基于Labview的氧传感器诊断方法研究及系统设计

论文总字数：17906字

摘 要

本文主要研究探讨对于汽车的发动机氧传感器的故障诊断的方法。文中重点介绍了基于Labview软件对氧传感器的诊断方法的研究。Laibview是一种虚拟仪器，虚拟仪器是指将计算机资源、模块化功能硬件和图形化仪器界面相结合，实现数据采集、分析和处 理的计算机仪器。虚拟仪器的基本构成包括计算机、虚拟仪器软件、硬件接口模块等。虚拟仪器通过DAQ (数据采集)卡读入数据,然后由应用软件分 析处理数据 ,最后将结果输出显示,从而完成仪器功能。在虚拟仪器中计算机是实现的主体。DAQ卡通过计算机扩展槽与计算机连接，应用程序也依靠计算机强大的数据处理能力得以运行。软件系统是虚拟仪器的核心。DAQ卡的驱动程序封装了控制硬件的底层函数，可以完成接口程序和仪器硬件之间的通信,是应用程序和底层I/O 联系的桥梁，是实现外部和内部数据交换的重要保证。应用程序在计算机的屏幕上生成了各种仪器面板,提供人机交互界面,完成对读入数据的传送、存储，以及最后的处理、显示等功能。虚拟仪器方便、灵活、适应性强，可以通过只采购必要的通用数据采集硬件来构造自己的仪器系统。在硬件不变的情况下，仅改变软件就可以实现不同的功能，满足不同场合的要求。同时，用户可以将一些先进的数字信号处理算法应用于虚拟仪器的设计，提供传统台式仪器所不具备的功能，而且可以通过软件配置实现多功能集成的仪器设计。

关键词：氧传感器；虚拟仪器labview;故障诊断

Oxygen sensor diagnosis method based on Labview research

and system design

Abstract

This article mainly research for automobile engine fault diagnosis method of oxygen sensor. Based on the Labview software is introduced in this paper, we focus on the study of oxygen sensor diagnosis method. Laibview is a kind of virtual instrument, virtual instrument refers to the computer resources, modular function combination of hardware and graphical interface instrument, data acquisition, analysis, and handle computer equipment. Basic composition including computer, virtual instrument of virtual instrument software and hardware interface module, etc. Virtual instrument through DAQ (data acquisition) card is read in data, and then by the application software to analyse process data, output shows that the result will be to complete the instrument function. Computer is the main body of implementation in the virtual instrument. DAQ card expansion slot by computer and the computer connection, the application also rely on the computer a powerful data processing capability to run. Is the core of the virtual instrument software system. Encapsulates the DAQ card driver to control the underlying hardware function, can complete the interface program and the communication between the instrument hardware, is the application and the underlying I/O contact bridge, is the important guarantee to realize the internal and external data exchange. Application on the computer screen generates all kinds of instrument panel, provide the human-computer interaction interface, complete to read in data transmission, storage, and the final processing, and display functions. Virtual instrument is convenient, flexible and adaptable, can only purchase the necessary general data acquisition hardware to construct their own instrument system. On the basis of the hardware, the only change the software can realize different functions, meet the requirements of different occasions. At the same time, the user can be some of the advanced digital signal processing algorithm is applied to the design of the virtual instrument, provides the function of the traditional desktop device does not have, and can be realized by software configuration multi-functional integrated instrument design.

Key words: Oxygen sensor; The labview virtual instrument；fault diagnosis

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1选题的目的与意义 1

1.2国内外汽车诊断技术的发展概况 1

1.2.1国外汽车诊断的技术发展 1

1.2.2国内汽车诊断技术的发展概况 1

1.3本文研究的主要内容 2

第二章 故障诊断和信号处理方法 3

2.1 基于信号处理的方法 3

2.1.1小波变换方法 3

2.1.2主元分析方法 3

2.1.3利用δ算子和利用kullback信息准则的故障检测 3

2.2基于解析模型的方法 3

2.2.1状态估计法 3

2.2.2参数估计法 3

2.2.3基于知识的故障诊断方法 4

2.2.4专家系统故障法 4

2.2.5模糊故障诊断方法 4

2.2.6故障树故障诊断方法 4

2.2.7神经网络故障诊断方法 5

2.2.8信息融合故障诊断方法 5

第三章 氧传感器的系统分析 6

3.1氧传感器的结构与原理 6

3.1.1氧传感器结构 6

3.1.2氧传感器的工作原理 7

3.2氧传感器线路分析 8

3.3波形分析 9

3.4数据流分析 9

第四章 基于Labview的氧传感器系统方案设计 11

4.1 Lab VIEW概述 11

4.2基于Labview的氧传感器系统方案设计 12

4.3.1方案设计 12

4.3.2氧传感器的信号分析 12

第五章 程序设计与实现 14

5.1主界面的设计 14

5.1.1按钮控制区 14

5.1.2仪表区 14

5.1.3波形分析区 15

5.1.4数据显示区 16

5.1.5数据采集表格区 16

5.1.6测试灯区 16

5.2程序的设计 16

5.2.1 “init”状态 17

5.2.2 “Wait”状态 17

5.2.3 Run状态 18

5.2.4 stop状态 18

第六章 总结和展望 20

致 谢 21

参考文献 22

第一章 绪论

1.1选题的目的与意义

有三种汽车三种尾气：CO、HC和NOx，对人的身体的伤害很大。为了减少CO、HC和NOx排放，如今，汽车通常利用三元催化转换器（TWC）来对这些有害的尾气进行合理的处理。但是三元催化器转换器的必须在相当高要求的条件下才能准确的利用，不但需要高温，而且对空燃比的要求也非常高。在空燃比达到14.7:1的时候三元催化器才能起到较好的净化结果。为了让这个问题可以很好的解决，氧传感器起到了至关重要的作用。

氧传感器与三元催化器组成的空燃比控制和排放控制系统，成为一种控制排放的有效途径，使发动机在各种工况下都可获得最佳浓度的混合气。在发动机上利用TWC来净化污染气体，氧传感器是非常重要的原件。TWC对CO、HC和NOx三种对人体有害尾气的处理能力和混合器的理论空燃比有着必然的联系，空燃比偏离14.7:1多了，三元催化器的净化作用将直线下降。

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