便携式车辆加速度信号采集系统设计

谢 波，刘 钊，朱玉田，李 根

（同济大学机械与能源工程学院，上海 201804）

0 引言

车辆安全性正越来越受到人们的关注。目前，国内外的车辆运行状态监测记录设备大多只重视车辆的速度、位置等信息的采集，具有加速度信号的采集、记录、分析功能的设备较少［1］。然而，加速度是研究车辆安全性最为重要的参数之一［2］。

传统的车辆加速度记录仪大多搭载基于压电效应的加速度传感器，由此组成的测试系统结构复杂，制造成本高，可靠性低，使用不方便［3］。近年来，基于微机电系统（MEMS）传感器的新型车辆加速度采集、监测系统的研究逐渐增多，但其普遍采用单片机做主控制器，采用SD卡等介质存储数据［4］，其开发周期长，可靠性低，能连续采集记录的信息量较有限。

本文针对车辆运行工况的特点，开发出一种便携式、大存储量的加速度采集系统，辅以外接输入、显示设备。该系统可快速、大量地采集、记录、显示车辆横、轴、竖3个方向的低频运动加速度和高频振动加速度。

1 系统组成与工作原理

如图1所示，该系统主要由MEMS三轴加速度传感器、自主开发的信号调理板和电源管理板、NI采集卡、嵌入式E-Box，12 V锂电池以及外接辅助输入和显示设备组成。

高频和低频用加速度传感器均选用飞思卡尔MMA7361，经信号调理板后，输出低频的横、轴、竖三向加速度X1，Y1，Z1和高频的横、轴、竖三向加速度X2，Y2，Z2至NI—6009采集卡。主控制器采用小型嵌入式工控机E-Box-2300，通过USB总线驱动采集卡，并通过自主开发的上位机LabVIEW软件控制整个采集过程，数据记录至E-Box扩展硬盘中。……