摩擦片试验台传统测试存在测量精度不足、人工干预流程多、动静态试验切换繁琐、数据处理滞后等问题，难以满足摩擦系数、磨损率、能量密度等关键参数的高精度测算需求，且缺乏设备互锁防护机制，存在运行安全隐患。

架构设计

采用 “硬件集成 + 软件核心” 的虚拟仪器架构，以 LabVIEW 为上位机开发平台，硬件端整合多类型传感器、数据采集卡、信号调理模块、比例阀、伺服电机等设备，通过 DAQmx 驱动实现信号统一接入，软件端基于生产者 - 消费者循环架构，构建数据采集、处理、控制、存储全流程闭环系统，支持动静态试验模式无缝切换。

核心实现

多通道精准采集

通过 PCI-1711 多功能采集卡与 PCI-1730U 数字量隔离卡，同步采集 9 路模拟量信号（压力、扭矩、转速、温度等）和 8 路数字量信号（限位开关、设备报警等），模拟量采样率稳定在 10kSPS，转速测量范围覆盖 0~3000r/min，压力测量范围 0~2.5MPa，通过信号隔离器（AI-7011、JLT2U）与放大器（ET-L2-D24-1A）抑制干扰，确保原始数据完整性。

智能信号处理

针对试验不同阶段噪声特性，采用均值滤波与中值滤波组合算法：预调节阶段噪声均匀，通过均值滤波平滑信号；制动阶段噪声波动大，启用秩数为 5 的中值滤波抑制尖峰干扰。经实测，2MPa 压力工况下，处理前信号波动范围达 ±0.06MPa，处理后波动压缩至 ±0.006MPa，测量精度提升至 ±0.5% FS。

队列状态机控制

设计包含 18 个状态的队列型状态机，涵盖初始化、压力校对、速度判断、试验执行、紧急停机等核心环节。压力控制通过 PID 算法闭环调节，由采集卡输出模拟量信号驱动比例阀，实时修正油路压力，稳态误差≤0.01MPa；转速调节分三段式控制，低转速阶段（≤额定值 91%）以 0.3s 间隔点动微调，高转速阶段（≥额定值 85%）延长至 0.5s 间隔，控制误差≤5r/min。

设备联锁防护

通过 LabVIEW 数字量输出通道实现 16 台设备的开关控制与互锁逻辑：离合器接合前需确认电磁阀到位信号，制动试验中禁止离合器与试验箱电磁阀同时动作，超压、超温或转速异常时，立即触发急停指令，切断电机与油泵电源，同步启动报警提示。

全流程数据管理

自动创建 “日期 + 试验类型” 分级文件夹，通过 “写入电子表格” 函数存储原始采集数据、滤波后数据及计算参数（摩擦系数、能量密度等），支持实时生成转矩 - 时间、摩擦系数 - 转速等特性曲线，数据可直接导出为 Excel 格式，方便后续溯源分析与报告编制。

性能验证

静态试验表现

在 0.6MPa 压力、60±5℃油温工况下，完成 200 次接合试验，测得平均静摩擦系数 0.1523，最大偏差≤0.0012，扭矩测量精度 ±0.5% FS，完全符合 GB/T 15141-2009 标准要求。

动态试验表现

1400r/min 转速工况下，连续运行 2000 次接合循环，平均动摩擦系数 0.1314，能量负荷许用值 73952，磨损率 1.69×10⁻⁸cm³/J，转速同步性误差＜10ms，无数据丢包或设备误动作情况。

长期稳定性

72h 满负荷连续试验中，系统运行稳定，压力、转速控制精度无漂移，数据存储完整率 100%，设备联锁响应时间≤20ms，满足批量试验的可靠性需求。