ｔｒ ｉｎ ｌ ｖ ｂ ａｉ ｎ ｔｓ ｂ ｄ ｈ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ｔ ａ ｈ ｓ ｓ ｓ ｍ ｅ ｔ ｒ ｓ ｈ ｇ ｅ ｔ ｐ ｅ ｉｉ ｎ ａ ｄ ｒ ｌ ｂ ｌ ｙ ｕｔ ｂ ｅ ｆ ｒ ｏ ｏ ａ ｉ ｒ ｔ ｅ ｔ ｅ ．Ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｓ ｏ ｈ ｔ ｔ ｉ ｙ ｔ ｓ ｏ ｓ ｅ ｆａ ｕ ｅ ｉ ｈ ｔｓ ｒｃ ｓｏ ｎ ｅｉ ｉ ｔ ，ｓ ｉ ｌ ｏ ａ ｉ ａ
Ｗ ｕ Ｆ ｉ Ｌ ｕ Ｈｕ ｎ Ｙｕ ｎ Ｔ ｎ ｆ ｉ ｅ ， ｉ ａ ， ａ ｅ ｇ ｅ
（ ｈ ｎＵｎｖ ｒｉ ｆ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｗｕ ａ ｉｅｓ ｙｏ ｃ ｎ ｌｇ ） ｔ Ｔ
【 ｂ ｔａｔＡ ｈｇ － ｒｃ ｉ ｉ ｔ ｏｓ ｎｌｖ ｒｔｎ ｔｓ ｓｓ ｍ ｆｒｐｗ ｒｄ ｖ ｈｆ ｏ ｔｅｖｈｃ ａｅ ｎ Ａ ｓｒｃ］ ｉ ｐｅｉｏ ｄｇａ ｔ ｉ ａ ｉ ａｏ ｔ ｙｔ ｏ ｏ ｅ ｒ ｅｓａ ｆ ｈ ｅ ｉｅ ｂｓｄ ｏ ｈ ｓ ｎ ｉｌ ｒｏ ｂ ｉ ｅ ｅ ｉ ｔ ｌ
主题词 ： 动力传动轴
扭振
测试 系统
中图分类 号 ： ４７４ 文献 标识 码 ： 文章 编号 ：０ ０ ３０ （０ ２０ ＂ ０ １０ Ｕ ６． Ａ １０ —７ ３２ １ ）６ ０ ５— ３ Ｄｉ ｉａ ｒ ｉ ｎ ｌＶｉ ｒ ｔｏ ｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ｓｅ ｎ ｗｅ ｇ ｔ ｌＴｏ ｓｏ ａ ｂ ａ ｉ ｎ Ｍ ａ ｕ ｅ ｎｔＳｙ ｔ ｍ ｏ Ｐｏ ｒ Ｄｒ ｖ ｈａ ｔｏ ｈｅ Ｖｅ ｉｌ ｉｅ Ｓ ｆ ｆｔ ｈ ｃｅ
下一个 上 升沿到来 时重 复该 过程 ．直 到计 算 机得 到
所需要 的数 据点 为止 。图 ３为脉 冲计数 原理 。
齿
汽 车动力 传动 系统 的扭振 测试 系统 主要 由传感 器模块 、 信号 采集模 块 和信号 分析 处理模 块组 成 ， 如
图４
脉
计 数 钟 脉
பைடு நூலகம்
图 ３ 脉 冲 计 数原 理 不 恿
器开始 进行 下一个 周期 的计 数 。利 用 ５ 和 Ｓ。 信号 的上 升沿 去 触发 数 据锁 存 器记 录 当时 的计 数值 Ｇ， 同 时计 算机 读 取 数 据 锁存 器 的值 ， 和 ５ 。 号 的 ５ 信
３ 扭 振 数 字 化 测 试 系统
３１ 测 试 系 统 组 成 ．
汽 车 技 术
△ＦＣ７ ￡ ｉ －
．０ ，
（） １
对于 齿数 为 ｚ的测量 齿盘 ．利 用高 频时 钟脉 冲 计 数 得到 轴 系旋 转 １周 的时 间 死 为：
一
５ 一 ２
．
试验 ． 试 ・ 测
的板卡扩展槽上 。 传感器模块 和信 号采集模块是 整个
扭振测试系统 的硬件组成部分 ， 图 ５ 如 所示 。
』
图 ４
扭 振 测 试 系 统组 成 不 葸
扭 振测 试系 统 的传 感器 模块 包括 测量 齿盘 和 电
涡流传感器 ． 测量齿盘为专用 的测量齿 盘或 １ ２齿 的 ３
主飞轮齿盘 ． 传感器采用 Ｃ ＳＡ１Ｍ一 Ａ Ａ电涡流传 Ｔ－ ２ ２ Ｎ 感器 ， 内置信 号整形 电路 ， 可实现开关 量输 出 ； 信号采 集模块包括工控机 、ＸＩ２ ９ Ｐ ６ ５ Ｍ数 据采集卡 和 Ｓ Ｂ ６ Ｃ －８ 端 Ｉ接线 盒 ３个部分 ． 中信号采集 卡安装在 工控机 ＝ １ 其
２ ｎ Ｋ） ￣（ｉ － － ６ ０
一
．
（） ７
＼ｌ，
测得 １ 周期 内测量 齿盘任 意相 邻两 齿 间轴系 个
的扭振 角位移 后 ．利用计 算机 的处理 功能 可得 到扭
振 的角 速度 和角加 速度 ．并利 用软 件包 实现扭 振 的
时域和频 域分 析及 显示分 析结 果
１ 周期 的计 数 工作 ．同时触 发高 频 时钟脉 冲计 数 个
电 涡流 传 感器
个３ ２位计 数器 和 １ ｚ的计 数频 率 。当计数 误差 ０ＭＨ 在 ２ 范 围 内时 ．该 测 试 系统 的理论 转 速测 试 范 围 ‰ 为 １ ９０ ０ｒ ｎ ￣ ０ ｍｉ ．此 转 速测试 范 围可 满足 高速 和低 ／
２１ ０ ２年
第 ６期
・
试验 ・ 试 ・ 测
信 号 采 集 卡
∑Ａ＝ ∑Ｃ ｔ ｉ
轴 系 的平均转 速 为 ：
６ Ｏ
：
（） ２
： ０ｏ（ △ ） ６ｆ／ｄ
（） ３
图 １ 数 字 脉 冲 时序 法 扭 振 测 量原 理 不 蒽
如图 １ 所示 ．测 量齿 盘两侧 对置 安装一 对磁 电
１ 前 言
汽车 发动机 在输 出转 矩 的同时也 将扭振 传递 到
２ 数 字 脉 冲 时序 法 测 量 原 理
脉 冲时序 法是 在模 拟脉 冲计 数 法 的基 础上 发展
起来 的一种全 新 的扭振 测量方 法 。 其主要 原理 是 ： 在
汽 车传动 轴 系。扭振 会 引起传 动轴 系断裂 和轴 上零
测量 齿盘 上 的磁 电传 感器输 出电压信 号 ｓ、。 ｓ， ０ｓ 和
电压信号 经光 电隔离 、 幅 、 大 、 限 放 整形 、 单稳 态 和数 字 低 通 滤 波 等 环 节 组 成 信 号 调 理 电路 后 转 化 为 Ｐ Ｍ 矩 形 电压 脉 冲信 号 Ｓ Ｓ Ｐ 、 和 Ｓ， 。轴 系转 动 １
圈． 鉴相 器产 生 １ 矩形 脉 冲 ． 个 而测量 齿盘 上 的磁 电
测 量 齿 盘 的第 ｉ 齿 经 过 传 感 器 的 瞬 时转 速 个 为：
ｎ
：
６ｆ ０ｏ ＿
：
测 量 齿 盘 的第 ｉ 齿 经 过 传 感 器 时 轴 系 向 前 个 （ 向后 ） 或 的扭 角 Ｏ 为 ： ｉ
２ｒｎ ｈ） ，（ｉ － ｒ －
： —
．
传感 器产 生 ｚ 齿 盘齿数 ） （ 个矩 形脉 冲 ， 图 ２所 示 。 如
ｓ，
ｒ ］
门 ］ 门几 ］ ｒｎ 广 门ｎ几 厂 几 ］门
图 ２ 传 感 器 脉 冲示 意
ｒ ］
（） ６
若进 行并 齿处 理 ，即测 量齿 盘转 过 个 齿 时轴
时 间（ 即传感 器 扫过 两 相邻 齿 间 隔 的时 间 ） 计算 出 ，
相邻 两 脉 冲间 隔的 平均 角 速度 以替代 瞬 时 角速 度 ． 即可获 得扭 振引 起 的角速度 变化 规律 针对 数字 脉 冲时序 法 ， 已开发 出专 门的信号 调理 卡 ． 直接插 现 可 在计算 机 主板 的扩展槽 中与计算 机连接 使用 ．其 功 能全 面 、 量精 度高 、 干扰 能力 强 。图 １为数字 脉 测 抗 冲时序 法扭 振测 量原理
假 设 高频 计数 时钟 脉 冲的频 率 为 厂，程控 分 频 ０
．
器 的分 频数 为 ｄ ．从 第 ｉ 个脉 冲的上 升 沿 开始 计 数 到第 ｉ１个脉 冲 的上 升沿停 止计 数 ， ＋ 计数 值为 Ｃ ， 则 测量 齿盘 第 个 齿转 过磁 电传感 器 的时间 △ ： ｔ为
轴 上安 装测量 齿 盘或光 电码 盘等 的等分结 构 ．采用
数 字 电路 将传 感 器输 出信 号 整 形成 矩 形 脉 冲信 号 ． 若 轴系存 在扭 振 ．则相 邻两矩 形 脉冲序列 的间隔将
发 生改 变 ．利用 晶振产 生 的高频 时钟脉 冲对 相邻两 脉 冲 间隔进 行计数 ．得 到相 邻两 脉 冲间隔所历 经 的
ａ ｔ ｍｏ ｉｅ ｐ ｗｅ ｒ ｅ ｓ ａｔ ｅ ｔ ｎ ａ ｖ ｒ ｅ ｅ ｖｒ ｎ ｎ ． ｕ ｏ ｔ ｏ ｒ ｉ ｈ ｓ ｉ ｄ ｅ ｓ ｎ ｉ ｍｅ ｔ ｖ ｄ ｖ ｆ ｔ ｏ
Ｋｅ ｒ ｓ Ｐｏ ｒ ｄ ｉ ｅ ｓ ａ ｔ Ｔｏ ｓｏ ａ ｉ ｒ ｔ ｎ， ｓ ｙ ｔ ｍ ｙ ｗｏ ｄ ： ｗｅ ｒｖ ｈ ｆ ， ｒ ｉ ｎ ｌｖ ｂ ａ ｉ Ｔｅ ｔｓ ｓｅ ｏ
系 向前 （ 向后 ） 或 的扭 角 ｏ 为 ： ｊ
：
ＩｄＩ（ － ｉ拄ｆｎ ） ｏ ｉ ． ｉ ２－ △ ６ ０． ｈ －
一
：
．
利 用鉴 相 器产 生 的信 号 ． ｓ 的上升 沿 去 触发 高 频 时钟 脉 冲计 数器 对 Ｓ 和 ５， 进行计 数 ， 到 Ｓ 直 信 号 的下 一个 上升沿 到来 时刻计 数器 完成测 量齿 盘上
的扭振测 试工 具 。为此 ， 结合 现有 的传感 器技 术 、 信
号 分析处 理技 术 和虚拟仪 器技 术 ．采用数 字 脉冲 时
序 法原 理开 发 了汽 车动 力传 动轴 系高精 度扭 振数字
化测试 系统
基 金 项 目 ： 校 研 究 生 创 新 基 金项 目（ 目编 号 ２ １ 一 Ｙ—Ｄ ０ ７ 。 在 项 ０ ０ Ｚ Ｊ 一 １ ）
测量 齿盘 的第 ｉ 齿经 过传 感器 的 瞬时 角速 度 个
传感 器 ．由被测 旋转 轴上 一个 凸块 或 凹槽作 为起 止
点 同磁 电传感器 组成 鉴相 脉 冲发 生装 置 鉴 相器 和
∞Ｏ ２： Ｆｉ 盯 去 ｚ
∞ Ｆ
ｎ
（ ， 斗 ４ ． 、 ）
（） ５ Ｌ ３
件 的破坏 ． 同时还会 激发强 大 的噪声 ． 这些 都会 严重 影 响汽 车 行驶 的安 全 性 、 坐 舒 适性 和 汽 车 寿命ｌ 乘 ｌ ｌ 。 目前 ． 随着人们 对 汽车功率 和速 度 的要求 不断增 强 ． 使 得柴 油机在 乘用 车上 的应用 越来 越广泛 ．同时用 户 对 汽车 乘坐 舒适 性 和 安全 性 的需 求 也不 断 提 高 ． 汽 车制造 厂商 在不 断追求 汽 车节能 减排 、经济 性和 安 全性 的 同时 ． 越来 越 多地研 究如何 减振 降噪 ． 提高 汽车乘 坐舒适 性 汽车 减振 降噪 的研究 离不 开精确