CN104090129B - 用于轮速传感器和目标轮的匹配性测试方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于轮速传感器和目标轮的匹配性测试方法和系统，该方法包括：使得安装在车辆的轮毂上的目标轮相对于轮速传感器旋转，以产生传感器信号；对所述传感器信号进行处理以产生传感器参数，所述传感器参数包括高电压、低电压、占空比、周期、正脉冲宽度、负脉冲宽度、齿距误差；将所述传感器参数与预设的标准参数范围进行比较；如果所述传感器参数均处于标准参数范围内，则判断合格，否则判断不合格。从而能够节约测试所需的人力和时间，并且提高测试结果的准确性。

Description

用于轮速传感器和目标轮的匹配性测试方法和系统

技术领域

本发明涉及自动控制领域，具体涉及一种用于轮速传感器和目标轮的匹配性测试方法和系统。

背景技术

防抱死制动系统(ABS)是一种具有防滑、防抱死等优点的汽车安全控制系统，其通过安装在轮毂上的目标轮和支架上轮速传感器配合产生车轮将被抱死的轮速信号，ABS系统中的控制器接收到该信号并控制调节器降低该车轮制动缸的油压、减小制动力矩，经过一段时间后再恢复原有的油压。通过不断进行的这样循环，使车轮始终处于转动状态而又有最大的制动力矩。

轮速传感器和目标轮是ABS系统的重要组成器件。

目标轮分为铁磁性目标轮和磁性目标轮，安装在轮毂上，车辆行驶时跟着轮毂的内圈一起转动，目标轮转动用于轮速传感器产生车轮速度信号。

轮速传感器是汽车防抱死制动系统中获取测量参数的关键器件之一，通过和目标轮配合产生车轮转速信号，并将该信号发送到ABS系统中，由ABS系统判断车轮状态并进行相应的调节，从而能够保证汽车行驶安全。

为了确保通过轮速传感器和目标轮配合能为ABS提供正确的轮速信号，必须在设计验证阶段对轮速传感器与目标轮做匹配性测试。

目前，采用下述方法来评测轮速传感器与目标轮。

通常，在测试过程中借用示波器自身带有的信号参数测量功能进行测试。具体测试过程是：首先，由操作人员手动选择被测传感器信号；然后，在示波器的参数测量界面手动选择轮速传感器需要测量的参数；再然后，人为判断测量结果是否正确；最后，用示波器保存测量结果或手工记录测试结果。

此方法虽然可以实现对被测传感器信号的测试，但是，在实际应用中其不可避免地存在下述缺陷：

第一，需要手动选择测量参数。由于此方法借助示波器参数测量功能来实现轮速传感器参数测量，然而，在实际工作中不是所有示波器提供测量参数都是轮速传感器需要的，这样就需要手动选择轮速传感器所需要测量的参数，因而也就难以节省测试时间。

第二，测量的参数有限。由于示波器自身带有的信号参数测量功能不是专门用于轮速传感器参数测试的，因而并不能实现对所有需要测试的传感器参数进行测试，在实际应用中会出现下述情况：需要测量齿距误差时，而示波器没有提供此参数的测量功能；需要测量磁感应强度时，示波器不能对信号进行公式转换并计算结果。因而，使得此方法的参数测量有限，不能很好地反映出轮速传感器与目标轮的匹配性。

第三，测量结果保存繁琐。由于保存测试结果时需要借助示波器自身带有的保存功能，然而，在实际工作过程中，需要每次将数据保存为单独的文件，并且保存在示波器内，并且还需要手动拷贝到计算机中来记录和整理所有数据文件。因而，此方法的保存非常繁琐。

发明内容

由于现有技术中没有专门针对轮速传感器和目标轮的匹配性的测试方法和系统，现有的仅凭通用的示波器来测试轮速传感器和目标轮的匹配性的方法费时费力且测量参数有限，本发明提供了一种能够便捷、高效且自动进行的用于轮速传感器和目标轮的匹配性测试方法和系统。

本发明提供一种用于轮速传感器和目标轮的匹配性测试方法，该方法包括：

使得安装在车辆的轮毂上的目标轮相对于轮速传感器旋转，以产生传感器信号；

对所述传感器信号进行处理以产生传感器参数，所述传感器参数包括高电压、低电压、占空比、周期、正脉冲宽度、负脉冲宽度、齿距误差；

将所述传感器参数与预设的标准参数范围进行比较；

如果所述传感器参数均处于标准参数范围内，则判断所述轮速传感器和目标轮合格，否则判断不合格。

本发明还提供一种用于轮速传感器和目标轮的匹配性测试系统，该系统包括：

驱动单元，用于使得安装在车辆的轮毂上的目标轮相对于轮速传感器旋转，以产生传感器信号；

处理单元，用于对所述传感器信号进行处理以产生传感器参数，所述传感器参数包括高电压、低电压、占空比、周期、正脉冲宽度、负脉冲宽度、齿距误差；

比较单元，用于将所述传感器参数与预设的标准参数范围进行比较；

判断单元，用于在所述传感器参数均处于标准参数范围内的情况下，判断所述轮速传感器和目标轮合格，否则判断不合格。

从而本发明专门针对轮速传感器和目标轮提供了用于测试其匹配性的方法和系统，操作人员不需要经过繁杂的手动选择，就能方便、快捷、准确地知道轮速传感器和目标轮是否合格，进而得知其能否正确地反映出轮速，以在ABS中有效地投入使用。

附图说明

通过阅读下面结合附图对本发明具体实施例的说明，本发明的上述及其他特征和优点将变得更加明显。其中：

图1是根据本发明提供的用于轮速传感器和目标轮的匹配性测试方法的一个实施例的流程图；

图2示意性地示出了根据本发明的一个实施例的用于采集信号的设置过程；

图3示意性地示出了根据本发明的一个实施例的计算传感器参数的顺序图；

图4示意性地示出了根据本发明的一个实施例的传感器参数的显示界面；以及

图5是根据本发明提供的用于轮速传感器和目标轮的匹配性测试系统的框图。

具体实施方式

下面结合附图来对本发明的实施例进行详细描述。

本发明提供一种用于轮速传感器和目标轮的匹配性测试方法，如图1所示，该方法包括：

步骤110，使得安装在车辆的轮毂上的目标轮相对于轮速传感器旋转，以产生传感器信号。目标轮旋转驱动传感器输出方波信号。其中目标轮可以分为铁磁性目标轮和磁性目标轮；轮速传感器根据其芯片类型可以分为霍尔传感器和磁阻传感器。通过GPIB连接示波器与计算机，在示波器上采集传感器方波信号并发送到计算机。

步骤120，对所述传感器的传感器信号进行处理以产生传感器参数，所述传感器参数包括高电压、低电压、占空比、周期、正脉冲宽度、负脉冲宽度、齿距误差。其中可以由例如计算机中的Labview程序计算传感器信号参数。

步骤130，将所述传感器参数与预设的标准参数范围进行比较；测量信号参数。其中预设的标准参数范围可以是预先设定好的包括针对高电压、低电压、占空比、周期、正脉冲宽度、负脉冲宽度、齿距误差等在内的各个传感器参数的各个标准参数范围。

步骤140，根据轮速传感器参数标准判断评测结果，如果所述传感器参数均处于标准参数范围内，则在步骤150判断所述轮速传感器和目标轮合格，否则如果所述传感器参数中的一项或多项不在标准参数范围内，则在步骤160判断不合格。

从而不需要操作员手动选择参数，就能得知轮速传感器和目标轮是否合格，大大节约了测试所需的人力和时间，并且由于测试的参数更多，提高了测试结果的准确性。

根据一种实施方式，当所述目标轮为铁磁性目标轮时，使得目标轮相对于轮速传感器旋转，以产生传感器信号的步骤包括：通过位于所述传感器的背面的永磁体产生工作磁场，从而在目标轮相对于轮速传感器旋转时，产生传感器信号。其中传感器的正面是面向目标轮的，传感器的背面是相对于永磁体、远离永磁体的一侧。

根据一种实施方式，高电压为脉冲(对应于方波)或瞬态波形到最高状态时的电平，低电压为脉冲或瞬态波形达到最低状态时的电平，周期为相邻两次同方向穿过中间参考电平的时间间隔，脉冲宽度是脉冲序号指定的脉冲最早两次与中间参考电平相交的时间之差，

占空比依据脉冲极性的不同由以下公式计算：或

齿距误差由脉冲序号指定的脉冲周期根据以下公式计算：其中n＝1，2，…，N，N为大于2的正整数，Tn为第n个周期的长度，Tavg为周期的平均值。

根据一种实施方式，当所述轮速传感器为磁阻传感器时，所述传感器参数还包括磁感应强度、以及在目标轮的齿轮转动周期内出现的脉冲个数超过齿轮的齿的个数时所述轮速传感器与所述目标轮之间的距离(也就是出现flipping现象时的空气间隙)，其中磁感应强度根据以下公式计算：其中Ipeak为电流峰值，由公式计算，其中Upeak为测量到的电压峰值(例如对应由示波器显示的电压正弦波的峰值)，电阻值是已知的。其中，可以监视在目标轮的齿轮转动周期内出现的脉冲个数是否超过齿轮的齿的个数，如果超过则判断出现了flipping现象，否则未出现flipping现象，接下来判断出现flipping现象时轮速传感器与目标轮之间的距离(也称为空气间隙)是否小于正常工作时的空气间隙，该正常工作时的空气间隙可以是用户预先设定好的，如果轮速传感器与目标轮之间的距离不小于正常工作时的空气间隙，则判断所述轮速传感器和目标轮不合格。

可选地，可以根据需要选择根据传感器参数中的高电压、低电压、占空比、周期、正脉冲宽度、负脉冲宽度、齿距误差、磁感应强度、以及在目标轮的齿轮转动周期内出现的脉冲个数超过齿轮的齿的个数时所述轮速传感器与所述目标轮之间的距离中的任一者中的一项或多项是否处于标准参数范围内来判断轮速传感器和目标轮是否合格。

根据一种实施方式，本发明提供的用于轮速传感器和目标轮的匹配性测试方法还包括在使得目标轮相对于轮速传感器旋转，以产生传感器信号的步骤之后：

将所述传感器信号处理成方波信号。

优选地，本发明提供的用于轮速传感器和目标轮的匹配性测试方法还可以包括：步骤170，在判断合格的情况下存储所述传感器参数和测试结果，将传感器参数和评测结果保存在计算机本地文件中；以及

步骤180，在判断不合格的情况下输出不合格提示，从而操作人员可以根据需要决定对轮速传感器和目标轮进行调整、修复或废弃等处理。

可选地，可以显示出具体的传感器参数以及是否出现了flipping现象，以便操作人员参考。

下面根据被测轮速传感器和被测目标轮类型的不同，分别说明如何在被测传感器中产生方波信号、以及进行参数测试的具体过程。

第一种情况：轮速传感器为霍尔传感器，选择铁磁性目标轮为被测目标轮。具体测试过程为：

首先，由于被测目标轮为铁磁性目标轮而被测轮速传感器为霍尔传感器，则需要通过放置在霍尔传感器背面的永磁体产生工作磁场，被测铁磁性目标轮在霍尔传感器正面旋转，在霍尔传感器内部产生交变的传感器信号，经过霍尔传感器内部的电路处理，转换为方波信号输出。

然后，示波器采集传感器方波信号并通过GPIB发送到计算机处理。这样，就可以在例如基于Labview的程序中计算参数结果。由于轮速传感器是霍尔传感器，测量参数包括高电压、低电压、占空比、周期、正脉冲宽度、负脉冲宽度、齿距误差，而无需评测磁感应强度和出现flipping现象时的空气间隙。

最后，根据轮速传感器参数标准判断评测结果；如果传感器参数超出了预设的标准参数范围，评测系统提示结果不合格，如果评测结果在预设的标准参数范围内，评测系统提示结果合格、并在计算机本地文件中保存传感器参数和测试结果。

下面举例说明如何采集传感器信号，并进行参数测量。

图2是本发明的传感器信号采集设置过程图。具体过程为：

在210，根据例如通用接口总线(GPIB)地址连接示波器，初始化设置，重置端口设置为false；

在220，设置示波器为自动设置模式；

在230，设置采样模式为高分辨率；

在240，设置触发模式为4通道上升沿触发；

在250，循环读取1通道波形数据，最大时间设置为10000毫秒。

从而可以读出传感器信号对应的方波形式的脉冲信号，以待进一步的处理操作。

图3是本发明的评测系统信号参数计算传感器参数的顺序图。具体过程为：

幅值和电平测量。输入端：信号接入端连接1通道波形数据；状态设置为默认。参数输出端：高状态电平返回脉冲或瞬态波形到最高状态时的电平；低状态电平返回脉冲或瞬态波形达到最低状态时的电平。

脉冲测量。输入端：信号接入端连接1通道波形数据，导出模式设置为默认；脉冲序号循环输入被测目标轮齿数从起始至末端；极性设置为高状态；参考电平设置为默认；百分比电平设置为默认。参数输出端：周期返回相邻两次同方向穿过中间参考电平的时间间隔，以秒为单位；脉冲宽度是脉冲序号指定的脉冲最早两次与中间参考电平相交的时间之差，以秒为单位；占空比是依据方波中的脉冲极性的不同(即方波中对应的脉冲是高脉冲还是低脉冲)，由公式或来计算。

齿距误差。由脉冲序号指定的脉冲周期根据公式来计算。

磁感应强度。由高低状态电平值根据公式来计算其中计算，Upeak为测量到的电压峰值。

其中用虚线框表示的磁感应强度和出现flipping现象时的空气间隙是可选的，在采用霍尔传感器时不需要计算，在采用磁阻传感器时可以根据选择是否需要计算。

当然，也可以根据需要按照其他顺序来计算传感器参数，或者只计算上述传感器参数的一部分而不是所有的传感器参数。

最后，根据例如如图4所示的显示界面显示的轮速传感器参数标准判断结果；如果评测结果超出标准，评测系统提示结果不合格，如果评测结果在标准范围内，评测系统提示结果合格。传感器参数和测试结果保存在计算机本地文件中。

第二种情况：轮速传感器为霍尔传感器，选择磁性目标轮为被测目标轮。具体测试过程为：

首先，由于被测目标轮为磁性目标轮而被测轮速传感器为霍尔传感器，则被测磁性目标轮在霍尔传感器正面旋转，在霍尔传感器内部产生交变的传感器信号，经过霍尔传感器内部的电路处理，转换为方波信号输出。

然后，示波器采集传感器的方波信号并通过GPIB发送到计算机处理。这样，就可以在Labview程序中计算参数结果。由于轮速传感器是霍尔传感器、测量参数包括高电压、低电压、占空比、周期、正脉冲宽度、负脉冲宽度、齿距误差，而无需评测磁感应强度和出现flipping现象时的空气间隙。

最后，根据轮速传感器参数标准判断评测结果；如果评测结果超出了预设的标准参数范围，评测系统提示结果不合格，如果评测结果在预设的标准参数范围内，评测系统提示结果合格，并在计算机本地文件中保存传感器参数和测试结果。

第三种情况：轮速传感器为磁阻传感器，选择铁磁性目标轮为被测目标轮。具体测试过程为：

首先，由于被测目标轮为铁磁性目标轮而被测轮速传感器为磁阻传感器，则需要通过放置在磁阻传感器背面的永磁体产生工作磁场，被测铁磁性目标轮在磁阻传感器正面旋转，在磁阻传感器内部产生交变的传感器信号，经过磁阻传感器内部电路处理，转换为方波信号输出。

然后，示波器采集传感器方波信号并通过GPIB发送到计算机处理。这样，就可以在Labview程序中计算参数结果。由于是磁阻传感器、测量参数包括高电压、低电压、占空比、周期、正脉冲宽度、负脉冲宽度、齿距误差，还包括磁感应强度、出现flipping现象时的空气间隙。

最后，根据轮速传感器参数标准判断评测结果；如果评测结果超出了预设的标准参数范围，评测系统提示结果不合格，如果评测结果在预设的标准参数范围内，评测系统提示结果合格，并在计算机本地文件中保存传感器参数和测试结果。

第四种情况：轮速传感器为磁阻传感器，选择磁性目标轮为被测目标轮。具体测试过程为：

首先，由于被测目标轮为磁性目标轮而被测轮速传感器为磁阻传感器，则被测磁性目标轮在磁阻传感器正面旋转，在磁阻传感器内部产生交变的传感器信号，经过磁阻传感器内部的电路处理，转换为方波信号输出。

然后，示波器采集传感器方波信号并通过GPIB发送到计算机处理。这样，就可以在Labview程序中计算传感器参数。由于轮速传感器是磁阻传感器，测量参数包括高电压、低电压、占空比、周期、正脉冲宽度、负脉冲宽度、齿距误差，还包括磁感应强度、以及出现flipping现象时的空气间隙。

最后，根据轮速传感器参数标准判断评测结果；如果评测结果超出预设的标准参数范围，评测系统提示结果不合格，如果评测结果在预设的标准参数范围内，评测系统提示结果合格，并在计算机本地文件中保存传感器参数和测试结果。

本发明还提供一种用于轮速传感器和目标轮的匹配性测试系统，如图5所示，该系统包括：

驱动单元510，用于使得安装在车辆的轮毂上的目标轮相对于轮速传感器旋转，以产生传感器信号；

处理单元520，用于对所述传感器信号进行处理以产生传感器参数，所述传感器参数包括高电压、低电压、占空比、周期、正脉冲宽度、负脉冲宽度、齿距误差；

比较单元530，用于将所述传感器参数与预设的标准参数范围进行比较；

判断单元540，用于在所述传感器参数均处于标准参数范围的情况下，判断所述轮速传感器和目标轮合格，否则判断不合格。

根据一种实施方式，所述轮速传感器为霍尔传感器或磁阻传感器，所述目标轮为磁性目标轮或铁磁性目标轮。

根据一种实施方式，所述驱动单元510用于当所述目标轮为铁磁性目标轮时，通过位于所述传感器的背面的永磁体产生工作磁场，从而使得在目标轮相对于轮速传感器旋转时，产生传感器信号。

根据一种实施方式，高电压为脉冲或瞬态波形到最高状态时的电平，低电压为脉冲或瞬态波形达到最低状态时的电平，周期为相邻两次同方向穿过中间参考电平的时间间隔，脉冲宽度是脉冲序号指定的脉冲最早两次与中间参考电平相交的时间之差，

占空比依据脉冲极性的不同由以下公式计算：或

齿距误差由脉冲序号指定的脉冲周期根据以下公式计算：其中n＝1，2，…，N，N为大于2的正整数，Tn为第n个周期的长度，Tavg为周期的平均值。

根据一种实施方式，当所述轮速传感器为磁阻传感器时，所述传感器参数还包括磁感应强度、以及在目标轮的齿轮转动周期内出现的脉冲个数超过齿轮的齿的个数时所述轮速传感器与所述目标轮之间的距离，其中磁感应强度根据以下公式计算：其中Ipeak为电流峰值，由公式计算，其中Upeak为测量到的电压峰值。

根据一种实施方式，所述处理单元520还用于：将所述传感器信号处理成方波信号。

优选地，本发明还提供的用于轮速传感器和目标轮的匹配性测试系统还可以包括：

存储单元550，用于在判断合格的情况下存储所述传感器参数和测试结果；以及

提示单元560，用于在判断不合格的情况下提示不合格。

可选地，可以由提示单元560显示出具体的传感器参数，以便操作人员参考。

从而专门针对轮速传感器和目标轮提供了用于测试其匹配性的方法和系统，操作人员不需要经过繁杂的手动选择，就能方便、快捷、准确地知道轮速传感器和目标轮是否合格，进而得知其能否正确地反映出轮速，以在ABS中有效地投入使用。

以上虽然通过一些示例性的实施例对本发明提供的用于防止篡改车辆里程的方法和系统进行了详细的描述，但是以上这些实施例并不是穷举的，本领域技术人员可以在本发明的精神和范围内实现各种变化和修改。因此，本发明并不限于这些实施例，本发明的范围仅由所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种用于轮速传感器和目标轮的匹配性测试方法，该方法包括：

使得安装在车辆的轮毂上的目标轮相对于轮速传感器旋转，以产生传感器信号；

对所述传感器信号进行处理以产生传感器参数，所述轮速传感器为霍尔传感器或磁阻传感器，当所述轮速传感器为霍尔传感器时，所述传感器参数包括高电压、低电压、占空比、周期、正脉冲宽度、负脉冲宽度、齿距误差；其中周期为相邻两次同方向穿过中间参考电平的时间间隔，脉冲宽度是脉冲序号指定的脉冲最早两次与中间参考电平相交的时间之差，齿距误差由脉冲序号指定的脉冲周期根据以下公式计算：其中n＝1，2，…，N，N为大于2的正整数，Tn为第n个周期的长度，Tavg为周期的平均值；当所述轮速传感器为磁阻传感器时，所述传感器参数还包括磁感应强度、以及在目标轮的齿轮转动周期内出现的脉冲个数超过齿轮的齿的个数时所述轮速传感器与所述目标轮之间的距离，其中磁感应强度根据以下公式计算：其中Ipeak为电流峰值，由公式计算，其中Upeak为测量到的电压峰值；

将所述传感器参数与预设的标准参数范围进行比较；

如果所述传感器参数均处于标准参数范围内，则判断所述轮速传感器和目标轮合格，否则判断不合格。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述目标轮为磁性目标轮。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述目标轮为铁磁性目标轮，使得目标轮相对于轮速传感器旋转，以产生传感器信号的步骤包括：

通过位于所述传感器的背面的永磁体产生工作磁场，从而在目标轮相对于轮速传感器旋转时，产生传感器信号。

4.根据权利要求1所述的方法，其中高电压为脉冲或瞬态波形到最高状态时的电平，低电压为脉冲或瞬态波形达到最低状态时的电平，

占空比依据脉冲极性的不同由以下公式计算：或

5.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括在使得目标轮相对于轮速传感器旋转，以产生传感器信号的步骤之后：

将所述传感器信号处理成方波信号。

6.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括：

在判断合格的情况下存储所述传感器参数和测试结果，在判断不合格的情况下输出不合格提示。

7.一种用于轮速传感器和目标轮的匹配性测试系统，该系统包括：

驱动单元，用于使得安装在车辆的轮毂上的目标轮相对于轮速传感器旋转，以产生传感器信号；

处理单元，用于对所述传感器信号进行处理以产生传感器参数，所述轮速传感器为霍尔传感器或磁阻传感器，当所述轮速传感器为霍尔传感器时，所述传感器参数包括高电压、低电压、占空比、周期、正脉冲宽度、负脉冲宽度、齿距误差；其中，周期为相邻两次同方向穿过中间参考电平的时间间隔，脉冲宽度是脉冲序号指定的脉冲最早两次与中间参考电平相交的时间之差，齿距误差由脉冲序号指定的脉冲周期根据以下公式计算：其中n＝1，2，…，N，N为大于2的正整数，Tn为第n个周期的长度，Tavg为周期的平均值；当所述轮速传感器为磁阻传感器时，所述传感器参数还包括磁感应强度、以及在目标轮的齿轮转动周期内出现的脉冲个数超过齿轮的齿的个数时所述轮速传感器与所述目标轮之间的距离，其中磁感应强度根据以下公式计算：其中Ipeak为电流峰值，由公式计算，其中Upeak为测量到的电压峰值；

比较单元，用于将所述传感器参数与预设的标准参数范围进行比较；

判断单元，用于在所述传感器参数均处于标准参数范围的情况下，判断所述轮速传感器和目标轮合格，否则判断不合格。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述目标轮为磁性目标轮。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述目标轮为铁磁性目标轮，所述驱动单元用于通过位于所述传感器的背面的永磁体产生工作磁场，从而使得在目标轮相对于轮速传感器旋转时，产生传感器信号。

10.根据权利要求7所述的系统，其中高电压为脉冲或瞬态波形到最高状态时的电平，低电压为脉冲或瞬态波形达到最低状态时的电平，

占空比依据脉冲极性的不同由以下公式计算：或

11.根据权利要求7所述的系统，其中所述处理单元还用于：将所述传感器信号处理成方波信号。

12.根据权利要求7所述的系统，该系统还包括：

存储单元，用于在判断合格的情况下存储所述传感器参数和测试结果；以及

提示单元，用于在判断不合格的情况下提示不合格。