汽车用温度传感器性能试验台系统的研究
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摘要
随着温度传感器在汽车领域的广泛应用，特别是作为汽车电子控制系统的信息源，温度传感器的研究和技术的改进就显得尤为重要。因此在汽车领域中，实时、高精度地获得温度是这个领域进行深入研究的关键。汽车用温度传感器性能试验台是建立在计算机控制技术和信息检测技术的基础上，是两者有机结合的产物。本系统通过实时地检测汽车用温度传感器温度和阻值参数，并根据参数绘出各个温度点的特性曲线来进行研究的。本套系统的设计不但可以提高汽车用温度传感器技术水平，对利用计算机实现各种参数的测试，对计算机测量和控制技术在汽车领域的广泛应用提供了依据。
本文首先研究汽车用温度传感器性能试验台的结构，系统的结构是实现检测的基础。本系统通过设计电动升降臂、油箱和油路循环系统来实现系统的检测。并论述了电动升降臂、油路系统和热敏式电阻传感器的构造，并对检测精度进行了误差分析，保证整个系统在计算机及单片机的控制下，具有很高的检测精度。
控制系统是整个试验台的核心，为此，本文设计了电动升降臂控制系统和温度控制系统。对电动升降臂，本文采用了自动与手动两种控制方式，并阐述了两种方式的控制原理，为系统的整机运行提供了保障；而温度控制系统除了起测量温度及温敏电阻的阻值作用外，还具有控制测量过程、调节和控制温度等功能。在此温度控制系统中采用一种模糊PID控制技术，较好的解决了其他控制方式难以解决的温度超调问题，使整个试验得以顺利进行，大大提高了温度控制精度。
计算机检测技术是当前应用较广泛的技术，利用计算机和硬件接口 (动态链接库)，采用交互式VB语言，在计算机上建立用户界面，在界面上通过对按钮的控制，实现对所有程序乃至整个系统的控制。即实现温度传感器的数据采集、温度的设定以及对电动升降臂的自动控制，并利用VB图形控件实现绘图和实时比较，以便于分析和研究。
汽车用温度传感器性能试验台通过了整机运行和调试阶段后，对
实验数据及其曲线分析可知，汽车用温度传感器性能试验台基本满足测试此类传感器性能的要求，且证明了温度及电阻的检测值均在误差允许范围之内，其智能化设计可以大大减少测试所需投入的人力和时间，系统运行可靠，整个系统的设计合理、成功，完全可以进行实用化阶段。本系统的设计对改善和提高车辆用温度传感器性能具有重要的意义。
With the extensive application of temperature transducer used in Automobile, especially used as the information source of car electronics control system, the research and technical improvement of temperature transducer seem to be particularly for importance. So that is in car realm, real time and the high accuracy acquires the temperature is the key to go deep into investigative in Automobile. Performance of temperature transducer used in car realm test system embodies the technology of computer control, information detect. The research for this system to pass real time detect the temperature transducer with temperature and resistance, and draw the characteristic curve of the each temperature according to the parameter. The design of this system can improve not only the temperature transducer technique, but also provide with evidental documents to realize the test of all kinds of parameters make use of the computer, and the technology of computer control the extensive application in car realm.
Firstly we study the construction of the system, it is the basis to realize the measure and control. In this system we design the electric elevator, gasoline tank and the circulatory system to examine the system, discuss how to design and how to manufacture them, and proceed to analyse the examination accuracy.
The control system is the core for test-bed, for this, this text design the control system of the electric elevator and the control system of the temperature. To the electric elevator, we use the auto and manual method of control, combine control principle of two kinds of methods, it provides guarantee for
whole line of the system. While in addition to measure the temperature and the resistance, the control system of the temperature still controls process, regulate and control temperature etc. In the control system of the temperature here, we introduce a kind of fuzzy PID control technique, which resolving the temperature of the hard solution in method in other control the super adjusting the problem goodly, making whole on trial can smoothly progress, increases the temperature control the accuracy.
Make use of the interface technique of computer and hardware, apply Visual Basic language, establish the customer interface on the computer screen, push the control button, realize to control all procedures and the whole system. Namely we realize to collect the data of temperature transducer, enactment of the temperature, the auto control of the electric elevator and use the picture box of VB to hatch so that we can compare, analyze and research.
After debugging and operating dynamic character parameter of the test system, we analyze the error of the experimental result and prove that experiment data and curves are in the range of permission. The design of the whole system can reduce to test manpower for needing devotion consumedly with time, the system circulates dependable. The design of the whole system is reasonable and successive, and can proceed the practical stage completely. It is of great importance to study how improve and increase the technique of temperature transducer.
本文首先研究汽车用温度传感器性能试验台的结构，系统的结构是实现检测的基础。本系统通过设计电动升降臂、油箱和油路循环系统来实现系统的检测。并论述了电动升降臂、油路系统和热敏式电阻传感器的构造，并对检测精度进行了误差分析，保证整个系统在计算机及单片机的控制下，具有很高的检测精度。
控制系统是整个试验台的核心，为此，本文设计了电动升降臂控制系统和温度控制系统。对电动升降臂，本文采用了自动与手动两种控制方式，并阐述了两种方式的控制原理，为系统的整机运行提供了保障；而温度控制系统除了起测量温度及温敏电阻的阻值作用外，还具有控制测量过程、调节和控制温度等功能。在此温度控制系统中采用一种模糊PID控制技术，较好的解决了其他控制方式难以解决的温度超调问题，使整个试验得以顺利进行，大大提高了温度控制精度。
计算机检测技术是当前应用较广泛的技术，利用计算机和硬件接口 (动态链接库)，采用交互式VB语言，在计算机上建立用户界面，在界面上通过对按钮的控制，实现对所有程序乃至整个系统的控制。即实现温度传感器的数据采集、温度的设定以及对电动升降臂的自动控制，并利用VB图形控件实现绘图和实时比较，以便于分析和研究。
汽车用温度传感器性能试验台通过了整机运行和调试阶段后，对
实验数据及其曲线分析可知，汽车用温度传感器性能试验台基本满足测试此类传感器性能的要求，且证明了温度及电阻的检测值均在误差允许范围之内，其智能化设计可以大大减少测试所需投入的人力和时间，系统运行可靠，整个系统的设计合理、成功，完全可以进行实用化阶段。本系统的设计对改善和提高车辆用温度传感器性能具有重要的意义。
With the extensive application of temperature transducer used in Automobile, especially used as the information source of car electronics control system, the research and technical improvement of temperature transducer seem to be particularly for importance. So that is in car realm, real time and the high accuracy acquires the temperature is the key to go deep into investigative in Automobile. Performance of temperature transducer used in car realm test system embodies the technology of computer control, information detect. The research for this system to pass real time detect the temperature transducer with temperature and resistance, and draw the characteristic curve of the each temperature according to the parameter. The design of this system can improve not only the temperature transducer technique, but also provide with evidental documents to realize the test of all kinds of parameters make use of the computer, and the technology of computer control the extensive application in car realm.
Firstly we study the construction of the system, it is the basis to realize the measure and control. In this system we design the electric elevator, gasoline tank and the circulatory system to examine the system, discuss how to design and how to manufacture them, and proceed to analyse the examination accuracy.
The control system is the core for test-bed, for this, this text design the control system of the electric elevator and the control system of the temperature. To the electric elevator, we use the auto and manual method of control, combine control principle of two kinds of methods, it provides guarantee for
whole line of the system. While in addition to measure the temperature and the resistance, the control system of the temperature still controls process, regulate and control temperature etc. In the control system of the temperature here, we introduce a kind of fuzzy PID control technique, which resolving the temperature of the hard solution in method in other control the super adjusting the problem goodly, making whole on trial can smoothly progress, increases the temperature control the accuracy.
Make use of the interface technique of computer and hardware, apply Visual Basic language, establish the customer interface on the computer screen, push the control button, realize to control all procedures and the whole system. Namely we realize to collect the data of temperature transducer, enactment of the temperature, the auto control of the electric elevator and use the picture box of VB to hatch so that we can compare, analyze and research.
After debugging and operating dynamic character parameter of the test system, we analyze the error of the experimental result and prove that experiment data and curves are in the range of permission. The design of the whole system can reduce to test manpower for needing devotion consumedly with time, the system circulates dependable. The design of the whole system is reasonable and successive, and can proceed the practical stage completely. It is of great importance to study how improve and increase the technique of temperature transducer.
引文
[1] 张德安等著. 一种新型的温度传感器和温度表校验台的研制. 西南交通大学学报，Vol 30 NO.1 Feb.1998
[2] 沈雅琴著. 半导体热敏电阻测温传感器分析. 上海航天， 1997年第2期
[3] 李淑香著. 汽车用温度传感器的研制
[4] 方培生等著. NTC热敏电阻用于汽车工业的研究. 温州师范学院学报，Vol19,NO.3 Jun.1998
[5] 邢爱堂等著. 一种描述热敏电阻R-T特性的数学模型. 山东科学. Vol.13,No.2 Jun.2000
[6] 何自由等著. 一种汽车感温塞的失效分析
[7] 于广桥等著. 温敏电阻阻温曲线智能测式仪的研制. 测控技术与设备，2000年第1期
[8] 李志宏等著. 电弧炉电极升降PLC控制系统设计及应用. 控制工程，Nov.2002 Vol.9,No.6
[9] 刘燕著. 基于PLC控制的星—三角启动存在的问题及解决办法. 自动化技术与应用，2003年第2卷第2期
[10] 杨帆等著. 一类纯滞后系统的变结构模糊控制. 吉林工业大学学报，1997年第27卷第4期
[11] 高钟毓主编. 机电控制工程. 清华大学出版社，2002年4月
[12] 余祖俊主编. 微机检测与控制应用系统设计. 北方交通大学出版社，2001年12月
[13] 王彤主编. PC机在测量和控制中的应用. 哈尔滨工业大学出版社，1995年8月
[14] 郝用兴著. 提升机PLC控制系统. 平原大学学报，Vol.17 No.3 Aug.2000
[15] 刘镇等著. PID控制器参数整定方法综述.电力系统自动化， 1997年第21卷第8期
[16] 张雪君著. 电阻炉温度模糊控制系统
[17] 黎步银等著. 热敏电阻阻温特性曲线测试系统的研制. 压电
与声光，Vol.22，No.6 Dec.2000
[18] 王俊省主编. 微机算机检测技术及应用. 电子工业出版社， 1996年1月
[19] 黄大贵主编. 微机数控系统. 电子科技大学出版社，1996年8月
[20] 张毅刚等编. MCS-51单片机应用设计. 哈尔滨工业大学出版社，1997年12月
[21] 周荔丹等著. 模糊PID在电阻加热炉温控系统中的应用. 自动化与仪器仪表，2001年第5期
[22] 陈正著. 提高铂电阻测温精度的讯息处理. 自动化与仪器仪表，2001年第4期
[23] 张波著. Fuzzy-PID复合控制. 自动化与仪器仪表，2001年第2期
[24] 李士勇等著. 模糊控制和智能控制理论与应用. 哈尔滨工业大学出版社，1990
[25] 高殿斌等著. 导热油电加热炉的计算机控制系统. 自动化仪表，2001年第22卷第11期
[26] 赵又新著. 基于Smith-模糊复合控制的电加热烤箱得温控系统. 自动化仪表，2001年第22卷第5期
[27] 梁新荣著. 电加热炉温度单片机控制系统的研制. 电气传动， 2003(3)
[28] 陈彦等著. 便携式智能铂电阻测温仪的研制. 微机与应用， 1999年第10期
[29] 严晓江等著. 固体继电器原理及应用. 电气时代
[30] 龙永红等著. 一种智能控制方法及其在温度控制系统中的应用. 包装自动化技术，Vol.22,No1.2001
[31] 张昌凡著. 热处理电炉微机自适应控制. 第二届全国工业炉窑自动控制学术会议论文集[C]，1990
[32] 余永权等著. 单片机模糊逻辑控制. 北京航空航天大学出版社，1995.
[33] 萧奋洛等著. 基于LM35温度传感器的高精度恒温控制系统.华中科技大学电信系
[34] 张卫正等著. 铂电阻瞬态气体温度传感器研制及试验验证.
内燃机工程，2000年第4期
[35] 刘建武著. 利用VB开发无线通讯程序. 工业控制计算机， 2001年第14卷第5期
[36] 陆申龙等著. 热敏电阻的电阻温度特性实验的教与学. 物理实验，第18卷第3期
[37] 皮光禄著. 国外传感器技术的现状与发展[J]. 传感器世界， 1999,5(5):9～15.
[38] 何自由等著. 热敏电阻器的温度加速寿命试验. 华中理工大学学报，1992(6):109～115
[39] 阮亮等著. 一种准确测量热敏电阻温度特性的方法. 大学物理，Vol.19，No.1 Jan.2000
[40] 田广军等著. 热敏电阻温度特性的幂函数拟合. 计量技术， 1994.No 9
[41] 刘根凡等著. 利用VB制作PLC控制系统上位机监控软件. 计算机工程与应用.
[42] 李晓华等编. 学用Visual Basic 6.0编程. 西安电子科技大学出版社，1999
[43] 朱善君等著. 可编程序控制系统. 清华大学出版社，1992年3月
[44] 余永权等编. 单片机应用系统的功率接口技术. 北京航空航天大学出版社，1992年9月
[45] 何立民主编. MCS-51单片机应用系统设计系统配置与接口技术. 北京航空航天大学出版社，1900年1月
[46] 谢宜仁等编. 单片机实用技术问答. 人民邮电出版社，2002年12月
[47] 孙贤颐等著. 新型测温技术及其应用. 工业仪表与自动化装置,1992,(3):58
[48] Analog Devices CO. SHORT FORM GUUIDE. electronic products for precision measurement & control. New York：Analog Devices CO，1986.38.
[49] IEEE Std 488-1978，IEEE Standard Digital Interface for Programmable Instrumentation[S]. New York：IEEE Inc，1978.
[50] Wai R J. Lin F J. Fuzzy neural network sliding-mode position controller for induction serve motor drive[J]. IEE proc-electr.Power,1999,146(3).
[51] Chan C Y.Discrete adaptive quasi-sliding mode control[J].Int.J.Control.1999.72.
[52] Mamclani E H. Gaines B R. Fuzzy Reasoning and its Applications. New York: Academic Press,1981
[53] Nick Infelise. A Clear Vision of Fuzzy Logic Control Engineering 1991.7
[54] Li W. Optimazition of a fuzzy logic controller using neural network, IEEE Word Congress On Com-putational Intelligencem, Proc.of FUZZY-IEEE,94,1994,1:223-227
[55] R M Tong. A Retrospective View of Fuzzy Control-System Fuzzy Sets and System. 1998 14(3)
[56] 熊前兴等著. 微型计算机接口卡的原理及应用. OEM技术[M].北京科学出版社，1992.
[2] 沈雅琴著. 半导体热敏电阻测温传感器分析. 上海航天， 1997年第2期
[3] 李淑香著. 汽车用温度传感器的研制
[4] 方培生等著. NTC热敏电阻用于汽车工业的研究. 温州师范学院学报，Vol19,NO.3 Jun.1998
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[8] 李志宏等著. 电弧炉电极升降PLC控制系统设计及应用. 控制工程，Nov.2002 Vol.9,No.6
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[24] 李士勇等著. 模糊控制和智能控制理论与应用. 哈尔滨工业大学出版社，1990
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[26] 赵又新著. 基于Smith-模糊复合控制的电加热烤箱得温控系统. 自动化仪表，2001年第22卷第5期
[27] 梁新荣著. 电加热炉温度单片机控制系统的研制. 电气传动， 2003(3)
[28] 陈彦等著. 便携式智能铂电阻测温仪的研制. 微机与应用， 1999年第10期
[29] 严晓江等著. 固体继电器原理及应用. 电气时代
[30] 龙永红等著. 一种智能控制方法及其在温度控制系统中的应用. 包装自动化技术，Vol.22,No1.2001
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[32] 余永权等著. 单片机模糊逻辑控制. 北京航空航天大学出版社，1995.
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[34] 张卫正等著. 铂电阻瞬态气体温度传感器研制及试验验证.
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[36] 陆申龙等著. 热敏电阻的电阻温度特性实验的教与学. 物理实验，第18卷第3期
[37] 皮光禄著. 国外传感器技术的现状与发展[J]. 传感器世界， 1999,5(5):9～15.
[38] 何自由等著. 热敏电阻器的温度加速寿命试验. 华中理工大学学报，1992(6):109～115
[39] 阮亮等著. 一种准确测量热敏电阻温度特性的方法. 大学物理，Vol.19，No.1 Jan.2000
[40] 田广军等著. 热敏电阻温度特性的幂函数拟合. 计量技术， 1994.No 9
[41] 刘根凡等著. 利用VB制作PLC控制系统上位机监控软件. 计算机工程与应用.
[42] 李晓华等编. 学用Visual Basic 6.0编程. 西安电子科技大学出版社，1999
[43] 朱善君等著. 可编程序控制系统. 清华大学出版社，1992年3月
[44] 余永权等编. 单片机应用系统的功率接口技术. 北京航空航天大学出版社，1992年9月
[45] 何立民主编. MCS-51单片机应用系统设计系统配置与接口技术. 北京航空航天大学出版社，1900年1月
[46] 谢宜仁等编. 单片机实用技术问答. 人民邮电出版社，2002年12月
[47] 孙贤颐等著. 新型测温技术及其应用. 工业仪表与自动化装置,1992,(3):58
[48] Analog Devices CO. SHORT FORM GUUIDE. electronic products for precision measurement & control. New York：Analog Devices CO，1986.38.
[49] IEEE Std 488-1978，IEEE Standard Digital Interface for Programmable Instrumentation[S]. New York：IEEE Inc，1978.
[50] Wai R J. Lin F J. Fuzzy neural network sliding-mode position controller for induction serve motor drive[J]. IEE proc-electr.Power,1999,146(3).
[51] Chan C Y.Discrete adaptive quasi-sliding mode control[J].Int.J.Control.1999.72.
[52] Mamclani E H. Gaines B R. Fuzzy Reasoning and its Applications. New York: Academic Press,1981
[53] Nick Infelise. A Clear Vision of Fuzzy Logic Control Engineering 1991.7
[54] Li W. Optimazition of a fuzzy logic controller using neural network, IEEE Word Congress On Com-putational Intelligencem, Proc.of FUZZY-IEEE,94,1994,1:223-227
[55] R M Tong. A Retrospective View of Fuzzy Control-System Fuzzy Sets and System. 1998 14(3)
[56] 熊前兴等著. 微型计算机接口卡的原理及应用. OEM技术[M].北京科学出版社，1992.
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