表虚拟测试系统的组成以及特性对驾驶员更好、更安全的行驶具有积极地意义.

【关 键 词】汽车电子仪表；虚拟测试系统；测试装置

在21世纪这个大背景之下,汽车的普及率不断增高,随之上涨的还有人们对汽车性能的要求.汽车电子仪表虚拟测试系统的研发有效的将计算机资源与仪器硬件有机的结合到一起,进而利用计算机强大的数据处理能力对汽车硬件的性能进行准确的分析测量,通过计算机软件对汽车硬件的分析控制帮助驾驶员更合理的驾驶汽车.

1.汽车电子仪表系统概述

驾驶员通过汽车仪表了解汽车的状态与性能,可以说汽车仪表是驾驶员与汽车之间的交流媒介,也是汽车最为重要的组成部分之一.然而随着汽车产业发展的加快,汽车内部各种附属装置也层出不穷,使得现代汽车机构越来越繁琐复杂,而汽车电子仪表的存在有效的帮助驾驶员尽快熟悉及掌握各种机构和装置的状态,帮助驾驶员更加有效地控制汽车,因此近段时间汽车电子仪表的发展也越来越受到大家的重视,并且得以快速的发展.

就目前而言,我国汽车仪表的发展情况与其他发达国家相比还不是十分的理想,现在我国汽车仪表的数字化水平还不是很高,大部分的汽车仪表还是模拟式的表头,这类仪表的缺点在于其体积大、数量多,不但影响汽车整体外观,还容易发生故障,造成了一定的安全隐患.因此随着科技的发展,汽车仪表也在进行不断地更新换代,更加美观、安全系数更高的电子化仪表也开始逐渐的在汽车产业中流行起来.

2、测试系统的组成、特性及误差分析

2.1测试系统的组成

通常来说,汽车的测试系统是由传感器、中间变换器以及显示器三部分组成的.其中传感器的作用主要是“被测量”,直接感受待测的压力、温度等物理量,并且经过一系列的转换将感受到的信号转换成便于应用的信号形式并输出的器件.中间变换器一般分为模拟电路和数字电路两部分.其主要作用是将传感器所输出的信号进行放大、线性化等转换最后传递给显示器进行呈现.而显示器顾名思义,其作用就是将经过测量、获取以及变换后获得的信息显示并记录出来.

2.2测试系统的特性

通常来说,测试系统的性能越好,其测量的结果就会越准确.测试系统的性能一般可以分为静态特性和动态特性两种.在描述系统特性时,对用于静态测量的装置单单利用静态的特性指标来描述即可,而对于需要进行动态测量的测试装置,由于静态特性与动态特性这两方面的指标都会影响其测量的结果,因此则需要用到静态特性指标和动态特性指标两反面进行描述.

2.3测试系统的误差

误差分析是无论进行何种测量时都需要掌握的基本理论.对误差的产生进行分析,准确了解误差的性质、产生原因及特点等够帮助我们有效的避免或者降低误差的产生,提高测量结果的精密度及准确性.

误差主要分为系统误差、随机误差和疏失误差三大部分,其中系统误差最为常见并且较难避免.系统误差是指在相同的条件下,对同一数据进行反复多次的测量时所产生的大小和符号保持恒定的误差.另外,当条件规律性改变时,测量结果也随之呈规律性变化的误差称为系统误差.因此在测量的条件确定了之后,系统误差也就变为了相对恒定的数值,这时多次测量取平均值的方法就不能有效的改变系统误差对分析结果产生的影响.而当在测量条件变化时,系统误差也随之产生规律性的变化,通常系统误差与测量结果之间都会有相应的的函数关系.系统误差的产生一般是由测量时的操作方法不当、测量环境不稳定、测量设备自身存在误差等因素所导致,其中主观因素比较容易避免,而仪器设别不完善等客观原因则难以根本消除,只能尽量避免.

随机误差是指在相同条件下,多次重复测量同一数据时,误差没有呈现规律性变化的误差.也可以说随机误差是在多种偶然因素共同作用下对测量结果产生的随机的不可确定性的影响.其误差一般控制在一定的范围内,并且具有堆成型的特点,因此随着测量次数的增加,采取多次测量取平均值的办法就可以有效的降低随机误差对测定结果的影响.

疏失误差是指在一定的测量条件下,由于测量人员自身对仪器的不够了解或因为马虎大意等原因使得读数出现错误,进而使得测量结果明显偏离真实数值的误差.而疏失误差的数值一般会高于系统误差和偶然误差,一旦测量值发生了疏失误差往往需要对相应有明显异常的测量值进行舍去.由于疏失误差是由于测量人员的主观原因而产生的,因此要避免此类误差的产生还是比较容易的.

在实际测量中,系统误差、随机误差与疏失误差在一定条件下可以相互转化,而并非一成不变的.因此要想有效的避免误差的产生,除了要保证测量仪器的精确完善,还要求测量人员拥有较强的专业素质,并且进行多次试验取得有效的平均值,这样才能够把误差影响降到最低.

3.汽车电子仪表虚拟测试系统的分析

为了更有效的分析汽车仪表传输的数据,分析其误差进行修正,可以在进行虚拟测试系统编程时利用各种计算机语言编写相应的方程组的程序,并使用这个程序来求出一个插值多项式,然后以这个多项式能很容易地得到每个变量相对应的函数值.用这种方法就可以推导出理论上的真实值,进而对传感器的非线性误差进行修正；而对于电流传感器,我们可以利用较低次的多项式来拟合其特性,其拟合精度可以达到百分之几.

汽车的行驶速度往往会影响到行车的安全以及运输效率,为了提高汽车的运输效率就要尽可能的提高车速,而一旦汽车的速度超过了规定的界限,驾驶员对车辆的控制能力就会大打折扣,其制动距离也会超出平常,进而影响行车安全,因此驾驶员准确地掌握行车速度对行车安全与高效运用车辆有着十分重要的意义.在行车时驾驶员是通过车速表来掌握汽车行驶速度,这就需要车速表能够直观、准确的反映出车辆的真实速度.在进行汽车电子仪表虚拟测试软件的编程时就需要选择一个合适的最佳拟合的标准,保证其误差最小而且拟合曲线最为简洁,被大家所接受的.通常我们会选择被称为多项式的最小二乘曲线拟合,其拟合多项式的阶次是可以任意选择的,但阶次不宜过高,否这会导致曲线不够圆滑,影响其拟合效果.因此在现实应用时应根据需要选择合适的阶次.

另外,发动机的机械损失功率与转速的平方呈线性关系.因此还需对发动机的转速进行实时监控以提高机械效率.而冷却水温度的高低直接影响发动机和润滑油温的高低,水温过高或过低都会影响发动机的机械性能.

汽车电子仪表虚拟测试系统有效的完成了汽车电子仪表系统与计算机的数据通讯的联通,能够帮助驾驶员有效的对汽车状态、行驶状况等进行准确的处理分析,在保障驾驶员行驶安全的同时还对汽车电子仪表系统进行测试,为汽车提供一个良好的行驶状态.可以说,该项系统的研发对保障我国道路交通安全,提高公路运输能力具有积极地时代意义.