发动机的频率稳定性(一)
发动机一阶频率测试
发动机一阶频率测量
范围
评价发动机的一阶频率与发动机阶次激励的关系。
此标准适用与所有类型发动机,试验可以在整车、台架上进行。 试验测量方向：发动机Y方向、Z方向。 目录 1、试验仪器 2、试验对象 3、准备工作 4、测量 5、结束工作 6、数据处理 1、试验仪器
－加速度计 －加速度计标定器 －标准质量块 －力锤 －加载单元
－FFT数据测量分析系统 2、试验对象
2.2、发动机
2.3、变速箱
3、准备工作
－试验在整车或台架上进行；
－把力锤、加速度传感器和系统连接好； －标定加速度传感器； －用标准质量标定载荷单元；
－测试时选择好合适的测量点（发动机缸体，变速箱本体）。 4、测量
－力锤锤击发动机缸体上被选取的点，确保锤击方向与变速箱上的加速度传感器（参考点）最灵敏的方向一致；
－获取加速度与力的传递函数，频率范围在0～400Hz； －记录下传递函数曲线第一峰值对应的频率；
－确认获取的频率对应的激励点与响应点频率必须一致； －至少测量三次，取它们的平均值； －检查相干性至少大于0.8。 5、结束工作【发动机的频率稳定性】
－整理试验设备 6、数据处理
－记录下发动机的一阶频率。
发动机的频率稳定性(二)
航空发动机晶体管式点火系统火花频率稳定性研究
航空发动机晶体管式点火系统火花频率稳定性研究
作者：赵军 张涛
来源：《现代电子技术》2013年第11期
摘 要： 为了提高航空发动机晶体管式点火系统火花频率的稳定性，通过电路原理分析，找出影响火花频率稳定性的因素，进而采取电压补偿和温度补偿，并做了补偿前后火花频率对比测试。在高低温及电压波动情况下，补偿后的点火系统输出的火花频率稳定性提高了50%左右。
关键词： 晶体管式点火系统； 火花频率； 电压补偿； 温度补偿【发动机的频率稳定性】
中图分类号： TN710⁃34； V231.71 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2013）11⁃0116⁃03
0 引 言
航空发动机是飞机的心脏，航空点火系统是航空发动机的重要部件之一；点火系统是指用于主燃烧室和加力燃烧室的点火源系统[1]，它将飞机上的直流电或交流电转化为高压电后，通过点火电缆和电嘴放出火花并保证给火花足够的能量，直接点燃发动机（起动机）燃烧室内空气和燃油的混合气体[2]。航空点火系统直接影响飞机安全性、战备完好性和任务成功性
[3]。
航空点火系统主要分为晶体管式点火系统和振子式点火系统两类，其主要性能参数包括火花频率、火花能量、火花持续时间。由于飞机上电源电压的波动及环境温度的变化，点火系统火花频率受工作电压和温度的影响较大，导致火花频率稳定性低。本文主要对晶体管式点火系统的火花频率稳定性进行研究，提出补偿措施，提高火花频率的稳定性，保证航空发动机正常点火、起动。
1 晶体管式点火系统原理
晶体管式点火系统主要由滤波、RCC变换器、高压整流、充电、放电等组成。原理图如图1所示。
1.1 RCC变换器
晶体管式点火系统的变换器采用RCC变换器，由R1，R2，D1，D2，Q1，T1组成，其中，变压器T1由一个初级绕组W1和两个次级绕组即次级输出绕组W2和反馈绕组W3组成
[4]。
当RCC电路输入上电时，输入电源U1、电阻R1、晶体管Q1基极构成回路，电阻R1上就会有基极驱动电流产生，从而使得晶体管Q1导通成为饱和状态，由于Q1导通，在变压器初级绕组W1上就有电流，同时，变压器反馈绕组W3会有电压Vb产生，电位方向为上负下正，W3，R2，D1，Q1基极构成回路，使得R2上有电流产生，此外，变压器次级绕组W2上之电压使高压二极体D3反偏，绕组W2上不会有电流流过。此时，晶体管Q1的Ib不变，而Ic随时间增长而变大，当满足β·Ib【发动机的频率稳定性】
由于变压器会将所储存的能量全部移至输出负载，因此，流经二极管D3的电流就会渐渐变成零。当变压器储能泄放完后，高压二极管D3截止状态，各组绕组上的电压为零，恢复为初始状态。因为起动电阻R1作用而重新开始导通，如此循环新的一个开关周期。而晶体管Q1的开通关断反复动作，将使电路持续振荡，达到自由振荡运行状态[6]。
1.2 充电电路
充电电路由变压器T1次级绕组W2、高压二极管D3、储能电容器C1组成。
当晶体管截止时，次级线圈W2上的感应电压通过二极管D3向储能电容器C1充电，使变压器原有的电磁能WL转为静电能WC，贮存于电容器中。充电过程中，反馈线圈W3的感应电压方向始终使晶体管发射结处于负偏置状态，确保晶体管截止。充电结束后，充电电流降为零，能量转换结束，次级线圈W2上的感应电压随之消失，晶体管发射结处于负偏置状态被解除，晶体管又重新导通，重复这一过程，晶体管处于不断导通和截止的振荡状态，向贮能电容器输出连续的充电脉冲。晶体管每截止一次，变压器电磁能转化的静电能便在电容器内积累一次，结果贮能电容器的电压愈来愈高。从电容器第一次到第n次充电，直到电容器电压达到放电管电压。经计算（略）后，每次充电电压和充电时间可以用图2表示。由图2可以看到充电时间随充电次数增长而下降的规律。
1.3 火花频率的计算
发动机的频率稳定性(三)
汽车发动机日常问题及检修方案分析
[摘 要]汽车发动机是汽车的主要部件，如果发动机发生故障，那么汽车将无法启动。因此驾驶员和维修人员就要对发动机日常出现的问题进行了解和解决。本文作者通过分析发动机日常出现的问题，提出相应的检修方案。 [关键词]发动机；日常问题；检修方案
中图分类号：TM732 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）08-0095-01
引言
发动机是汽车的动力来源，是汽车的心脏，发动机的好坏影响着汽车的动力性，影响着汽车的使用寿命，所以，掌握发动机常见的问题非常重要，有利于发动机的维修和日常护养，延长其使用寿命。
1 发动机日常问题分析
1.1 发动机无法启动故障
发动机无法启动是常见的问题，导致其其不着火的原因有很多，一般要先检查发动机化油器油面高度是否正常，喷嘴能够正常进行喷油，那么这种情况下一般是点火系统出现故障。如果起动机工作力度较强，要检查是否存在火花塞出现跳火情况。如果各个汽缸的高压线出现白色火花，则火花塞出存在问题。如果高压线不出现跳火情况，则要对电流表进行检查。如果电流表指针随起动机而摆动，则问题很可能出现在次级回路上，所以要对次级回路上各个高压线和点火线圈进行检查，检查各个部分是否出现问题。如果电流表不转动，而且指针指示超过4A，则问题在初级回路上，检查各个电器触点间隙及电容器是否正常，间隙过小或电容器漏电及连接线故障都导致以上现象。如果电流表指示为零时，也代表初级回路存在问题，主要检查各个接触点的开关以及电阻低压线圈处的电压等。[1]
1.2 发动机工作不稳定故障
发动机工作不稳定，出现无规律的抖动现象，时而发出高低相间的不连续的声音，这种现象一般是点火系统缺火导致的。使用工具将各处火花塞进行短接，注意发动机的声音及风扇的转动状况。火花塞正常情况下被短接时会降低发动机的转速，声音较低，风扇转动减慢。如果没有上述现象，说明火花塞出现问题，转速及声音变化越小则证明缺缸现象越严重。如果跳火力度较大应检查火花塞，如果跳火力度较小则需要检查高压线是否漏电。如果按照以上检查方法进行检查后，各个汽缸的反应情况相似，表明缺缸现象存在随机性，所以要对断电器触点烧蚀、沾污等现象进行检查。特别要在注意的是分电器轴套是否出现磨损而导致接触不好现象，各个高压线插接不良也会导致上述现象。[2]
1.3 气缸垫烧蚀故障
气缸垫是发动机的重要组成部分，其位置在气缸盖与气缸体中间，其作用是保证燃烧室的密封，避免出现漏水或漏气的现象。气缸垫发生烧蚀现象时会导致发动机漏水、漏气，发动机产生的动力下降，耗油量也增加。气缸垫烧蚀故障的判断有以下几种方法：第一，观察其是否漏水，打开散热器，向其内注入冷水后启动发动机，观察散热器内水的情况，如果加水口处出现水泡，则证明气缸垫被损坏。第二，听发动机在不同运转状况下的声音变化情况，当发动机在怠速运转过程中声音短促，在尾气门开大时声音变弱，则证明气缸垫以及损坏。第三，观察发动机运转时排气消声器管口是否存在水珠，如果存在水珠或者发动机运转后排气消声器管口下方存在水汽则说明气缸垫已经损坏。[3]第三，观察发动机运转状况，若其在运转时回火状况明显，节气门放大是声音低沉则气缸垫已损坏。
1.4 发动机无力、回火、爆震故障
一般情况下，发动机无力、回火故障是由化油器配剂导致的，但也有分电器调整出现错误导致的故障，所以在检查时要对其进行判断。有时发动机回火时也伴随着放炮故障，如果这种情况较为严重，一般是多属分缸高压线出现问题导致的。如果现象不明显，不连续的间断发生，有一定的规律性，有可能是分电器盖出现损坏，缸间窜火导致的。发动机爆震是汽油机发生异常燃烧导致的，常发出无规律的金属敲击声音。混合气燃烧不完全，排气管产生火星甚至黑烟，致使发动机动力减弱，不仅耗费大量的燃油还会减少发动机的使用年限。发电机爆震的主要原因是燃料性质、发动机超负荷、混合气浓度、缸径大小等。
1.5 发动机漏油故障
发动机漏油也是常见的故障之一，造成油料的浪费的同时影响发动机的正常工作。发动机漏油一般是由于高压油管两边的球形接头处不严密导致的。此外，还有气门室罩漏油现象，主要原因是螺丝安装过紧导致变形后漏油。喷油嘴容易出现回油现象，因为喷油嘴使用较长时间后，针阀与导向孔间缝隙变大，回油状况明显。
2 针对发动机日常问题的检修方案分析
针对发动机日常问题进行维修，检修方案的制定主要根据故障原因，只有故障原因清晰明了才能从跟上解决问题，进行电动机的维修。上述故障中，第一，如果点火系统发生故障导致发动机无法启动，则进行点火系统的检修及配置，调换火花塞，稳定高压线并保持其接触良好。当初级回路存在问题时，针对存在问题各处进行一一排查。第二，发动机工作不稳定时，根据故障原因进行解决。例如：高压线漏电时进行更换或补接。出现随机性缺缸状况时可清理断电器触点的污垢，减少烧蚀现象，严密排查各个接电线路的接触性质。第三，气缸垫发生烧蚀现象后，应及时对气缸垫进行补修，有配件时可及时进行调换，如果没有应急的配件则可以使用纸盒进行应急处理，当气缸垫出现小口时，可用石棉线进行缠补。如果损坏面积较大可以使用厚度相当，性质相似的材料进行代替，例如牛皮纸。代替材料选好后安装时要使用锤子进行敲打处理，使其密实贴合。对于气缸垫容易破损的部位可以使用铜片覆盖在上面，并对添加铜片地方使用螺栓固定，使用规定的方法拧紧。当气缸盖出现变形状况时，加大缸盖螺栓的力矩，避免出现变形现象。第四，当遇到发动机无力或回火现象时，可纠正分电器的调整，重新调配化油器，改正提前交位置，将分电器向着分火头的方向进行推进，放大提前角，以便于调整其安装位置。发动机爆震现象发生在行驶过程中时，主要是发动机负荷过大，转速过低导致的，此时应该进行速度挡位调换，有高速挡向低速挡调整，减轻发动机负荷，提高转速，与此同时，要控制载重量，避免超载。点火提前角变小可以减少爆震现象的发生。使用混合气产生爆震现象时，主要是由于气体浓度过大，可以调整化油器的主油针使气体浓度变小或调整阻风门，减少爆震现象。除此之外，发动机燃烧室容易积累过度的炭，导致燃烧室容积变小，散热不良，相应的压缩比就增加了，应及时处理堆积的炭灰，避免发生爆震现象。第五，发动机漏油现象一定要及时处理，主要是安装高压油管进行漏油处理，还可以通过将各个部件进行密实处理，清理部件间存在的污垢。在球形接头过程中出现接触不严时，可在其中加一块大小适中的铜皮垫，再使用螺母进行加紧固定。当气门室罩变形时可使用木槌轻轻敲打，恢复平整后重新进行安装。中间的垫片与中间层使用漆进行粘结固定，防止拆卸时损坏。对于回油管损坏现象可以使用工具将回油管紧密连接，使油料重新回到油箱中。还可以将喷油的压力尽量调节大一些，避免出现漏油现象。
3 结语
汽车发动机作为汽车的重要组成部位，驾驶员和维修人员应该熟悉掌握其运作机理和故障部位，在日常护养中针对其容易出现的问题进行注意，不仅能够减少其出现故障的频率，还能延长发动机的使用寿命，实现其经济价值。
参考文献
[1] 苏燕辰，陈建政，伍川辉，林建辉.机车车辆动力学试验数采与分析软件的研制[J].计算机应用.2011（05）.
[2] 杨占才，张来斌，刘玉辉，王朝晖，樊建春.发动机活塞―缸套磨损过程声发射机理研究[J].石油矿场机械.2011（04）.
[3] 沈寿林，郑海起，谷德桥，彭顺堂.基于小波分析的发动机气门漏气故障诊断研究[J].机械科学与技术.2012（01）.
发动机的频率稳定性(四)
校车车身模态分析
摘要： 建立某校车有限元模型，用Abaqus对该校车车身骨架进行有限元动态分析，计算出车身骨架的振型和对应模态值，分析其动态特性，为骨架的设计和优化提供参考. 关键词： 校车车身； 骨架； 有限元； Abaqus； 动态分析
中图分类号： U463.831； TB151.1文献标志码： B
引言
在客车行驶时，路面崎岖和发动机运转的激励会引起车身振动.因此，在设计车身时，不仅要考虑车身的静强度，而且要考虑车身的动态特性.
余启志等[1]用CAE软件对某型汽车骨架进行有限元动态分析，给出骨架的动态特征信息；沈光烈等[2]以某型大客车为研究对象，对其进行自由模态分析，得出其模态和振型；程志刚等[3]等建立某全承载式客车车身骨架有限元模型，在CAE中对其进行静动态分析并提出轻量化设计方案；王远等[4]详细讨论采用有限元法进行客车车身骨架模态分析过程中的一些关键问题，并对某客车进行模态分析，获得车身骨架的模态参数后，探讨该车身骨架的动态性能，为其设计的动态性能改善提供参考；陈元华[5]和胡方勤[6]也通过有限元软件对客车建立有限元模型并进行静、动态分析.
本文采用Abaqus软件对某型校车的车身骨架进行模态分析，采用Abaqus中线性摄动分析计算该校车的车身结构低阶模态.
1模态分析理论基础
2有限元模型和边界条件
2.1有限元模型建立
以某型校车为研究对象.根据提供的CAD图纸对校车骨架模型进行适当简化[3]：不考虑校车蒙皮；将校车发动机组和空调机组作为集中载荷处理；将曲率较小的杆件近似为直杆；将焊接位置简化为公用节点.划分网格后的校车骨架有限元模型见图1.
图 1校车骨架有限元模型
2.2边界条件和载荷施加
在进行汽车整车车身模态分析时，仅约束底盘的6个方向上（即U1，U2，U3，UR1，UR2和UR3）的自由度.施加的边界条件见图2.
图 2校车边界条件
动态特性的计算包括车身的固有频率和振型.在计算固有频率和振型时，车身处于自由振动状态，不施加任何外载.
3求解和结果分析
对车身骨架进行动态分析，主要进行模态分析，即计算骨架的固有频率与相对应的振型，通过固有频率与振型从整体上考虑车身骨架的总体刚度和局部强度问题.分析时采用分块Lanczos方法计算其自由状态下的模态，经过分析，其前20阶固有频率见表1.
表 1某型校车骨架壳单元模型前20阶固有频率阶数固有频率/Hz振型特征13.480 9整车1阶扭转（左扭转）27.709 9整车2阶扭转（前后对称，车头左扭转）38.116 4整车3阶扭转（前后对称，车头右扭转）49.400 1车头上弯曲510.752 0车头下弯曲611.990 0车头右扭转712.594 0车头左弯曲814.225 0整车4阶扭转（前后对称，车头左扭转）916.183 0车身前部上弯曲1016.552 0车头右扭转1116.800 0车头前弯曲与车身前部上弯曲的耦合 1218.541 0整车4阶扭转（前后对称，车头左扭转）1318.923 0车头与车身上弯曲1419.469 0车身前部及车头碰撞变形1521.156 0整车1阶弯曲（左弯曲）1621.769 0整车2阶弯曲（右弯曲）1722.815 0整车左弯曲与车尾后弯曲的耦合1823.822 0车头上弯曲1924.014 0车顶车底对称弯曲，左右骨架对称弯曲2024.308 0车头局部碰撞
自由模态的振型见图3.根据经验，汽车模态频率需避开路面激励频率和发动机怠速激振频率.其中，路面激励频率一般小于3 Hz，发动机怠速激振频率为f0=r60×n2（4）式中：r为怠速稳定转速；n为发动机缸数.该校车的怠速稳定转速为（750±20） r/min，计算得出该客车发动机怠速激振频率范围为24.33～25.67 Hz.
由上述计算结果可知该客车的主要低阶频率.整车1～4阶扭转频率为3.480 9，7.709 9，8.116 4和14.225 0 Hz；整车1，2阶弯曲频率为21.156 0和21.769 0Hz，均小于发动机怠速激振频率（24.33～25.67 Hz）.车身骨架前20阶固有频率范围为3.480 9～24.308 0 Hz，避开路面激励频率3 Hz以及发动机激振频率（24.33～25.67 Hz），避免发生共振现象.因此，该校车扭转和弯曲刚度较为合理并有一定的裕量，该车的动态性能良好.（a）1阶振型（b）2阶振型（c）3阶振型（d）4阶振型（e）5阶振型（f）6阶振型（g）7阶振型（h）8阶振型（i）9阶振型（j）10阶振型（k）11阶振型（l）12阶振型（m）13阶振型（n）14阶振型（o）15阶振型（p）16阶振型（q）17阶振型（r）18阶振型（s）19阶振型（t）20阶振型图 3校车车身骨架低阶振型
4结束语
由于客车车身骨架结构较复杂，早期采用试验方法研究其动态特性具有一定的难度.此外，通过试验进行研究，往往周期长、成本高，不利于在产品的设计和开发初期就对乘坐舒适性进行控制和评价，因而限制模态分析在客车车身上的应用.
本文采用有限元软件Abaqus对某校车进行模态分析，根据相关技术资料对该型客车骨架进行动态性能评价，为其动态性能的改善提供参考.参考文献：
[1]余启志， 陈燕. 基于ANSYS的汽车骨架动态特性分析[J]. 汽车零部件， 2009（10）： 6365.
[2]沈光烈， 林圣存. 基于有限元法的大型客车模态分析与结构改进[J]. 公路与汽车， 2012， 11（6）： 13.
[3]程志刚， 沈磊， 郁强. 公交大客车骨架有限元分析[J]. 轻型汽车技术， 2010（1/2）： 46.
[4]王远， 谷叶水. 基于ANSYS的客车车身骨架模态分析[J]. 拖拉机与农用运输车， 2009， 12（36）： 5860.
[5]陈元华. 基于结构优化设计的客车轻量化研究[M]. 长沙： 湖南大学， 2009： 11.
[6]胡方勤. 半承载式客车车身骨架有限元建模分析[M]. 合肥： 合肥工业大学， 2007： 1.
（编辑于杰）
发动机的频率稳定性(五)
某型装甲车发动机故障诊断专家系统设计
【摘要】针对装甲车辆发动机装置特点，将嵌入式传感器采集技术与专家系统结合，研制了装甲车辆发动机故障诊断专家系统。使用证明，该系统界面友好、使用方便、诊断准确率高，具有很好的推广价值。 【关键词】传感器;专家系统;故障诊断
随着以信息技术为核心的高新技术武器装备不断装备部队，装甲车辆的发展速度更为迅猛，装备朝着通用化、系列化和模块化的方向发展。[1]装甲车辆在日常训练中使用频率高，发动机设备故障时有发生。由于装甲车辆发动机结构复杂，涉及的专业极多，而且故障原因没有确定的规律可循，给故障的诊断和排除带来了极大的困难。目前故障诊断主要依靠简易诊断仪器和一线维修人员的主观诊断法，依赖性强、自动化程度低、通用性差。
发动机专家系统技术是解决这个难题的有效方法。本文以某型装甲车辆发动机为研究对象，基于嵌入式技术与传感器检测技术，开发出一种专家系统与车载诊断技术相结合的发动机故障诊断系统，指导维修人员较迅速、准确地找出发动机故障原因，满足发动机故障诊断效率和准确性的需求。
1.发动机故障诊断专家系统总体设计
系统可分为嵌入式数据采集设备和专家系统软件两部分。
数据采集设备为标准的嵌入式系统，以安装在装甲车辆发动机上的各种传感器为基础，对车辆状态进行实时监测，对表征发动机状态参数的特征信号进行检验。传感器主要包括热电阻型温度传感器、电流型油压传感器、霍尔型转速传感器等。嵌入式控制板采集传感器数据后，通过RS232串行接口上传到专家系统软件分析处理。
图1 总体方案示意图
专家系统软件通过虚拟仪表的形式直观显示出各传感器参数，并分析处理。如特征信号超出正常范围，可根据故障现象，依据故障诊断系统存储的故障知识库，运用推理方法完成故障诊断过程，并显示在人机界面上，给维修人员以维修指导（见图1）。[2]
2.嵌入式电路设计与实现
嵌入式数据采集设备为典型的嵌入式设备，具有CPU、Flash存储器，SRAM内存、隔离电源、模拟信号调理以及放大、SWD调试接口、串行通信接口等硬件资源，可实现对传感器数据的信号隔离、放大、AD转换、存储、上传等功能。
硬件原理框图如图2所示。
图2 嵌入式硬件原理框图
2.1 车载电源电路设计
车载电子设备稳定工作，需要有稳定的供电系统。车载电源要求能够工作在更宽的输入电压、更大的电流以及更高的温度极值条件下，并且需要更高的散热效率。因此，高性能的车载电源设计是车载电子设备可靠工作的保障。
车载电源系统的应用环境比普通电源系统要复杂，因为车辆内部的电磁环境较为恶劣。车内电气设备在运行时会产生大量电磁干扰，这些干扰的频带很宽，通过传导、耦合或者辐射的方式，传播到电源系统内，进而影响到电子设备的正常工作。最恶劣的情况往往是由于车辆自身产生的干扰所产生的，如点火系统、发电机及整流器系统的干扰脉冲。对整机系统来说，必须有针对性地对电源进行净化处理。除了对干扰源的消除，最重要的是提升电源系统的抗干扰能力。常用的提升电源系统抗干扰能力的方法包括：用吸收法进行尖峰滤除，以消除正脉冲干扰，采用的器件可以是热敏电阻、TVS管等;对于负脉冲，可以采用增加电容容量，利用蓄能抵抗干扰。对于电源跌落干扰，可以增加电源的滤波电容数量。在满足成本和性能指标要求的同时，尽量选用宽压输入范围的电源芯片。
如图3所示，车载24V电源首先经过保险丝F2，可有效避免电流过大时，损坏后级电路。D1为TVS管，可对流向后端的电流分流，箝制后端电路电压，抑制脉冲干扰。C51、L16、C52构成π型滤波电路，净化后端电源。U10为宽压输入DC/DC电源，具有9～36V的宽电压输入范围，固定输出为24V，且输入输出完全隔离，工作温度范围可以达到-40度至85度。输入端的电容C50具有滤除噪声以及储能的作用，可保证电源快速跌落瞬间DC/DC电源正常工作。
2.2 AD转换电路设计
图4所示电路是一个典型的同相放大电路，目的是测量电流输出型传感器的数据。
选择运放的主要目的如下：1）阻抗变换。运放的输入电阻高，可实现源阻抗与AD采样电路的有效隔离，以高输入电阻减少对前级的影响，增大负载能力;2）其低输出电阻、瞬间大输出电流、高压摆率、快速建立时间可以满足ADC内部采样保持电路快速准确采样的需求。3）抗混叠滤波。在运放输出端添加一阶低通滤波器，既可以滤除干扰噪声，还能为AD采样提供电荷保持电路，减小AD内部电压保持电容对输入电压的影响。
图4的测量原理描述如下：4-20mA电流环的接法为两线制，一端接AGND，一端接AIN1+，4-20mA电流环经过高精度采样电阻R59后，将电流信号转换为模拟电压信号，之后经过运放电路以及RC滤波处理后，由CPU经过AD转换，将模拟量转换为数字量，供嵌入式系统存储、分析。
3.专家系统软件设计
专家系统软件负责完成故障知识数据库的建立，故障原因推理、故障解释，给出维修参考意见。原理框图如图5所示。
3.1 故障知识数据库建立
知识库用于存储领域内的原理知识、维修经验数据以及事实常识。首先通过应用工程师咨询维修领域专家，获取专业知识，之后通过人机接口更新、完善故障诊断数据库。知识库的完善要经过反复的改进与归纳，才能使设备在一定程度上达到人类专家的水平。[3]
图5 专家系统原理框图
知识库的设计是实现故障诊断系统的重要组成部分，每一个模块的运行都离不开知识库。本系统采用Access数据库来存储故障信息。利用ADO进行数据访问，采用结构化查询语言SOL进行数据查询。
针对信息的不同，建立原始知识库（包括规则知识和发动机资料知识）和推理知识库（主要为隶属度数据）两种知识库。 3.2 专家系统软件设计
专家系统是一种计算机程序，它通过收集故障知识，运用智能推理方法完成故障诊断过程。[3-4]设计该故障诊断系统的目的，就是要使计算机在该领域中起到一定的人类专家的作用，其基本思想是使计算机能够模拟某领域专家解决实际问题的工作过程，如解决问题的经验、方法和步骤等。[5]
当数据采集部分监测到发动机工况参数异常时，通过故障诊断系统的推理机制，按照一定的规则和策略进行推理，分析出故障原因的范围，并通过人机接口，为维修人员提出供参考的维修步骤和建议。
专家系统软件作为人机交互接口，除了输出故障信息以外，也接收操作者的信息，比如人工输入故障现象、添加知识库等。
专家系统软件采用面向对象的C#编程语言设计，依托微软公司的VS2010开发。在线检测界面通过虚拟仪表的形式直观显示出各传感器参数，并有故障报警提示功能。[2]
4.应用实例
以发动机转速过低为例演示系统应用。用户进入在线检测界面后，点击“检测开始”按钮，系统开始在线采集传感器数据并显示。如数据异常，则显示故障现象。用户点击“离线检测”按钮进入离线检测界面，进一步判断故障原因（见图6、图7）。
如图6、图7所示，用户在故障类别中选择“转速异常”，选择故障现象为“启动转速低于100转/分”，故障程度为明显，点击“诊断”按钮，专家系统推理出故障原因为“需要更换电平或者充电”。
5.结束语
本文针对装甲车辆发动机经常出现的各种故障，结合嵌入式传感器和专家系统技术，提出了智能故障诊断方法，设计和实现了装甲装备发动机故障诊断系统。该系统界面友好、工作稳定可靠，能够很好地满足在线监测和离线诊断的要求。应用中发现，该系统对发动机故障诊断准确率高，能为发动机故障维修人员提供有力的技术支持，可有效提高发动机故障诊断自动化与智能化水平。
参考文献
[1]李芳，田忠舜.坦克装甲车辆虚拟仪表研究[J].车辆与动力技术，2003（1）：40-46.
[2]胡文江，江杰，李杰.全数字化车辆仪表的应用研究[J].微计算机息，2006，22（12-2）：220-222.
[3]武波，马玉祥.专家系统[M].北京：北京理工大学出版，2000.
[4]吴今培，肖建华.智能故障与专家系统[M].北京：科学出版社，1997.
[5]肖云魁.汽车故障诊断学[M].北京：北京理工大学出版社，2006.
作者简介：贾伟岗（1980―），男，工学硕士，研究方向：数字电路、嵌入式系统。
http://m.zhuodaoren.com/shenghuo356705/
推荐访问:频率的稳定性ppt 频率的稳定性视频
