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在汽车传动系总成冲击耐久性能检测虚拟仪器系统中，软件部分是整个系统的核心，在软件部分要完成有关硬件的驱动和参数设置、各检测任务所需要的性能检测模块、应用程序人机交互界面和帮助文档。本虚拟仪器系统是在对应用程序的功能需求做了深入分析的基础上，根据LabVIEW应用程序编制开发模式的特点和常用模式进行开发，具有以下需求要点：
①应用程序具有良好的人机交互界面； ②硬件配置简单，管理方便；
③各检测功能模块相对独立，操作简便，功能完善； ④实验检测报告符合标准、生成样式多样、完善； ⑤检测结果准群、数据分析手段丰富； ⑥具有较强的功能扩展性；
⑦应用程序具有一定的可移植性，可用于相近检测平台。
基于以上要点，本应用程序开发体系采用总分式，由带有菜单的人机交互主界面作为主程序，通过菜单加在各子程序，并负责数据在子程序中的传输；由功能相对独立和单一的子程序，完成数据的采集、信号的生成、各个特定的性能检测功能、结果的分析、处理、存储和报告的生成。涉及懂啊不同子程序之间传输的数据主要采用全剧变量和文件的方式，以确保数据流向清晰、可靠，程序代码简练易读。本虚拟仪器系统的主程序框架图6-2所示。
应用程序主界面硬件配置文件管理数据采集信号生成控制信号输出时域分析阀域分析性能检测报告生成帮助
图6-2 应用程序主框架
（1）硬件配置
硬件配置模块主要是完成数据采集卡（DAQ）的设置和管理。DAQ数据采集时应用程序被测信号的接口部件，DAQ本身的配置正确、合理对测试精度有很重要的作用。本虚拟仪器系统中主要研究研华公司数据采集卡的使用，以PCI-1714为例作出具体说明。对DAQ的管理分两部分完成：一是驱动部分，在使用DAQ的计算机上需要安装厂商提供的驱动程序，一旦驱动成功后使用其中的MAX程序可以查看、配置、修改各模拟输入输出、数字输入输出通道的具体参数。二是在应用程序中创建所需的模拟或
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数字的输入输出通道并进行设置，但使用完成后一般需要撤销这些资源。但是在实际检测中，会遇到根据实验条件的不同更换DAQ的情况，这种情况下必须对应用程序进行修改编程，而修改程序的工作只能由开发人员完成，显然是不利于应用程序的使用。
（2）文件管理
文件是监测数据的存储载体，通过对文件的管理来完成对数据的控制、转换和保存。
①打开波形文件。在实际检测中，数据大多是以数组的形式出现，同时还需要采集通道、单位、采样频率、实验时间等相关参数，为更好的组织这些数据，本监测系统中采用“波形数据”作为基本单位记录所有信息。
波形数据实际是一个结构体，在LabVIEW程序中称为“簇”，它包含采样时间、采样间隔、采样数据，另外还包括一个称为“属性”的结构体，其中记录了数据采集卡型号、通道号和单位信息，但属性是一个可选项参数，不是必需的、在检测时每一个通道中的数据作为一个波形数据，如果是多通道同时采样则形成一个波形数据组，在连续采集的情况下，实验数据形成一个波形矩阵。打开波形文件子程序的作用是将计算机中存储的波形文件读入内容，这样波形文件的数据就成为应用程序的当前数据，实验人员可以分别调用各种分析方法进行数据处理，避免了每进行一次分析都要打开同一文件。
②数据转换。文本格式的文件时记录实验数据的一种常用格式，它便于实验人员用各种文本程序打开，实验数据符合认知习惯，也便于和其他不同的实验平台共享数据。为此本监测系统用此模块完成数据和波形数据的转换，以增强平台的适应能力。
③文件标定。实验室所测的是具体的物理信号，比如位移、力、速度、加速度等等，它们具备各自的工程单位，如米、牛顿、米/秒等等。
而实验通过DAQ记录的是电信号，比如电压、电流。因此需要在实验中进行工程单位与电信号单位的标定，它们的转换关系可以通过建立坐标文件来确定，实验结束后可以根据这一标定文件再将电信号转换为工程单位。标定文件主要记录实验所采用的传感器类型与倍率、放大且定量程，也可以利用以前建立的标定文件进行修改，完成后保存。
④数据提取和传感器标定[18]。前面提到实验结果是波形数据的数组或矩阵形式，而每个通道所测得物理信号是不同的，需要将某一通道数据从中提取出来，并将同一通道数据合成一个新的数据以利于分析处理。实验时需要将检测的电信号转换为工程单位，这个字程序完成这些功能。子程序界面如图6-3所示。
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图6-3建立标定文件界面
（3）数据采集
在计算机数据采集控制系统中，为了减少干扰对测量信号的影响，提高系统的可靠性，在硬件上可接入一个RC低通滤波器来抑制工频及其以上频率的干扰，但对于频率很低的干扰却难以达到抑制的目的。因此，在软件上常常需要采用数字滤波的方法对所采集的数据进行进一步的滤波。
所谓数字滤波，就是通过一定的计算程序，对采样数据进行平滑加工，用于消除干扰或减少干扰在有用信号中所占的比例，以保证计算机系统的可靠性。它不需要增加任何硬件设备，只占用计算机执行数字滤波程序的时间，所以目前在生产过程中的计算机控制系统中得到广泛的应用。
数字滤波的方法有各种各样，可以根据生产过程不同的测量参数以及系统所存在的干扰进行选择，在本系统软件中，采用了在工业测控系统应用较为广泛的中值滤波器。中值滤波法就是对某一被测参数连续采样N此（一般N取奇数），然后把N次的采集值从小到大排序，再取中间值作为本次采样值。下图6-4示了数据采集的结构。在数据采集之前，程序将对采集板卡初始化，板卡上和内存中的Buffer是数据采集存储的中间环节。
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图6-4数据采集系统结构
（4）波形生成
根据前面介绍的汽车传动系总成性能检测方法可知，实验中通常需要多种类型的控制型号送到执行机构，这些信号是通过DAQ卡的DA功能实现的，因此产生形成信号波形的数字序列是DA的基础。按照模拟信号的分类，本模块中可以产生的注资信号包括规则周期波（正弦波、三角波、锯齿波、方波）、多正弦合成波、白噪声、高斯白噪声、正弦扫频波和绘制波形（实验人员绘图产生）和频域的特定功率谱波形。实验时可以在保证幅值不超过量程的条件下将产生的时域信号叠加进而产生复杂波形作为某一DA通道的信号波形。参数设置包括数据长度、采样率、频率（周期数）、相位、幅值等等，这些参数与DA部分的参数一起形成所需要的物理电信号。
（5）信号输出
信号输出只需要设定数据更新速率和输出方式（连续或定长），经DA输出形成的电信号由下式决定：实际频率=更新速率*波形周期数/波形长度。其他参数均已有硬件配置完成。
（6）数字滤波
数字滤波是数字信号处理领域中重要的组成部分，应用也相当广泛，数字滤波器可以看作是具有选频特性的离散系统（一般指稳定因果的线性非时变系统），具有模拟滤波器所起的限定一定频率分量通过的作用。数字滤波器哦也分为低通、高通、带通、带阻四种类型，但它的频率一般是指数字频率，并且指其主值区间[-π，+π]。由于数字滤波器可以看作是一种稳定的因果离散线性非时变系统，因此可以用时域的冲击响应来进行设计和分析，从而它的设计方法分为两类：一类是IIR滤波器，即它的冲激响应是无限的因果序列；另一类是FIR滤波器，即它的冲激响应时有限长的因果序列。
（7）时频域分析
在这个功能模块中完成对采样序列的数据分析，提供时域和频域两种选择，可以计算序列的幅度特征（均值、方差、最大最小值）、自相关函数、互相关函数、频率、相位、互功率谱等等。在相关的数学理论和数字信号处理理论中，都有比较详细的介绍，本系统按有关公式编制相应的子程序。
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（8）性能检测
这个功能模块是执行特定检测任务的模块，主要完成第三章中介绍的汽车传动系总成冲击耐久性实验台在突然接合离合器启动和不分离离合器紧急制动两种工况下的性能分析。
（9）报告生成
实验报告是对被测部件在实验中性能参数的描述、结果记录和判断，是具有重要意义的文档。各种汽车传动系总成零部件的性能检测规范对实验报告有较为明确的规定和要求，在报告生成子程序中主要按照特定的格式完成实验参数的填写、存储和相关信息的记录，报告格式主要采用两种，一种是文本文档格式，即通常的方框；另一种是WEB格式，将文本文档转换成网页格式，以利于网络发布实现数据共享。
（10）帮助
帮助是所有应用程序中重要的组成部分，通过随机帮助文档，使用人员可以了解应用程序的结构、功能和使用方法，并可以随时解决实验中出现的应用程序问题，同时也可以了解应用程序的编写信息、版本情况和有关专利情况。
6.3 操作系统的人机界面
操作系统的人机对话界面应该具有简单易懂、操作方便、测试过程清晰明了等特点。本系统数据采集模块前面板的设计充分考虑了这一点。在制作过程中，力求简洁，同时又保证其必须满足数据采集控制显示存储的整体要求。本系统的数据采集模块主界面如图6-4示。面板区域主要有三部分组成，分别是初始化设置区、动态曲线显示区以及特征参数显示区。
1.初始化设置区
程序在运行前，首先根据测试对象及测试速度对控制系统进行初始化设置。设置范围包括采集器件的设备号、通道、采集率、扫描率、数据的保存路径等。
（1）设备号
设备号是指DAQ卡的设备编号，在同一台微机内部可能装有多个DAQ卡。该参数告诉LabVIEW使用的是什么卡，它可以使采集V1自身独立于卡的类型，也就是说，如果稍后使用了另一种卡，并且赋予它同样的设备号，本系统的V1程序可以正常工作无需修改。
（2）通道号
指定输入通道的字符串。在LabVIEW中，一个通道或一组通道都用一个字符串来指定。
（3）扫描数
扫描数是指进行多通道采样时，每个通道要采集的样本数，其缺省值为1000。 （4）缓冲区的大小
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