摘　要：针对汽车安全性能检测线中，汽油车废气排放性能的检测问题，采用模拟量输出接口及RS232串行通信接口两种方式，设计并实现了一种实用的数据采集与处理系统。对该系统的结构、工作原理及其关键技术进行了介绍。 关键词：汽车检测线；废气排放性能；检测；模拟量输出接口；串行通信 1　引　言 汽车的安全性能检测是预防车辆行车事故的重要手段。按照国家有关规定，汽车安全性能检测项目包括： （1）外观及底盘的技术状况检查； （2）汽油车HC，CO，CO2，NO，O2废气检测； （3）柴油车排烟浓度检测； （4）喇叭声级检测； （5）车速表检验； （6）前轮侧滑量检测； （7）前照灯配光特性检测； （8）轴荷（轮荷）量检测； （9）制动性能检测。 采用汽车安全检测设备对汽车的安全性能9个项目集中进行检测的全套设施称为汽车安全检测线。由微机监测与控制的汽车安全性能自动检测线，可以提高检测效率和检测参数的精度，减少操作人员，降低劳动强度，并能正确处理各种文件、表格，对检测结果按国标进行自动评判和打印输出，从而避免人为因 素对检测数据准确性的影响，提高检测数据可信度。 本文主要针对汽车安全检测线中，汽油车废气排放性能的检测及其与检测线的联网通信问题，设计和实现了一种实用的数据采集与处理系统，对该系统的结构、工作原理及其关键技术进行介绍。2　系统结构与工作原理 系统结构原理框图如图1所示。 本系统由检测线主控计算机、工位控制计算机、废气分析仪、打印机及LED显示灯阵组成。检测线主控机负责整个安全检测线全部检测项目的调度、管理、检测节拍控制及数据的汇总、统计与打印任务；工位控制计算机负责与前端废气分析仪的数据采集、处理与通信任务，并将本检测工位全部项目的检测结果数据通过网络传送给检测线主控机；废气分析仪是一种采用不分光红外吸收法原理的气体测量仪器，专门设计用于测量机动车汽油发动机排放废气中的CO及HC塞时自动报警等功能，并以模拟量输出接口及RS232C数字串行通信接口两种方式向工位控制计算机传送数据；LED灯阵用于显示检测过程和检测结果数据。检测过程中对驾驶员的操作引导是由计算机控制LED灯阵显示相关提示信息的方式来实现的。3　模拟量端口的数据采集与处理3．1　信号调理放大 在本系统中，工位控制计算机获取废气分析仪检测数据的方式有两种，一种是通过模拟量端口获取数据，另一种是通过数字量端口获取数据。对于废气分析仪的模拟量端口，其输出的模拟信号一般为0～100 mV，信号比较弱，采用常规的信号处理方法无法进行远距离传输，需要对其进行调理。本系统对废气分析仪输出模拟信号的调理主要是采用放大、滤波及抗干扰处理，使之达到计算机数据采集板所需的标准0～10 V电压信号。信号调理电路原理如图2所示。该调理电路的主要元件是美国BB公司的精密仪表放大器INAll4，其特点是低噪声和极低的非线性(0．003％)，高共模抑制比CMRR＝120 dB（G＝1 000），大增益带宽达25 MHz，输入保护、内补偿，特别适合于本系统的平衡桥式传感器的应用场合。 另外，为了减少传感器信号的各种漂移，进一步增大电路的抗干扰能力，在电路印制板设计及布线工艺上还进行了一些特殊处理，使整个信号调理精度得到进一步的提高。3．2　信号的非线性变换 由于废气分析仪模拟量输出端口输出的HC和CO 的输出信号是非线性的，所以对采样后的数据还要进行非线性变换。考虑到工业PC在浮点运算方面的优势，本系统采用了三次牛顿插值的办法来实现非线性变换。 在设计时先将整个量程用点x0，x1，…，x31，等分为31个区间，利用精度更高的设备测得每个点所对应的实际值y0，y1，…y31。实际值y＝f（x）。 （1）当测量点x满足xi≤x≤xi＋1，i＝1，2，…，29时，用xi－1，xi，xi＋1，xi＋2四个点，由式（1）计算出表 1所示的三次差商表。由三次牛顿插值多项式，得：4　数字量端口的串行通信传输 在本系统中，工位控制计算机通过废气分析仪的数据量输出接口获取数据，一般都是采用RS232C串行通信的方式来实现。4．1　串行通信参数及连接 （1）串行通信口参数 波特率：300 b／s（可根据要求，在110～2 400 b／s范围内改变）。字符长度：1位起始位，8位数据位，2位停止位。校验方式：无校验。 （2）连接方式 连接方式如图3所示。4．2　数据格式及命令 （1）通信数据及命令均以标准ASCII码表示。 （2）仪器向主机发送数据以数据组方式进行传送，数据组长度为14 B，数据组组成格式如图4。 （3）主机向仪器发送的命令 各命令内容及作用如表2所示。 （4）仪器向主机发送的状态信息 各状态信息含义如表3所示。

     4．3　自动检测程序工作过程 工作过程流程图如图5所示。 5　结　语 本文只介绍了对于检测HC和CO两种气体废气分析仪输出数据的采集和处理方法，对于目前兴起的检测HC，CO，CO2，O2和NO五种气体的废气分析信输出数据的采集与处理方法与此类似，只是在串口通信协议中数据格式有所差异，本文不再赘述。 本文介绍的数据采集与处理系统，已在我们所开发研制的汽车检测线测控系统中使用，并实际应用到国内多条汽车检测中，效果良好，较好地满足了对汽车排放性能检测的实际需要。