CN106442888A - 汽车环保排气污染物检测用底盘测功机综合校准系统 - Google Patents
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Abstract
汽车环保排气污染物检测用底盘测功机综合校准系统由硬件系统与软件系统组成，硬件系统由检测用笔记本电脑、单片机晶振、硬件校准模块、测速滚轮、编码器、电磁铁底座、插座连接板、扭力输入电缆组成；软件系统：由校准软件系统即软件校准模块、Grid++Report报表系统、Access数据库 Loadres图表库组成。从检测的第一步开始到检测结果报告的自动生成，检测业务的结束到检测结果报告的随时调用、查阅，完全实现了自动化、智能化在线环保设备的检测、校准，保障实现科学、合理的校准与量值溯源。对汽车环保排气污染物检测用底盘测功机的综合技术指标进行精准的综合校准、校准，达到满足国家标准、规范要求的环保排放检测系统的高准确度和静态、动态计量检测。
Description
技术领域
汽车环保排气污染物检测用底盘测功机综合校准系统属于环境保护的机动车尾气排放治理检测技术领域。
技术背景
随着我国汽车工业的高速发展，近年来我国机动车产量和保有量迅速增长，全国车辆总数的不断膨胀，伴随而来的机动车排气污染物已成一些大城市的第一大空气污染源，直接关系到人民群众生命健康。全国开始逐步向欧洲Ⅳ号机动车的尾气排气污染物标准过渡，随着《中华人民共和国大气污染防治法》的颁布，对于环保排气污染物测量国家发布了GB 18285-2005《点燃式发动机汽车排气污染物排气污染物限值和测量方法》，给出了点燃式发动机稳态工况法（ASM）、简易瞬态工况法(VMAS)测试方法。GB 3847-2005《车用压燃式发动机和压燃式发动机汽车排气烟度排气污染物限值和测量方法》，给出了压燃式发动机汽车加载减速法（Lug－Down）检测方法。在加载测量车辆排气污染物指标时，使用汽车环保排气污染物检测用底盘测功机来加载模拟不同的机动车工况，即模拟不同的标准污染源，与此同时由气体分析仪对不同工况下的尾气排放进行记录。而汽车环保排气污染物检测用底盘测功机加载功率准不准，工况法准不准，即加载的力、速度、时间的“精准拟合”准不准，只能通过综合技术指标的在线加载滑行校准来实现精准的动态计量，使这些综合技术指标符合国家标准及计量技术规范的要求，满足国家标准、规范要求的环保排放检测系统的高准确度和静态、动态计量检测。
汽车环保排气污染物检测用底盘测功机的量值溯源检定/校准依据的计量技术规范为JJF1221-2009 《汽车排气污染物检测用底盘测功机》，其主要技术指标为主滚筒直径误差、主滚筒径向圆跳动量、前后滚筒内侧母线平行度、主滚筒线速度误差、扭力零值漂移、扭力示值误差、重复性、回程误差、基本惯量误差、内部损耗功率、恒载荷加载滑行时间、变载荷加载滑行时间、加载响应时间等，相对于许多单一的力值、速度值和几何量值检定、校准规范，JJF1221-2009规范所规定的计量技术指标是动态和静态相结合的一系列复杂的、高精度综合性能指标。目前，市场上缺少一种能专业综合检测、校准上述计量性能指标的计量标准仪器设备，即综合校准系统，汽车环保排气污染物检测用底盘测功机综合校准系统研究与开发为上述综合计量技术指标的量值溯源（检测、校准）提供技术保障和测量手段。
发明内容
本发明是通过这样的方案实现发明目的的：
汽车环保排气污染物检测用底盘测功机综合校准系统由硬件系统与软件系统组成，其特征是：硬件系统由检测用笔记本电脑、单片机晶振、硬件校准模块、测速滚轮、编码器、电磁铁底座、插座连接板、扭力输入电缆组成；软件系统：由校准软件系统即软件校准模块、Grid++Report报表系统、 Access数据库 Loadres图表库组成。
所述的所述汽车环保排气污染物检测用底盘测功机综合校准系统，其特征是：硬件系统各部件相互连接，作用互补：检测用笔记本电脑，用于运行综合校准系统，并将数据保存至计算机数据库中；单片机、硬件校准模块，即校准装置主体，用于各种模拟信号的采集、输入、处理、发送，以测量车速、扭力及时间；测速滚轮，紧靠在底盘测功机滚筒上，滚筒转动时，通过测量测速滚轮的转速，获得滚筒实际转速；编码器，采集到底盘测功机的滚筒速度信号后输出至硬件校准模块；电磁铁底座，用于安装测速滚轮，可通过开关控制电磁铁闭合，将底座固定于底盘测功机上；扭力输入电缆，用于连接测功机扭力输出测量点；线缆为三路输入，可实现测功机的三通道扭力输入；插座连接板，用于各电路供电，在校准装置主体上安装插座连接板，便于连接各信号源及电源。
所述的所述汽车环保排气污染物检测用底盘测功机综合校准系统，其特征是：所述汽车环保排气污染物检测用底盘测功机综合校准系统软件系统各部分相互连接，作用互补：校准软件系统由两大设备设置及管理模块及三大校准系统模块组成；两大设备设置及管理模块包括：串口管理模块，具有设置正确的串口参数，连接通信作用；标定管理模块，具有扭力、速度、时间的标定功能；三大校准系统模块包括：信息管理模块，具有输入测功机综合信息功能；项目管理模块，具有底盘测功机的静态计量技术指标，包括：主滚筒直径误差、主滚筒径向圆跳动量、前后滚筒内侧母线平行度、扭力零值漂移、扭力示值误差、重复性、回程误差；动态计量技术指标，包括：主滚筒线速度误差、基本惯量误差、内部损耗功率、恒载荷加载滑行时间、变载荷加载滑行时间、加载响应时间各个分项目综合校准模块；报表管理模块，具有访问Access数据库随时随机调用查询报告单、数据的功能；整个校准软件系统，具有静态检测信息、数据录入、动态检测数据自动采集、运算结果自动生成、检测数据自动结果判定、检测报告、检测结果自动生成表单、图表、自动保存数据库结果、自动调用查阅数据库检测记录等功能；
Grid++Report报表系统：Grid++Report报表系统编辑报表格式、自动生成及调用报表——根据国家标准、规范要求，进入Grid++Report报表系统自定义编辑报表格式，在综合校准、校准结束后，报表系统自动生成报告单，可在校准模块中调用报表，打印报表；
Access数据库：数据库综合校准/测试信息访问——进入报表模块，访问Access数据库随时随机调用查询报告单、数据；
Loadres图表库：Loadres图表库图表自动生成及调用——根据测试结果，实时自动绘出响应时间图表曲线，保存在Loadres图表库中，在报表查询中可以图像、数据一并调用，也可单独访问Loadres图表库以获得图表，进行数据分析。
所述的所述汽车环保排气污染物检测用底盘测功机综合校准系统，其特征是：所述汽车环保排气污染物检测用底盘测功机综合校准系统的检测用笔记本电脑安装基于VC++开发环境的综合校准系统校准软件、Grid++Report报表系统、Access数据库、Loadres图表库、window XP及以上操作系统，具备标准设备速度、扭力、时间自校准模块、校准项目软件操作模块、数据库模块、报表模块、图表模块，具有静态检测信息、数据录入、动态检测数据自动采集、运算结果自动生成、检测数据自动结果判定、检测报告、检测结果自动生成表单、图表、自动保存数据库结果、自动调用查阅数据库检测记录等功能，单片机晶振和硬件校准模块具有动态检测数据自动采集、自动处理运算等功能；测速滚轮、编码器、扭力输入电缆具有信号采集、测量功能。
所述的所述汽车环保排气污染物检测用底盘测功机综合校准系统，其特征是：汽车环保排气污染物检测用底盘测功机综合校准系统的单片机晶振、硬件校准模块、扭力输入电缆通过插座连接板及连接电缆与检测用笔记本电脑、测速滚轮、编码器以RS232串口通信方式联通通信。
所述的所述汽车环保排气污染物检测用底盘测功机综合校准系统，其特征是：所述汽车环保排气污染物检测用底盘测功机综合校准系统具体的工作原理及动作过程如下：
在静态环境下，计量技术指标，包括主滚筒直径误差、主滚筒径向圆跳动量、前后滚筒内侧母线平行度、扭力零值漂移、扭力示值误差、重复性、回程误差的测量：使用专用测量设备对上述静态计量技术指标项目校准后，将检测数据录入笔记本电脑相应软件校准项目模块后，自动生成运算结果、自动进行结果判定、自动生成检测报告、检测结果、自动保存数据库结果、自动调用查阅数据库检测记录；
在有速度状态下的测量：测速滚轮、编码器通过电磁铁底座固定在底盘测功机台体侧面框架上，同时测速滚轮紧靠在底盘测功机的滚筒上母线位置，测速滚轮、编码器采集到底盘测功机的滚筒速度信号后输出至硬件校准模块，硬件校准模块根据转动频率F、旋转编码器的线数n和滚轮直径D，计算滚筒的实际速度，再由单片机晶振传输给安装有基于VC++开发环境的校准软件即软件校准模块、检测用笔记本电脑，校准软件调用线速度误差子模块自动采集速度、自动运算结果、检测数据自动结果判定、检测报告、检测结果自动生成表单、图表、自动保存数据库结果、自动调用查阅数据库检测记录；
在有扭力动态环境下单采集测量：底盘测功机输出的扭力信号即为底盘测功机中的扭力传感器的输出信号，此信号是随扭力变化而变化的模拟电压值。通过将综合校准系统连接到底盘测功机的扭力输出端子，即可实时采集扭力传感器输出电压，综合校准系统实时采集到扭力信号后，通过将模拟电压值转化成数字量的AD转换，再根据扭力与电压的线性关系，计算出实际扭力值，以便于系统计算使用；
对时间的测量：由笔记本电脑即上位机直接发出模块校准检测命令，经由RS232串口通信发送至单片机晶振，下位机开始计时，取单片机晶振时钟，再实时将测得时间经由RS232串口通信传回至笔记本电脑，校准软件调用各校准项目子模块自动采集时间、自动运算结果、检测数据自动结果判定、检测报告、检测结果自动生成表单、图表、自动保存数据库结果、自动调用查阅数据库检测记录；
对动态计量技术指标的测量：即基本惯量误差、内部损耗功率、恒载荷加载滑行时间、变载荷加载滑行时间、加载响应时间的测量，在检测用笔记本电脑上，选取上述项目对应软件校准模块，选择开始测试，校准软件系统会自动按照JJF1221-2009规范规定的模型公式，将速度测量、扭力动态采集、时间测量到的数据、信号协调动作，将速度点、扭力值点、设定时间点精确结合来精准测量出基本惯量误差、内部损耗功率、恒载荷加载滑行时间、变载荷加载滑行时间、加载响应时间。测试完毕后，实时自动生成运算结果、自动进行结果判定、自动生成检测报告、表单、图表、检测结果、自动保存数据库结果、自动调用查阅数据库检测记录。并绘制出相应图标、曲线、数据走向。
所述的所述汽车环保排气污染物检测用底盘测功机综合校准系统，其特征是：汽车环保排气污染物检测用底盘测功机综合校准系统具体操作是这样进行的：当对汽车环保排气污染物检测用底盘测功机开始进行综合校准校准时，第1步，开始测试,连接设备;第2步，设置正确的串口参数,判断设备通信是否正常，正常是YES，如不正常则是NO，返回；第3步进行串口参数重新设置，再判断设备通信是否正常，正常是YES，则执行第4步，写入设备参数，执行第5步，进行扭力、速度、时间标定，执行第6步，判断扭力、速度、时间标定是否合格，如不合格判定NO，进行设备故障诊断排除，继续执行第5步，如合格判定YES，继续执行第7步，输入测功机信息，继续执行第8步，进行滚筒直径误差校准、滚筒径向圆跳动量校准、前后滚筒内侧母线平行度校准、线速度误差校准、扭力零值漂移校准、扭力示值误差校准，上述校准完毕后，执行第9步，判断校准是否合格，如不合格判定NO，进行设备调整，设备调整后继续执行第8步，如合格，继续执行第10步进行基本惯量测试，基本惯量测试完毕后执行第11步，判断测试是否合格，如不合格判定NO，进行设备调整，设备调整后继续执行第10步，如合格继续执行第12步，进行内部损耗功率测试，内部损耗功率测试完毕后执行第13步，判断测试是否合格，如不合格判定NO，进行设备调整，设备调整后继续执行第12步，如合格继续执行第14步，进行加载响应时间测试，加载响应时间测试完毕后执行第15步，判断测试是否合格，如不合格判定NO，进行设备调整，设备调整后继续执行第14步，如合格继续执行第16步，进行恒载荷滑行时间测试，恒载荷滑行时间测试完毕后执行第17步，判断测试是否合格，如不合格判定NO，进行设备调整，设备调整后继续执行第16步，如合格继续执行第18步进行变载荷滑行时间测试，变载荷滑行时间测试完毕后执行第19步，判断测试是否合格，如不合格判定NO，进行设备调整，设备调整后继续执行第18步，如合格继续执行第20步，自动生成报告单，自动生成报告单后可执行第21步进入报表模块，访问Access数据库随时随机调用查询报告单，也可继续执行第22步，打印报告单，完毕后进入第23步，测试结束。
汽车环保排气污染物检测用底盘测功机综合校准系统解决的问题：1解决了精确检测、校准汽车环保排气污染物检测用底盘测功机的静态计量技术指标与动态计量技术指标的问题；静态计量技术指标包括：主滚筒直径误差、主滚筒径向圆跳动量、前后滚筒内侧母线平行度、扭力零值漂移、扭力示值误差、重复性、回程误差；动态计量技术指标包括：主滚筒线速度误差、基本惯量误差、内部损耗功率、恒载荷加载滑行时间、变载荷加载滑行时间、加载响应时间；2解决了普通测量设备无法采集扭力信号值，进而代入JJF1221-2009规范规定的模型公式，精准检测出基本惯量的问题；3解决了普通测量设备无法采集扭力信号值，进而按扭力值点、速度点、设定时间点精确结合来精准测量出加载响应时间的问题；4解决了普通测量设备无法实现静态检测数据录入、动态检测数据自动采集、自动生成运算结果、自动进行结果判定、自动生成检测报告、检测结果、自动保存数据库结果、自动调用查阅检测记录等功能的问题。
从检测的第一步开始到检测结果报告的自动生成，检测业务的结束到检测结果报告的随时调用、查阅，完全实现了自动化、智能化在线环保设备的检测、校准，保障实现科学、合理的校准与量值溯源。
汽车环保排气污染物检测用底盘测功机综合校准系统的校准项目：
附图说明
图1是测速滚轮、编码器、电磁铁底座与底盘测功机滚筒和底盘测功机台架的连接安装图。具体连接组成部分如下：
1测速靠轮与编码器同轴安装；2电磁铁底座；3底座电源开关；4底盘测功机滚筒；5底盘测功机台架。
图2是插座连接板。具体组成部分如下：
6开关：用于综合校准装置电源的开关；7电源插座：用于综合校准装置电源的插座；8底座电源：用于向底座电磁铁供电，电磁铁在通电的情况下，将产生200kg的吸力，可有效地紧固在底盘测功机上；9通讯接口：用于将数据输出至校准检测系统。可通过串口通讯电缆分别将单片机晶振、硬件校准模块和带有RS-232接口的检测用笔记本电脑连接；10转速：接收来自测速滚轮的脉冲信号；11扭力：接收来自底盘测功机的扭力输出信号；12 BNC：用于校准装置的滑行时间测量准确性的检定；可通过BNC同轴电缆将测量模块和检定使用的信号发生器连接。
图3是系统流程图1。具体组成部分如下：
13开始测试；14连接设备，设置正确的串口参数；15系统通信是否正常判断； 16设备参数写入； 17扭力、速度、时间标定；18扭力、速度、时间标定是否合格判断； 19输入测功机信息；20进行滚筒直径误差校准、滚筒径向圆跳动量校准、前后滚筒内侧母线平行度校准、线速度误差校准、扭力零值漂移校准、扭力示值误差校准；21校准是否合格判断；
图4是系统流程图2。具体组成部分如下：
22基本惯量测试；23测试是否合格判断；24内部损耗功率测试；25测试是否合格判断；26加载响应时间测试；27测试是否合格判断；28恒载荷滑行时间测试；29测试是否合格判断；30变载荷滑行时间测试；31测试是否合格判断；32自动生成报告单；33访问数据库随时随机调用查询报告单；34打印报告单；35测试结束。
图5是系统构架图。具体组成部分如下：
36：滚轮、编码器速度信号采集——测速滚轮紧靠在底盘测功机滚筒上，滚筒转动时，通过测量测速滚轮的转速，获得滚筒实际转速，编码器采集到底盘测功机的滚筒速度信号后输出至硬件校准模块。37：单片机晶振测量响应时间时间信号采集——单片机晶振、硬件校准模块：即校准装置主体，用于各种模拟信号的输入、处理、发送，以测量车速、扭力及时间。38：力传感器扭力信号输入——通过扭力输入电缆连接输入，用于连接测功机扭力输出测量点，线缆为三路输入，可实现测功机的三通道扭力输入。39：笔记本电脑信号、数据处理——检测用笔记本电脑用于运行综合校准系统校准软件，并将数据保存至计算机数据库中。校准软件即软件校准模块具有静态检测信息、数据录入、动态检测数据自动采集、运算结果自动生成、检测数据自动结果判定、检测报告、检测结果自动生成表单、图表、自动保存数据库结果、自动调用查阅数据库检测记录等功能。40：人工测量部分数据输入、输出处理——通过校准软件即软件校准模块将静态检测信息、数据录入系统，具有运算结果自动生成、检测数据自动结果判定、检测报告、检测结果自动生成表单、自动保存数据库结果、自动调用查阅数据库检测记录等功能。41：Loadres图表库图表自动生成及调用——根据测试结果，实时自动绘出响应时间图表曲线，保存在Loadres图表库中，在报表查询中可以图像、数据一并调用，也可单独访问Loadres图表库以获得图表，进行数据分析。42：Grid++Report报表系统编辑报表格式、自动生成及调用报表——根据国家标准、规范要求，进入Grid++Report报表系统自定义编辑报表格式，在综合校准结束后，报表系统自动生成报告单，可在校准模块中调用报表，打印报表。43：数据库综合校准/测试信息访问——进入报表模块，访问Access数据库随时随机调用查询报告单、数据。
具体实施方式
汽车环保排气污染物检测用底盘测功机综合校准系统由硬件系统与软件系统组成，其特征是：硬件系统由检测用笔记本电脑、单片机晶振、硬件校准模块、测速滚轮、编码器、电磁铁底座、插座连接板、扭力输入电缆组成；软件系统由校准软件系统即软件校准模块、Grid++Report报表系统、 Access数据库 Loadres图表库组成。
检测用笔记本电脑：用于运行综合校准系统，并将数据保存至计算机数据库中；单片机晶振、硬件校准模块：即校准装置也是综合校准系统主体，用于各种模拟信号的采集、输入、处理、发送，以测量车速、扭力及时间；测速滚轮：测速滚轮紧靠在底盘测功机滚筒上，滚筒转动时，通过测量测速滚轮的转速，获得滚筒实际转速（图1所示）；编码器：采集到底盘测功机的滚筒速度信号后输出至硬件校准模块（图1所示）；电磁铁底座：用于安装测速滚轮，可通过开关控制电磁铁闭合，将底座固定于底盘测功机上（图1所示）；扭力输入电缆：用于连接测功机扭力输出测量点。线缆为三路输入，可实现测功机的三通道扭力输入；插座连接板：校准装置即综合校准系统的主体上安装插座连接板，便于连接各信号源及电源（图2所示）。
本发明硬件系统的连接方式：
汽车环保排气污染物检测用底盘测功机综合校准系统的检测用笔记本电脑、单片机晶振、硬件校准模块、测速滚轮、编码器、扭力输入电缆通过插座连接板及连接电缆联接。
插座连接板各部分功能：
开关：用于综合校准装置电源的开关；电源插座：用于综合校准装置电源的插座；底座电源：用于向底座电磁铁供电，电磁铁在通电的情况下，将产生200kg的吸力，可有效地紧固在底盘测功机上；通讯接口：用于将数据输出至FCDMC校准检测系统。可通过串口通讯电缆分别将单片机晶振、硬件校准模块和带有RS-232接口的检测用笔记本电脑连接；转速接口：接收来自测速滚轮的脉冲信号；扭力接口：接收来自底盘测功机的扭力输出信号；BNC接口：用于校准装置的滑行时间测量准确性的检定，可通过BNC同轴电缆将测量模块和检定使用的信号发生器连接。
本发明软件系统的主要组成及作用：
检测用笔记本电脑安装操作系统：安装window XP及以上操作系统；软件系统由校准软件系统即软件校准模块、Grid++Report报表系统、 Access数据库、Loadres图表库组成。
软件系统作用:校准软件系统即软件校准模块由两大设备设置及管理模块及三大校准系统模块组成；两大设备设置及管理模块包括：（1）串口管理模块，具有设置正确的串口参数，连接通信作用；（2）标定管理模块，具有扭力、速度、时间的标定功能，即自校准功能。三大校准系统模块包括：（1）信息管理模块，具有输入测功机综合信息功能；（2）项目管理模块，具有底盘测功机的静态计量技术指标包括：主滚筒直径误差、主滚筒径向圆跳动量、前后滚筒内侧母线平行度、扭力零值漂移、扭力示值误差、重复性、回程误差；动态计量技术指标包括：主滚筒线速度误差、基本惯量误差、内部损耗功率、恒载荷加载滑行时间、变载荷加载滑行时间、加载响应时间的各个分项目综合校准模块；（3）报表管理模块，具有访问Access数据库随时随机调用查询报告单、数据的功能。整个校准软件系统即软件校准模块，具有静态检测信息、数据录入、动态检测数据自动采集、运算结果自动生成、检测数据自动结果判定、检测报告、检测结果自动生成表单、图表、自动保存数据库结果、自动调用查阅数据库检测记录等功能。
Grid++Report报表系统：Grid++Report报表系统编辑报表格式、自动生成及调用报表——根据国家标准、规范要求，进入Grid++Report报表系统自定义编辑报表格式，在综合校准、校准结束后，报表系统自动生成报告单，可在校准模块中调用报表，打印报表。
Access数据库：数据库综合校准/测试信息访问——进入报表模块，访问Access数据库随时随机调用查询报告单、数据。
Loadres图表库：Loadres图表库图表自动生成及调用——根据测试结果，实时自动绘出响应时间图表曲线，保存在Loadres图表库中，在报表查询中可以图像、数据一并调用，也可单独访问Loadres图表库以获得图表，进行数据分析。
本发明软件系统与硬件系统的连接方式：
以RS232串口通信方式联通通信。
本发明系统的主要技术参数及外观尺寸：
| 技术参数 | 范围 |
| 工作温度 | （0～40）℃ |
| 相对湿度 | （20~90）% |
| 大气压力 | （86.0～106）kPa |
| 工作电源 | AC220V、50Hz |
| 速度检测范围 | （0.1~130）km/h |
| 速度示值允许误差 | ±0.04km/h（0.1 km/h~20 km/h） ±0.2%（20 km/h~130 km/h） |
| 扭力检测电压范围 | DC(-5~5)V |
| 扭力示值允许误差 | ±0.5% |
| 时间测量误差 | （0.1~150）s |
| 时间示值允许误差 | ±0.003s（MPE） |
| 单片机晶振+硬件校准模块主机外形 | 238mm×322mm×85mm |
| 测速滚轮+编码器模块外形 | 343mm×125mm×88mm |
汽车环保排气污染物检测用底盘测功机综合校准系统的具体原理如下：
（1）静态计量技术指标包括：主滚筒直径误差、主滚筒径向圆跳动量、前后滚筒内侧母线平行度、扭力零值漂移、扭力示值误差、重复性、回程误差的测量：使用专用测量设备对上述静态计量技术指标项目校准后，将检测数据录入笔记本电脑相应软件校准项目模块后，自动生成运算结果、自动进行结果判定、自动生成检测报告、检测结果、自动保存数据库结果、自动调用查阅数据库检测记录。（2）速度测量原理：测速滚轮、编码器通过电磁铁底座固定在底盘测功机台体侧面框架上，同时测速滚轮紧靠在底盘测功机的滚筒上母线位置，测速滚轮、编码器采集到底盘测功机的滚筒速度信号后输出至硬件校准模块，硬件校准模块根据转动频率F、旋转编码器的线数n和滚轮直径D，计算滚筒的实际速度，再由单片机晶振传输给安装有基于VC++开发环境的校准软件即软件校准模块，检测用笔记本电脑，校准软件调用线速度误差子模块自动采集速度、自动运算结果、检测数据自动结果判定、检测报告、检测结果自动生成表单、图表、自动保存数据库结果、自动调用查阅数据库检测记录。（3）扭力动态采集原理：底盘测功机输出的扭力信号即为底盘测功机中的扭力传感器的输出信号，此信号是随扭力变化而变化的模拟电压值。通过将综合校准系统连接到底盘测功机的扭力输出端子，即可实时采集扭力传感器输出电压。综合校准系统实时采集到扭力信号后，通过将模拟电压值转化成数字量的AD转换，再根据扭力与电压的线性关系，计算出实际扭力值，以便于系统计算使用。（4）时间测量原理：由上位机笔记本电脑直接发出模块校准检测命令，经由RS232串口通信发送至单片机晶振，下位机开始计时，取单片机晶振时钟，再实时将测得时间经由RS232串口通信传回至笔记本电脑，校准软件调用各校准项目子模块自动采集时间、自动运算结果、检测数据自动结果判定、检测报告、检测结果自动生成表单、图表、自动保存数据库结果、自动调用查阅数据库检测记录。（5）动态计量技术指标包括：基本惯量误差、内部损耗功率、恒载荷加载滑行时间、变载荷加载滑行时间、加载响应时间的测量：在检测用笔记本电脑上，选取上述项目对应软件校准模块，选择开始测试，校准软件系统会自动按照JJF1221-2009规范规定的模型公式，将速度测量、扭力动态采集、时间测量到的数据、信号协调动作，将速度点、扭力值点、设定时间点精确结合来精准测量出基本惯量误差、内部损耗功率、恒载荷加载滑行时间、变载荷加载滑行时间、加载响应时间。测试完毕后，实时自动生成运算结果、自动进行结果判定、自动生成检测报告、表单、图表、检测结果、自动保存数据库结果、自动调用查阅数据库检测记录。并绘制出相应图标、曲线、数据走向等，为环保检测机构及计量检测部门提供设备精准调试的判断依据。
汽车环保排气污染物检测用底盘测功机综合校准系统具体操作是这样进行的：当对汽车环保排气污染物检测用底盘测功机开始进行综合校准校准时，第1步，开始测试，连接设备，第2步，设置正确的串口参数, 第3步判断设备通信是否正常，如正常是YES，如不正常则是NO，返回第2步重新设置正确的串口参数，再判断设备通信是否正常，如正常是YES，则执行第4步，写入设备参数，执行第5步，进行扭力、速度、时间标定，执行第6步，判断扭力、速度、时间标定是否合格，如不合格判定NO，进行设备故障诊断排除，继续执行第5步，如合格判定YES，继续执行第7步，输入测功机信息，继续执行第8步，进行滚筒直径误差校准、滚筒径向圆跳动量校准、前后滚筒内侧母线平行度校准、线速度误差校准、扭力零值漂移校准、扭力示值误差校准，上述校准完毕后，执行第9步，判断校准是否合格，如不合格判定NO，进行设备调整，设备调整后继续执行第8步，如合格，继续执行第10步进行基本惯量测试，基本惯量测试完毕后执行第11步，判断测试是否合格，如不合格判定NO，进行设备调整，设备调整后继续执行第10步，如合格继续执行第12步，进行内部损耗功率测试，内部损耗功率测试完毕后执行第13步，判断测试是否合格，如不合格判定NO，进行设备调整，设备调整后继续执行第12步，如合格继续执行第14步，进行加载响应时间测试，加载响应时间测试完毕后执行第15步，判断测试是否合格，如不合格判定NO，进行设备调整，设备调整后继续执行第14步，如合格继续执行第16步，进行恒载荷滑行时间测试，恒载荷滑行时间测试完毕后执行第17步，判断测试是否合格，如不合格判定NO，进行设备调整，设备调整后继续执行第16步，如合格继续执行第18步进行变载荷滑行时间测试，变载荷滑行时间测试完毕后执行第19步，判断测试是否合格，如不合格判定NO，进行设备调整，设备调整后继续执行第18步，如合格继续执行第20步，自动生成报告单，自动生成报告单后可执行第21步进入报表模块，访问Access数据库随时随机调用查询报告单，也可继续执行第22步，打印报告单，完毕后进入第23步，测试结束。
汽车环保排气污染物检测用底盘测功机综合校准系统解决的问题：1解决了精确检测、校准汽车环保排气污染物检测用底盘测功机的静态计量技术指标与动态计量技术指标的问题；静态计量技术指标包括：主滚筒直径误差、主滚筒径向圆跳动量、前后滚筒内侧母线平行度、扭力零值漂移、扭力示值误差、重复性、回程误差；动态计量技术指标包括：主滚筒线速度误差、基本惯量误差、内部损耗功率、恒载荷加载滑行时间、变载荷加载滑行时间、加载响应时间；2解决了普通测量设备无法采集扭力信号值，进而代入JJF1221-2009规范规定的模型公式，精准检测出基本惯量的问题；3解决了普通测量设备无法采集扭力信号值，进而按扭力值点、速度点、设定时间点精确结合来精准测量出加载响应时间的问题；4解决了普通测量设备无法实现静态检测数据录入、动态检测数据自动采集、自动生成运算结果、自动进行结果判定、自动生成检测报告、检测结果、自动保存数据库结果、自动调用查阅检测记录等功能的问题。
从检测的第一步开始到检测结果报告的自动生成，检测业务的结束到检测结果报告的随时调用、查阅，完全实现了自动化、智能化在线环保设备的检测、校准，保障实现科学、合理的校准与量值溯源。
经过4年多的实践，在甘肃省全省对200余条机动车环保检测线的汽车环保排气污染物检测用底盘测功机进行综合校准、标定、调试，与兄弟省市合作对全国5000余条机动车环保检测线的汽车环保排气污染物检测用底盘测功机进行综合校准、标定、校准、调试，进行了反复实践，汽车环保排气污染物检测用底盘测功机的主要技术指标主滚筒直径误差、主滚筒径向圆跳动量、前后滚筒内侧母线平行度、主滚筒线速度误差、扭力零值漂移、扭力示值误差、重复性、回程误差、基本惯量误差、内部损耗功率、恒载荷加载滑行时间、变载荷加载滑行时间、加载响应时间均可以使用该发明专利做到精准的综合校准、校准，相对于许多单一的力值、速度值和几何量值检定、校准规范，JJF1221-2009规范所规定的计量技术指标是动态和静态相结合的一系列复杂的、高精度综合性能指标。在加载测量车辆排气污染物指标时，使用汽车环保排气污染物检测用底盘测功机来加载模拟不同的机动车工况，即模拟不同的标准污染源，与此同时由气体分析仪对不同工况下的尾气排放进行记录。而汽车环保排气污染物检测用底盘测功机加载功率准不准，工况法准不准，即加载的力、速度、时间的“精准拟合”准不准，可以通过该发明专利对综合技术指标的在线加载滑行校准来实现精准的动态计量，使这些综合技术指标符合国家标准及计量技术规范的要求，满足国家标准、规范要求的环保排放检测系统的高准确度和静态、动态计量检测。从检测的第一步开始到检测结果报告的自动生成，检测业务的结束到检测结果报告的随时调用、查阅，完全实现了自动化、智能化在线环保设备的检测、校准，保障实现了科学、合理的校准与量值溯源，为机动车尾气排放及大气污染的检测治理源头上提供技术、设备保障，为保护人民群众生命健康、环境保护、节能减排，减少机动车尾气排放及大气污染做出了贡献，将会为社会、为企事业单位创造良好的社会效益和的经济效益！
有益效果
通过使用该发明专利对汽车环保排气污染物检测用底盘测功机的综合技术指标进行精准的综合校准、校准，使这些综合技术指标符合国家标准及计量技术规范的要求，满足国家标准、规范要求的环保排放检测系统的高准确度和静态、动态计量检测。保障实现了科学、合理的校准与量值溯源，为机动车尾气排放及大气污染的检测治理源头上提供技术、设备保障，为保护人民群众生命健康、环境保护、节能减排，减少机动车尾气排放及大气污染做出了贡献，将会为社会、为企事业单位创造良好的社会效益和的经济效益！
目前，机动车环保检测线如雨后春笋般的在全国大量上线，开发研制出该系统装置，将会保障汽车排气污染物量值检测的准确、可靠，为甘肃省乃至全国的环境保护、大气污染治理、人民生命健康带来保障，促进甘肃省社会经济可持续发展及提升我国相关汽车产业竞争力，具有良好的经济效益和社会效益。
Claims (7)
1.汽车环保排气污染物检测用底盘测功机综合校准系统由硬件系统与软件系统组成，其特征是：硬件系统由检测用笔记本电脑、单片机晶振、硬件校准模块、测速滚轮、编码器、电磁铁底座、插座连接板、扭力输入电缆组成；软件系统：由校准软件系统即软件校准模块、Grid++Report报表系统、 Access数据库 Loadres图表库组成。
2.根据权利要求1所述的所述汽车环保排气污染物检测用底盘测功机综合校准系统，其特征是：硬件系统各部件相互连接，作用互补：检测用笔记本电脑，用于运行综合校准系统，并将数据保存至计算机数据库中；单片机、硬件校准模块，即校准装置主体，用于各种模拟信号的采集、输入、处理、发送，以测量车速、扭力及时间；测速滚轮，紧靠在底盘测功机滚筒上，滚筒转动时，通过测量测速滚轮的转速，获得滚筒实际转速；编码器，采集到底盘测功机的滚筒速度信号后输出至硬件校准模块；电磁铁底座，用于安装测速滚轮，可通过开关控制电磁铁闭合，将底座固定于底盘测功机上；扭力输入电缆，用于连接测功机扭力输出测量点；线缆为三路输入，可实现测功机的三通道扭力输入；插座连接板，用于各电路供电，在校准装置主体上安装插座连接板，便于连接各信号源及电源。
3.根据权利要求1所述的所述汽车环保排气污染物检测用底盘测功机综合校准系统，其特征是：所述汽车环保排气污染物检测用底盘测功机综合校准系统软件系统各部分相互连接，作用互补：校准软件系统由两大设备设置及管理模块及三大校准系统模块组成；两大设备设置及管理模块包括：串口管理模块，具有设置正确的串口参数，连接通信作用；标定管理模块，具有扭力、速度、时间的标定功能；三大校准系统模块包括：信息管理模块，具有输入测功机综合信息功能；项目管理模块，具有底盘测功机的静态计量技术指标，包括：主滚筒直径误差、主滚筒径向圆跳动量、前后滚筒内侧母线平行度、扭力零值漂移、扭力示值误差、重复性、回程误差；动态计量技术指标，包括：主滚筒线速度误差、基本惯量误差、内部损耗功率、恒载荷加载滑行时间、变载荷加载滑行时间、加载响应时间各个分项目综合校准模块；报表管理模块，具有访问Access数据库随时随机调用查询报告单、数据的功能；整个校准软件系统，具有静态检测信息、数据录入、动态检测数据自动采集、运算结果自动生成、检测数据自动结果判定、检测报告、检测结果自动生成表单、图表、自动保存数据库结果、自动调用查阅数据库检测记录等功能；
Grid++Report报表系统：Grid++Report报表系统编辑报表格式、自动生成及调用报表—— 根据国家标准、规范要求，进入Grid++Report报表系统自定义编辑报表格式，在综合校准、校准结束后，报表系统自动生成报告单，可在校准模块中调用报表，打印报表；
Access数据库：数据库综合校准/测试信息访问——进入报表模块，访问Access数据库随时随机调用查询报告单、数据；
Loadres图表库：Loadres图表库图表自动生成及调用—— 根据测试结果，实时自动绘出响应时间图表曲线，保存在Loadres图表库中，在报表查询中可以图像、数据一并调用，也可单独访问Loadres图表库以获得图表，进行数据分析。
4.根据权利要求1所述的所述汽车环保排气污染物检测用底盘测功机综合校准系统，其特征是：所述汽车环保排气污染物检测用底盘测功机综合校准系统的检测用笔记本电脑安装基于VC++开发环境的综合校准系统校准软件、Grid++Report报表系统、Access数据库、Loadres图表库、window XP及以上操作系统，具备标准设备速度、扭力、时间自校准模块、校准项目软件操作模块、数据库模块、报表模块、图表模块，具有静态检测信息、数据录入、动态检测数据自动采集、运算结果自动生成、检测数据自动结果判定、检测报告、检测结果自动生成表单、图表、自动保存数据库结果、自动调用查阅数据库检测记录等功能，单片机晶振和硬件校准模块具有动态检测数据自动采集、自动处理运算等功能；测速滚轮、编码器、扭力输入电缆具有信号采集、测量功能。
5.根据权利要求1所述的所述汽车环保排气污染物检测用底盘测功机综合校准系统，其特征是：汽车环保排气污染物检测用底盘测功机综合校准系统的单片机晶振、硬件校准模块、扭力输入电缆通过插座连接板及连接电缆与检测用笔记本电脑、测速滚轮、编码器以RS232串口通信方式联通通信。
6.根据权利要求1所述的所述汽车环保排气污染物检测用底盘测功机综合校准系统，其特征是：所述汽车环保排气污染物检测用底盘测功机综合校准系统具体的工作原理及动作过程如下：
在静态环境下，计量技术指标，包括主滚筒直径误差、主滚筒径向圆跳动量、前后滚筒内侧母线平行度、扭力零值漂移、扭力示值误差、重复性、回程误差的测量：使用专用测量设备对上述静态计量技术指标项目校准后，将检测数据录入笔记本电脑相应软件校准项目模块后，自动生成运算结果、自动进行结果判定、自动生成检测报告、检测结果、自动保存数据库结果、自动调用查阅数据库检测记录；
在有速度状态下的测量：测速滚轮、编码器通过电磁铁底座固定在底盘测功机台体侧面框架上，同时测速滚轮紧靠在底盘测功机的滚筒上母线位置，测速滚轮、编码器采集到底盘测功机的滚筒速度信号后输出至硬件校准模块，硬件校准模块根据转动频率F、旋转编码器的线数n和滚轮直径D，计算滚筒的实际速度，再由单片机晶振传输给安装有基于VC++开发环境的校准软件即软件校准模块、检测用笔记本电脑，校准软件调用线速度误差子模块自动采集速度、自动运算结果、检测数据自动结果判定、检测报告、检测结果自动生成表单、图表、自动保存数据库结果、自动调用查阅数据库检测记录；
在有扭力动态环境下单采集测量：底盘测功机输出的扭力信号即为底盘测功机中的扭力传感器的输出信号，此信号是随扭力变化而变化的模拟电压值;通过将综合校准系统连接到底盘测功机的扭力输出端子，即可实时采集扭力传感器输出电压，综合校准系统实时采集到扭力信号后，通过将模拟电压值转化成数字量的AD转换，再根据扭力与电压的线性关系，计算出实际扭力值，以便于系统计算使用；
对时间的测量：由笔记本电脑即上位机直接发出模块校准检测命令，经由RS232串口通信发送至单片机晶振，下位机开始计时，取单片机晶振时钟，再实时将测得时间经由RS232串口通信传回至笔记本电脑，校准软件调用各校准项目子模块自动采集时间、自动运算结果、检测数据自动结果判定、检测报告、检测结果自动生成表单、图表、自动保存数据库结果、自动调用查阅数据库检测记录；
对动态计量技术指标的测量：即基本惯量误差、内部损耗功率、恒载荷加载滑行时间、变载荷加载滑行时间、加载响应时间的测量，在检测用笔记本电脑上，选取上述项目对应软件校准模块，选择开始测试，校准软件系统会自动按照JJF1221-2009规范规定的模型公式，将速度测量、扭力动态采集、时间测量到的数据、信号协调动作，将速度点、扭力值点、设定时间点精确结合来精准测量出基本惯量误差、内部损耗功率、恒载荷加载滑行时间、变载荷加载滑行时间、加载响应时间;测试完毕后，实时自动生成运算结果、自动进行结果判定、自动生成检测报告、表单、图表、检测结果、自动保存数据库结果、自动调用查阅数据库检测记录;并绘制出相应图标、曲线、数据走向。
7.根据权利要求1所述的所述汽车环保排气污染物检测用底盘测功机综合校准系统，其特征是：汽车环保排气污染物检测用底盘测功机综合校准系统具体操作是这样进行的：当对汽车环保排气污染物检测用底盘测功机开始进行综合校准校准时，第1步，开始测试,连接设备;第2步，设置正确的串口参数,判断设备通信是否正常，正常是YES，如不正常则是NO，返回；第3步进行串口参数重新设置，再判断设备通信是否正常，正常是YES，则执行第4步，写入设备参数，执行第5步，进行扭力、速度、时间标定，执行第6步，判断扭力、速度、时间标定是否合格，如不合格判定NO，进行设备故障诊断排除，继续执行第5步，如合格判定YES，继续执行第7步，输入测功机信息，继续执行第8步，进行滚筒直径误差校准、滚筒径向圆跳动量校准、前后滚筒内侧母线平行度校准、线速度误差校准、扭力零值漂移校准、扭力示值误差校准，上述校准完毕后，执行第9步，判断校准是否合格，如不合格判定NO，进行设备调整，设备调整后继续执行第8步，如合格，继续执行第10步进行基本惯量测试，基本惯量测试完毕后执行第11步，判断测试是否合格，如不合格判定NO，进行设备调整，设备调整后继续执行第10步，如合格继续执行第12步，进行内部损耗功率测试，内部损耗功率测试完毕后执行第13步，判断测试是否合格，如不合格判定NO，进行设备调整，设备调整后继续执行第12步，如合格继续执行第14步，进行加载响应时间测试，加载响应时间测试完毕后执行第15步，判断测试是否合格，如不合格判定NO，进行设备调整，设备调整后继续执行第14步，如合格继续执行第16步，进行恒载荷滑行时间测试，恒载荷滑行时间测试完毕后执行第17步，判断测试是否合格，如不合格判定NO，进行设备调整，设备调整后继续执行第16步，如合格继续执行第18步进行变载荷滑行时间测试，变载荷滑行时间测试完毕后执行第19步，判断测试是否合格，如不合格判定NO，进行设备调整，设备调整后继续执行第18步，如合格继续执行第20步，自动生成报告单，自动生成报告单后可执行第21步进入报表模块，访问Access数据库随时随机调用查询报告单，也可继续执行第22步，打印报告单，完毕后进入第23步，测试结束。
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