轮式装甲车辆动力舱振动测试系统研究赵
鼎袁方国昌
渊中国北方车辆研究所袁北京
100072冤
摘要院介绍了关于轮式装甲车辆动力舱动态参数测试系统的初步研究遥针对恶劣的测试环境袁设计了双层混合屏蔽的外壳袁也对电路本身进行了抗电磁干扰的设计袁对仪器高温防护设计进行了相关的分析袁并且采用分时/分区供电方式对系统进行了低功耗设计袁并采用了单片机与CPLD配合工作实现数据采集过程遥关键词院动态测试曰抗电磁干扰曰分时/分区供电中图分类号院TP216文献标志码院ADOI院10.3969/j.issn.1674-9146.2015.10.110在针对轮式装甲车辆的整车评价试验中袁往往计算机为基础开发的PLUSE多分析仪袁可以多通会对样车进行野外振动试验袁在越野路面测定车辆
道尧多点同时采样袁完成全面综合的测试遥美国国的行驶平顺性袁试验目标是统计被测车辆在试验道
家仪器有限公司渊NationalInstruments袁简称NI冤路行驶时振动数据袁以此作为评价整车性能的依推出可应用于噪音尧振动和平顺性渊NVH冤测试尧据遥此外袁统计被测车辆的振动数据以及记录乘/机器状态监测与音频测试应用的新版分析与信号处载员的主观感受袁对于指导车辆设计有很大帮助遥理工具要要要NI声音和振动测量套件7.0遥此外袁NI对整车进行振动试验袁能获取车辆中主要部件在实推出了NIUSB-4432型号袁它是一款便携式的总线际行车条件下的振动参数袁并了解车载部件或运输供电驱动的动态信号采集模块袁可应用于高精度的物品在实际应用中的振动状态袁测得其加速度大小声音与振动测试[1]及频率袁有助于确定产生车辆振动加速度的原因遥
动参数测试与分析遥系日本理统袁通音过压RION电式加公司速度研发的探头振采通常在针对乘/载员座椅处的振动测试中袁一集振动信号袁能精密测试振动并提供比较全面的测般会选取特定的越野路面作为试验场地袁并以特定试方案[2]速度条件进行相关测试内容遥传感器位置安装在样我国的遥
坦克装甲车辆在从仿制走向自行设计的
车驾驶员座椅尧炮长座椅以及乘载室左排后座椅过程中袁已经进行了一些基本动态参数的测试袁目处袁系统由12V直流电瓶供电袁从行驶平顺性以前在国内袁此类测试仪器大多是利用高精度的传感及乘坐舒适性考虑袁一般要求乘/载员座椅处加速器尧数据采集卡和相应的数据处理软件完成了车辆度不大于2G遥在评价轮式装甲车辆性能中袁除乘/某些局部区域的动态参数测试遥通常此类测试仪器载员座椅处的振动参数外袁动力舱位置处的振动状较大而且不易安装袁引线多袁而且应用的环境也比态也是非常重要的评价指标遥较有限袁测试的距离不能太远遥对传感器与数据采1国内外研究现状
集卡之间的引线布放也有很高的限制袁在恶劣的现国内外研究人员对于军用装甲车辆动力系统振场环境中袁测试仪器抗振动与抗电磁干扰的能力也动测试技术的研究一直不曾停止袁丹麦BK公司以
有限袁不易于高温尧高电磁干扰环境下的动态参
收稿日期院圆园15原04原14曰修回日期院圆园15原08原14作者简介院赵
鼎渊1987-冤袁男袁山西忻州人袁助理工程师袁主要从事试验测试技术研究袁E-mail院nuczding@hotmail.com遥
SCI110-TECHINNOVATION&PRODUCTIVITY晕燥援10Oct.圆园15袁栽燥贼葬造晕燥援261.com.cn. All Rights Reserved.数袁很难应用在动力舱内部测试当中遥2被测环境分析与测试系统设计2.1
被测环境分析
在针对整车进行动力舱振动测试中袁进行动态测试获取振动数据属于新概念动态测试的研究范畴袁要求测试仪器整体置于动力舱内袁承受与被测对象相同环境的影响袁获取行车过程中动力舱的实时振动参数遥要想实现该套测试系统袁在设计上必须考虑如下几点遥
为了实现1冤测整试车空高间紧比较凑性狭尧小高机袁动性的测试仪目器的体袁积受并且限最遥
大程度降低车身高度袁在车辆各系统设计方面强调集成化尧模块化袁舱内各种装置器件排列更加紧密使得动力舱的空间几乎已经没有再增大的可能[3]这对2测冤试在仪车器辆的动力抗干舱扰中特袁性存有在着很高的要很强的求电遥磁各类干遥
扰负袁载尧开关类部件尧电子控制单元等部件产生的电磁干扰相互影响袁从而产生更杂的电磁环境[4]缸交3替冤压动力缩工作系统袁工作产生高产生的高频周期频冲击振动遥遥此发动遥
外动力机各
系统高速运行袁造成动力舱局部可能产生90益以上
的高温[5]
2.2
测试袁系这统也设是计设计测试系统必须考虑的因素遥2.2.1系统总体设计
动力舱内振动测试系统分为舱内部分和车载部分院舱内部分由振动传感器尧信号调理电路尧CPLD构成遥控当制测电试路系尧统采开集始存工作储电时路袁以在及微电处源理管理模器芯片块的控制下袁AD转换电路开始采集经滤波放大后的电信号袁并存储数据遥车载部分主要是以计算机和配套软件为主袁在计算机上通过USB通信接口读取存储器中压力数据袁进行分析处理等操作遥测试系统原理框图渊见图1冤遥
振动电路传感器调理AD转换存储模块计算机接口电路电源管理模块CPLD芯片图1舱内振动测试仪系统框图
通过对测试环境进行分析袁在设计该套测试系统时袁必须遵循以下原则遥
在的电1冤磁抗干干扰扰袁设测计原则试系统遥采为用了克服双车层辆组动力合屏蔽舱的内壳存
体来屏蔽外界的干扰环境袁保护内部电路遥要想有
AppliedTechnology应用技术效抑制强电磁带来的负面效应袁就必须选择高电导率尧高磁导率的材料遥但目前还没有此类材料的进一步研究和应用遥因此袁本次屏蔽体的设计采用了双层混合屏蔽的设计遥当外界强磁场过来以后袁先通过外层磁导率较低尧不易饱和的材料将电场屏蔽并将磁场强度衰减到较低的程度袁然后再用内层高磁导率材料来提供较高的电磁屏蔽效能[6]系统电路板的PCB制作和元器件选型也要考遥虑其次电磁袁
兼容性[7]使电路尽袁可此能外简单袁选用化袁必降须低受干选用集扰成的度概高的率遥元器此件外袁袁
将系统金属外壳与车体结构连在一起袁以提供稳定的低阻抗电气通路袁使仪器良好接地袁并提供电源电流返回通路袁防静电尧防雷电和抗干扰的性能遥不受强2冤电抗磁高影响温抗的振基动设础上计原则袁利用遥隔在热保特护性测较好试的电陶路
瓷纤维纸将电路模块进行高温防护袁并使用环氧树脂将防护后的整套电路灌封固化于屏蔽壳体中遥通过加工制后的陶瓷纤维具备了质量轻尧耐高温尧热
稳定性好尧极低的导热率尧比热小袁抗拉强度高尧化学性能稳定及耐机械震动等优点袁适合应用于动力舱这种高温尧振动的测试环境中遥这样不仅使电路有了较好的高温防护特性袁而且是测试电路在多工况下条件下不受振动冲击的影响遥
空间决3冤定微了体测积试设仪计原则器体积遥微动力型化舱的内必部要性狭小遥通的过安甄装
选集成化高尧小体积的传感器和芯片袁精简电路的设计袁做到精确测量而不浪费硬件性能曰存储测试技术本身在仪器的微体积方面就有很大的优势袁采用模拟电路尧数字电路单独的模块化设计减小电路的体积袁各模块最后通过柔性连接灌封于抗干扰壳体中进一步缩小测试仪器的体积遥选择外层高导体铝和内层高磁导率的坡莫合金作为屏蔽材料袁利用着两种材料的特性来实现测试系统的轻型化和高抗干扰性的设计遥2.3低功耗设计
测试系统采用5V锂电池供电袁为防止电源电压波动损坏电路或者影响测试精度袁故采用电源管理芯片LP5996为测试系统供电袁具体电路见第112出管页脚图分2别遥输电出池电VDD源尧VCCVEE接入袁其芯值片均输为入3.3管脚V袁袁输其中VDD为数字电路部分电源袁VEE为模拟电路部分电源袁分别通过来自单片机信号ONA尧ONB控制袁通过单片机控制此二引脚的高低电平输出袁可以实现系统的分时/分区供电管理袁使得系统可按测
科技创新与生产力2015年10月总第261期111.com.cn. All Rights Reserved.应用技术AppliedTechnology试的需求开启或关闭系统内各部分电路模块袁来实单片机现测试系统的低功耗袁提高系统在井下压力测试中的实用性遥
发送写命令尧首地址数据存储模拟输入VCC110VDD存储器A/D转换器ONA2VINVOUT19VEEONB3EN1VOUT284EN2NC5CBYPNC7时序控制NCGND6SGNDCPLDCLP59967图3
数据采集过程原理图
1nFVCCVDD10滋FC12C8C92冤在软件方面袁整体编程必须围绕低功耗设SGND0.1滋F1滋F
计袁便于仪器的多次使用和保证测试过程中的可靠性遥
C10VEE1滋F高冲击3冤环设境计下确耐压保壳内体部及电其路防不受护损结坏构遥
袁使得在高压
图2电源管理电路
2.4数据采集控制设计
参考文献院数据采集控制单元用于产生存储器与AD转换[1]Rubinol,Bonnel,Krasenbrink.Developmentofanofficial器配合工作所需的时序信号以及逻辑信号袁并由单testmethodforon-boardPMmeasurementsfromheavy-片机给存储器发送写指令以及存储数据首址袁ADdutydieselenginesintheEuropeanUnion[R].SAEPaper,转换器将采集来的模拟信号转化成数字信号缓存至2007:61-94．
比较XCR3064触发袁控与制此单同元时的循信环号写输入入遥给存在没储有器达袁
到以此作设定好为
[2]葛振华,施展.车辆振动测试系统研究[J].数据采集与处理,2008(9):200-204．
[3]范锦彪.存储测试技术在坦克装甲车辆中的测试研究[D].的压力触发阈值之前袁AD转换器采集到的压力信太原:中北大学,2001．
号将循环写进存储器袁当满足触发阈值条件时袁负[4]张戟,孙泽昌.现代汽车电磁兼容理论与设计基础[M].北延迟控制单元通过比较触发控制单元启动袁数据采京:清华大学出版社,2009:60-82．
集一定时间后停止工作并进入待读数状态遥单片机[5]毕小平,黄小辉,王普凯.装甲车辆动力舱温度场试验[J].装与CPLD配合工作实现数据采集过程的原理见图3遥甲兵工程学院学报研究,2009(2):26-28．
3
结论
[6]肖胜武.多参数智能电子测试仪的研究[D].太原:中北大的芯1片冤作在为元测器试件系的统硬甄选中件部袁分尽袁量并选取将电耐源与高温电高路压
学,2009．
部[7]李翰飞,张豫南,王冬,等.装甲车辆电传动系统动力舱流场仿真研究[J].系统仿真学报,2009(8):2405-2409．分焊接置于壳体中袁因此在器件选取中袁芯片的低功耗也成为主要的考虑因素遥
渊责任编辑
高
腾冤
ResearchontheDynamicParametersArmoredofVehicle
theEngineCompartmentofWheeled
ZhaoDing袁FangGuo-chang
Abstract院Thispapermainly渊ChinadiscussNorththeresearchVehicleonResearchthedynamicInstitute,parametersBeijingof100072theengineChinacompartment冤
ofthewheeledar-moredvehicle.Itdesignsthebi-layermixedshieldstocateringforthesevereenvironment.Meanwhile,italsodesignstheanti-electromagneticinterferenceofcircuit.Throughanalysisoftheabilityofhightemperatureresistanceoftheinstrument.AdoptTime-sharinganddistrictpowersupplytoreducetheenergyconsumption,andthedataacquisitionisrealizedbythecooperationofSCMandCPLD.Keywords院dynamicmeasurement;anti-electromagneticinterference;time-sharing/districtpowersupply112SCI-TECHINNOVATION&PRODUCTIVITY晕燥援10Oct.圆园15袁栽燥贼葬造晕燥援261.com.cn. All Rights Reserved.
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