CN112540326A - 车辆磁场频域数据的测量系统 - Google Patents

车辆磁场频域数据的测量系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种车辆磁场频域数据的测量系统，系统包括依次连接的场强仪、示波器和上位机；场强仪，用于测量车辆运行时车辆所在磁场环境的实时信号强度，并将所述实时信号强度输入至所述示波器；所述示波器，用于读取所述实时信号强度对应的实时时域数据，并对所述实时时域数据进行频域分析，并在频域分析过程中按照预设配置对频率参数进行标定，以输出标定后的实时频域信号幅度；上位机，用于根据预设配置以及标定后的实时频域信号幅度绘制频域曲线，以从所述频域曲线中获取所述车辆的实时频域数据。本发明按照预设标准对频域数据进行标定，并在上位机按照相同标准形成频域曲线，减少了计算量，提高了测试效率，能够实现实时频域数据的采集。

Description

车辆磁场频域数据的测量系统
技术领域
本发明涉及车辆测试领域，尤其涉及一种车辆磁场频域数据的测量系统。
背景技术
由于人体长期曝露在一定的电磁场环境中，关于其健康状况是否受到环境的影响，国际非电离辐射防护组织(ICNIRP)对其有许多研究和环境限值规定，用以最大程度减少或避免非预期的电磁影响，保护公共人身安全。众所周知，在车辆运行时也会形成一个电磁场环境，因此有必要在车辆出厂前对用车时的电磁场环境强度进行测量。目前，主要测量手段是通过示波器读取车辆产生的电磁场时域数据，再对时域数据进行傅里叶转换计算得到磁场频域数据，并将磁场频域数据与规定限值进行比较。这其中，由于对时域数据进行傅里叶转换得到频域数据的过程数据计算量大，计算速度较慢，因此难以实现实时车辆频域数据的采集。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种车辆磁场频域数据的测量系统，旨在解决目前频域数据测量过程计算量大、获取速度慢，进而无法实现车辆实时频域数据采集的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种车辆磁场频域数据的测量系统，所述系统包括依次连接的场强仪、示波器和上位机；
所述场强仪，用于测量车辆运行时所述车辆所在磁场环境的实时信号强度，并将所述实时信号强度输入至所述示波器；
所述示波器，用于读取所述实时信号强度对应的实时时域数据，并对所述实时时域数据进行频域分析，并在频域分析过程中按照预设配置对频率参数进行标定，以输出标定后的实时频域信号幅度；
所述上位机，用于根据所述预设配置以及标定后的实时频域信号幅度绘制频域曲线，以从所述频域曲线中获取所述车辆的实时频域数据。
可选地，所述示波器在频域分析过程中按照预设配置对频率参数进行标定是按照预设起止点和预设分辨率对所述频率参数进行分段，所述分段后的频率参数对应的频域信号幅度为标定后的实时频域信号幅度。
可选地，所述上位机，还用于预先根据所述预设起止点和所述预设分辨率选择对应的频率数组作为所述频域曲线的横坐标输入参数；
所述上位机，还用于将分段后的频率参数对应的频域信号幅度转为数组，并对所有数组中同一排列顺序的元素进行平方和运算，以形成总数组，所述总数组为所述频域曲线的纵坐标输入参数。
可选地，所述场强仪包括三轴向探头以及与所述三轴向探头连接的数据显示仪，所述数据显示仪通过三通道输出线与所述示波器的第一通道输入端、第二通道输入端和第三通道输入端连接；所述示波器的第四通道输入端与车辆加速度信号输出端连接。
可选地，所述系统还包括滤波模块以及ACDC电源模块，所述ACDC电源模块的电源线经过所述滤波模块与所述示波器的电源输入端连接。
可选地，所述滤波模块包括屏蔽壳体以及设置在所述屏蔽壳体内的至少两个磁环；所述屏蔽壳体的第一端面上设置有用于向所述屏蔽壳体的内部空间导入所述电源线的输入开口，所述屏蔽壳体的第二端面上设置有输出开口，所述输出开口用于向所述示波器导出依次缠绕所述至少两个磁环的所述电源线。
可选地，所述示波器，还用于通过所述第四通道输入端采集加速度信号值，并将所述加速度信号值输出至所述上位机；
所述上位机，还用于判断所述加速度信号值的绝对值是否大于预设阈值，并当所述加速度信号值的绝对值大于预设阈值时，控制所述场强仪测量车辆运行时所述车辆所在磁场环境的实时信号强度。
可选地，所述上位机，还用于接收用户的配置指令，并根据所述配置指令调整上位机运行模式；
当所述运行模式为触发模式时，所述上位机判断所述加速度信号值的绝对值是否大于预设阈值；
当所述运行模式为非触发模式，所述上位机控制所述场强仪测量车辆运行时所述车辆所在磁场环境的实时信号强度。
可选地，所述上位机还用于从所述频域曲线中获取最大频域信号幅度以及所述频域信号幅度对应的频点。
可选地，所述上位机还用于将得到的实时频域数据与标准限值进行比较，并当所述实时频域数据超过所述标准限值时，发出提醒。
本发明提出的一种车辆磁场频域数据的测量系统，通过设置依次连接的场强仪、示波器和上位机；所述场强仪，用于测量车辆运行时所述车辆所在磁场环境的实时信号强度，并将所述实时信号强度输入至所述示波器；所述示波器，用于读取所述实时信号强度对应的实时时域数据，并对所述实时时域数据进行频域分析，并在频域分析过程中按照预设配置对频率参数进行标定，以输出标定后的实时频域信号幅度；所述上位机，用于根据所述预设配置以及标定后的实时频域信号幅度绘制频域曲线，以从所述频域曲线中获取所述车辆的实时频域数据。其中，本发明在频域分析时按照预设配置进行频率参数的标定，并在输出至上位机后按照相同的预设配置输出标定后的信号幅度，能够实时输出频域数据，相比现有技术提高了测试效率，测试精度高。
附图说明
图1为本发明车辆磁场频域数据的测量系统一实施例的结构示意图；
图2为图1中滤波模块的结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提供一种车辆磁场频域数据的测量系统，参见图1，在一实施例中，该测量系统包括依次连接的场强仪20、示波器40和上位机30；所述场强仪20，用于测量车辆运行时所述车辆所在磁场环境的实时信号强度，并将所述实时信号强度输入至所述示波器40；所述示波器40，用于读取所述实时信号强度对应的实时时域数据，并对所述实时时域数据进行频域分析，并在频域分析过程中按照预设配置对频率参数进行标定，以输出标定后的实时频域信号幅度；所述上位机30，用于根据所述预设配置以及标定后的实时频域信号幅度绘制频域曲线，以从所述频域曲线中获取所述车辆的实时频域数据。
本方案在频域分析时按照预设配置进行频率参数的标定，并在输出至上位机30后按照相同的预设配置输出标定后的信号幅度，能够实时输出频域数据，相比现有技术提高了测试效率，测试精度高。
上述场强仪20即测试场强的仪器，在本实施例中由探头和数据显示仪21组成，该探头是三轴向探头22，或者环形探头，其中三轴向探头22可以分三个轴向进行磁场信号探测，进而输出三路信号。具体连接时，由三轴向探头22与数据显示仪21连接，数据显示仪21的数据口又通过三通道输出线与示波器40的第一通道输入端、第二通道输入端和第三通道输入端连接，对应示波器40则采集三路数据，并将采集的三路数据同步在示波器40的显示模块(图未示)上显示。示波器40的后端网口作为输出端与上位机30网口连接，由上位机30中的管理软件进行所有硬件间的协调触发控制，还可以由上位机30进行数据结果的存储和实时显示。通过上位机30软件完成硬件的集成管理，能够实现数据自动采集存储、计算和实时显示。
具体在基于上述结构实现测试时，上位机30中的管理软件可以对包括采样时间、采样率、起止点(频点)、分辨率、测试次数、加速度的预设阈值以及上位机30的运行模式在内的参数进行配置，该配置的执行由上位机30根据上位机30输入模块接收用户的配置指令调控实现。以上位机30的运行模式配置为例，通过上位机30的键盘、鼠标以及语音键入模块等输入模块接收用户的配置指令，然后根据配置指令对上位机30的运行模式进行调整，该运行模式包括触发模式和非触发模式。其中触发模式的启动基于示波器40的第四通道输入端外接的车辆加速度信号输出端实现，该车辆加速度信号输出端可以是探头的加速度传感器输出端，也可以接入车辆的输出端。当上位机30的运行模式为触发模式时，由示波器40采集车辆的加速度信号，并将采集到的加速度信号输入到上位机30，由上位机30的处理器根据程序对加速度信号的大小(或者绝对值)作为实测值与加速度的预设阈值进行逻辑比较运算，上述预设阈值例如可以为2.5m/s2。当加速度的绝对值大于等于预设阈值时，认为车辆处于运行过程中，可以触发场强仪20进行实时信号强度的测量，以使上位机30记录信号频点和幅度参数，进而输出并保存频域曲线。当上位机30的运行模式为非触发模式，无论示波器40采集到的加速度信号大小数值，上位机30均会直接进行信号频点以及幅度参数的记录、输出频域曲线并保存。通过加速度满足测量条件启动的测量模式，能够实现有条件自动触发测试，多种模式的设置也为车辆在包括匀速、加速以及减速等不同状态下的测试提供了可能。
在测量模式开启之后，上位机30可以进行数据采集记录以及显示，采集记录的数据还包括从频域曲线中获得的最大频域信号幅度以及该最大频域信号幅度对应的频点。同时上位机30可以将测量得到的实时频域数据与标准限值进行比较，例如自动判断测量得到的实时频域数据与标准限值之间的差值，如果差值在一定范围内，则判定为合格，对于比较结果为不合格的情况，可以根据不合格的测量值结合实际情况调整车辆环境中的辐射源发射强度，直至满足规定的标准限值为止。此外，还可以在实时频域数据不合格时，发出提醒给用户，方便用户及时找到辐射源发射地，及时整改。
上述示波器40还连接有ACDC电源模块50，该ACDC电源模块50的电源线通过滤波模块10与示波器40的电源输入端连接。ACDC电源模块50为小型移动电源，通过直流转交流为示波器40提供供电电源，但正是由于这一小型移动电源的供电，底噪大，因此设置有滤波模块10能够对示波器40的移动电源信号进行滤波，解决移动电源对探头数据的影响。
请一并参看图1和图2，上述滤波模块10包括屏蔽壳体11以及设置在所述屏蔽壳体11内的至少两个磁环(未标示)；所述屏蔽壳体11的第一端面上设置有用于向所述屏蔽壳体11的内部空间导入所述电源线的输入开口，所述屏蔽壳体11的第二端面上设置有输出开口，所述输出开口用于向所述示波器40导出依次缠绕所述至少两个磁环的所述电源线。可以理解的是，移动电源的输出线为零线、火线以及地线三线，该三线依次通过输入开口、至少两个磁环以及输出开口与示波器40连接，其中在与至少两个磁环连通时，零线、火线以及地线的走线均围着磁环绕圈。当ACDC电源模块50输出时，电源线上的干扰信号一部分被至少两个磁环衰减，通过空间辐射的一部分干扰信号则被屏蔽壳体11衰减，同时外部环境通过电源线耦合时的干扰信号也被屏蔽壳体11衰减，使得三轴向探头22探测到信号干扰减弱，实现了低底噪的目标，使硬件环境符合测试要求。
还需要说明的是，上述示波器40带DDC(Digital Down Converters，数字下变频)分析功能，能够给频率参数标定的实现提供软硬件支持，从而解决示波器40输出数据中无频率信息的问题。在频率参数标定加入后，整体实现频域数据测量的过程包括：首先，如上所述，上位机30在预先配置时设置了采样率、起止点以及分辨率等信息，上位机30可以根据配置信息的不同，从示波器40按照不同预设配置，基于手动模式输出的频率信息中选择该配置信息对应的频率信息，进而生成一组一维数组，该频率参数构成的一维数组作为频域曲线的横坐标输入参数。另一方面，上位机30预先配置的采样率、起止点以及分辨率等信息可以用于示波器40中频率参数的标定，即示波器40按照预设配置对频率参数进行标定是按照预设起止点和预设分辨率对所述频率参数进行分段，使得示波器40手动模式下导出的频率信息形成的频域曲线横坐标输入参数与示波器40输出的标定后的实时频域信号幅度转换成的数组满足预设起止点以及频率间隔的对应关系。在实时测量时，由于三轴向探头22有三路输出，使示波器40输出的频域信号幅度为三路，可以将输出的每路频域信号幅度对应转换为数组，即得到三个一维数组，其中每个一维数组中的元素数量与前述频率参数构成的一维数组中的元素数量相等，且一一对应。该频域信号幅度参数组成的一维数组组内的元素为电压值(单位：伏特)，可以将频域信号幅度构成的三个一维数组按照相同元素的排列顺序逐一对三个数组中的元素进行平方和运算，并将求得的平方和结果按照原始排列顺序进行组合，形成总数组，该总数组为频域曲线的纵坐标输入参数。进一步地，在由频域信号幅度转为数组时，还可以将数组内的元素乘以固定的天线因子，得到磁感应强度值，单位为特斯拉。通过频率参数以及频域信号幅度构成的两个数组进行频域曲线的绘制输出，能够得到实时频域数据，此外还可以计算每次测量时的最大频域信号幅度以及该最大信号幅度对应的频点。多次测量时，还可以计算幅度最大的一次测试以及对应频点。还需要说明的是，多次测量涉及到测量次数以及采样点数量，在上位机30控制操作时已经进行有预先配置，可以当采样点累计数量达到配置的采样点数量时认为完成一次测量，可以重新继续控制场强仪20进行测量，直到达到预先配置的测量次数为止。
本方案通过基于硬件中傅里叶变换的快速性优势，结合各硬件的集成协作，保证了测试的实时性、准确性，实现了测试条件的一致性控制以及数据采集处理的自动化，大幅提升了测试效率。
以上仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种车辆磁场频域数据的测量系统，其特征在于，所述系统包括依次连接的场强仪、示波器和上位机；
所述场强仪，用于测量车辆运行时所述车辆所在磁场环境的实时信号强度，并将所述实时信号强度输入至所述示波器；
所述示波器，用于读取所述实时信号强度对应的实时时域数据，并对所述实时时域数据进行频域分析，并在频域分析过程中按照预设配置对频率参数进行标定，以输出标定后的实时频域信号幅度；
所述上位机，用于根据所述预设配置以及标定后的实时频域信号幅度绘制频域曲线，以从所述频域曲线中获取所述车辆的实时频域数据。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述示波器在频域分析过程中按照预设配置对频率参数进行标定是按照预设起止点和预设分辨率对所述频率参数进行分段，所述分段后的频率参数对应的频域信号幅度为标定后的实时频域信号幅度。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述上位机，还用于预先根据所述预设起止点和所述预设分辨率选择对应的频率数组作为所述频域曲线的横坐标输入参数；
所述上位机，还用于将分段后的频率参数对应的频域信号幅度转为数组，并对所有数组中同一排列顺序的元素进行平方和运算，以形成总数组，所述总数组为所述频域曲线的纵坐标输入参数。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述场强仪包括三轴向探头以及与所述三轴向探头连接的数据显示仪，所述数据显示仪通过三通道输出线与所述示波器的第一通道输入端、第二通道输入端和第三通道输入端连接；所述示波器的第四通道输入端与车辆加速度信号输出端连接。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括滤波模块以及ACDC电源模块，所述ACDC电源模块的电源线经过所述滤波模块与所述示波器的电源输入端连接。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述滤波模块包括屏蔽壳体以及设置在所述屏蔽壳体内的至少两个磁环；所述屏蔽壳体的第一端面上设置有用于向所述屏蔽壳体的内部空间导入所述电源线的输入开口，所述屏蔽壳体的第二端面上设置有输出开口，所述输出开口用于向所述示波器导出依次缠绕所述至少两个磁环的所述电源线。
7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述示波器，还用于通过所述第四通道输入端采集加速度信号值，并将所述加速度信号值输出至所述上位机；
所述上位机，还用于判断所述加速度信号值的绝对值是否大于预设阈值，并当所述加速度信号值的绝对值大于预设阈值时，控制所述场强仪测量车辆运行时所述车辆所在磁场环境的实时信号强度。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述上位机，还用于接收用户的配置指令，并根据所述配置指令调整上位机运行模式；
当所述运行模式为触发模式时，所述上位机判断所述加速度信号值的绝对值是否大于预设阈值；
当所述运行模式为非触发模式，所述上位机控制所述场强仪测量车辆运行时所述车辆所在磁场环境的实时信号强度。
9.根据权利要求1～8任一项所述的系统，其特征在于，所述上位机还用于从所述频域曲线中获取最大频域信号幅度以及所述频域信号幅度对应的频点。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述上位机还用于将得到的实时频域数据与标准限值进行比较，并当所述实时频域数据超过所述标准限值时，发出提醒。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210323

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