汽车试验学复习剖析.ppt

汽车试验是指在专用试验场、其它专用场地或试 验室内，使用专用设备、设施，依照试验大纲及有关 标准，对汽车或总成部件进行各种测试的工作过程 汽车试验的目的：对产品的性能进行考核，使其 缺陷和薄弱环节充分暴露，以便进一步研究并提出改 进意见，以提高汽车性能 一、汽车试验的目的 第０章 绪论 二、汽车试验的分类 研究性试验 新产品定型试验 品质检查试验 零部件试验 机构总成试验 整车性能试验 室内台架试验 室外道路试验 试车场试验 按试验目的分 按试验对象分 按试验方法分 汽车试验标准是对汽车试验方法提出的技术要求 ，成为汽车试验时的依据和规范 GB/T 12534-90《汽车道路试验方法通则》 保证试验结果的真实性、重复性和可靠性 三、汽车试验标准 一、误差的概念 1、误差的定义 测量值与真值之间的差值称为测量误差 第１章 误差的分析与处理 2、误差的表示方法 (1)绝对误差 (2)相对误差：反映测量的准确程度 (3)允许误差：测量值的最大绝对误差与仪表的量程之比 允许误差是仪表按准确度划分级别的依据 ３、误差的分类 系统误差随机误差粗大误差 （统计特性服从正态分布）（引入修正值或修正函数）（发现并剔除） ４、3类误差的联系 精密度：反映随机误差的影响 准确度：反映系统误差的影响 精确度：综合反映 二、误差的分析与处理 １、测量的平均值与标准误差 ２、误差分析曲线 (１) 极限误差 (２)置信区间 误差落在某区间的概率p(- Δ ，+ Δ)与σ密切相关，常把区间 界限取为σ的倍数，即Δ =kσ ，该区间称为置信区间。

含义：如果在测量结果表达时取某次测量的误差为Δ =σ， 则该误差的可信度为68.27% 极限误差Δ lim的意义:大于Δ lim的误 差基本可确认为过失误差 ３、随机误差的表示方法 ４、直接测量的误差计算及测量结果的表达 测量值的处理步骤如下： 1、初步剔除坏值，判断并消除系统误差 2、求算术平均值 3、求残差 4、按有限次测量求标准差 5、据 判断过失误差 6、求算术平均值的标准误差S 7、表达测量结果 （此时误差可信度为99.73%） ５、间接测量的误差计算及测量结果的表达 （２）单次测量 设Y=f（X1，X2，…，Xm)，其中，对X1，X2，…，Xm 各进行n次测量 1、求Xi的算术平均值Li，i=1,2,…,m 2、求Xi的算术平均值标准误差Si，i=1,2,…,m 3、求函数值Y的平均值 （１）多次测量 4、求 的算术平均值的标准误差SY 5、表达测量结果 传感器信号调理设备记录仪数据采集设备 数据处理与显示设备 数据校准 被测量 输出量 测试系统的输入通常是速度、温度、压力、功率等 非电量，而输出则是电压、电流等电参量，因此测试系 统所要完成的作用是把物理量进行变换并实现传送。

第２章 测试装置的技术特性 工程测试中的三类问题 系统辨识 反求 预测 x(t) h(t) y(t ) 灵敏度S S=△y/△x 一、测试系统的静态特性 非线性度 ∆＝B/A×100% 回程误差 正向输入 反向输入 １、一阶系统 S为静态灵敏度， 当S为1时， 把s=jω 代入得 二、典型测试装置的频率响应特性 分析： ①一阶系统的重要特性参数是时间τ，决定于系统统的结结构 ωτ 图2-6 一阶系统的频率响应 ② τ一定（即系统不变），ω变化时，则ω↑，A(ω) ↓， 输出的衰减增加，误差增加；且φ(ω) ↑ ，响应的滞后↑ ④当τ ↓↓，则允许输入信号的ω在较大范围内变化，而不 会使A (ω)、 φ(ω) 受到太大影响 对于一阶测试系统，应当取较小的时间常数τ ，以加快动 态响应，减少误差，并保证足够宽的工作频率(ω)范围 结论： ③ω一定（即输入正弦信号的频率不变）， τ变化时，则 τ ↑，A(ω) ↓，输出的衰减增加，误差增加；且φ(ω) ↑ ， 响应的滞后↑ ２、二阶系统 其中， 令S=1，把 s=jω代入得 H(jω) 图2-8 二阶系统的频率响应 分析： ①ξ较较小(1，产生剧烈振 荡；而在ξ较大(1)时，在(ω/ ωn)=1附近，A(ω)=1 分析： ξ=0.6~0.8 时，最大超调量仅为10~2.5% ，且达到允许误差(5%~2%)所需时间也 最短，约为(3~4)/(ξ ωn)。

２、单位脉冲输入下的动态响应 １、频率响应法测系统的动态特性参数 也称正弦信号响应法 （１）一阶系统 输入不同ω的正弦信号，测 得相应的A(ω)据此做Bode图， 由图确定ωb，经计算得τ （２）二阶系统 同理，作A(ω)- ω曲线，由 A(ωr)及ωr计算ξ和ωn 四、测试装置动态特性的测定 ２、阶跃响应法测系统动态特性参数 由前知，当一阶系统对阶跃输入响应时，输出达 到最终稳态值的63.2%时所对应的时间就是τ 二阶系统对阶跃的响应是以Td为周期的衰减振 荡，据响应曲线可测得Td和最大超调量M 传感器是人体五官的工程模拟物，它是一种能把特定 的被测量信息（包括物理量、化学量、生物量等）按一定 规律转换成某种可用信号输出的器件或装置 第３章 传感器 电阻式传感器的基本原理是将被测的非电量转换成电阻 值的变化，再经过转换电路变成电量（电压或电流）的输出 一、电阻式传感器 应变片式 滑变电阻式 利用金属的电阻应变效应，将被测量 物体的变形转换成电阻值变化 通过滑动触点改变电阻丝的长度来改变电阻值的大小 ，进而将电阻值的变化转变为电压或电流的变化 导体或半导体材料在外界力的作用下，会产生机械 变形，其电阻值也将随着发生变化，这种现象称为应变 效应。

l 应变效应： 汽车衡 节气门位置传感器： 电位计的滑动触点由节气门轴带动 ，在不同的节气门开度下，电位计的电阻也 不同，从而将节气门开度转变为电压信号输送给ECUECU通过节气门位置传感器 ，可以获得表示节气门由全闭到全开的各种开启角度的、连续变化的电压信号，以 及节气门开度的变化速率，从而更精确地判定发动机的运行工况一般在这种节气 门位置传感器中，设有怠速触点IDL，以判定发动机的怠速工况 测滑试验台位置传感器 侧滑板表面作成凸凹不平的花纹形 状，以增大附着力，减少车轮与滑板之 间可能产生的滑移滑板下面有滚轮， 滚轮在滑道中可以左右自由滑动滚轮 和滑道应定期进行润滑和保养，以减少 滑板运动的阻力，提高检测精度当车 轮驶离滑板后，滑板在回位弹簧的作用 下恢复到原来的位置 电感式传感器是基于电磁感应原理，把被测量转化为磁 阻的变化，继而引起传感器线圈电感量变化的一种装置 二、电感式传感器 自感式传感器： N—线圈匝数 L—线圈电感 Rm—磁路总磁阻 δ — 空气隙的厚度 μ0 —空气的导磁率 A —空气隙截面积 变气隙、变面积 设定当衔铁在中间位置时，两个次级 线圈的参数及磁路尺寸相等，则M1=M2， 输出为0。

当衔铁在被测量的作用下偏离 中间位置时，输出将不再为0 互感式传感器：（差动变压器） 电容式传感器是将被测非电量的变化 转换为电容量变化的一种传感器 三、电容式传感器 + + + δ S ζ 变极距、变面积、变介电常数 + + + 极板间距离在25～200μm的范围 内, 最大位移应小于间距的1/10, 故 在微位移测量中应用最广 适合于测 量较大的 直线位移 和角位移 液面高度、 燃油量测量 应用：胎压监测、自动座椅调节，安全气囊 磁电式传感器是把被测物理量的变化转换为感应电动 势输出的传感器 恒定磁通式 磁电感应 式传感器 四、磁电式传感器 变磁通式 测速电机 这类传感器的基本形式是速度传感器，能直接测量线速度或角速度如 果在其测量电路中接入积分电路或微分电路，那么还可以用来测量位移或加 速度 霍尔式传感器 霍尔传感器也是一种磁电式传感器，是利用霍尔元件、基于 霍尔效应原理，而将被测量转换成电动势输出的一种传感器 霍尔效应 金属或半导体薄片置于 磁场中，当有电流流过时， 在垂直于电流I和磁场B的方 向上将产生电动势，这种物 理现象称为霍尔效应 1-霍尔元件 2-永久磁铁 3-杠杆 4-膜盒 某些离子型晶体的电介质，受到外力作用时 ，不仅几何尺寸会发生变化，而且内部会被极化， 在其相对表面产生异性电荷而产生电场；当外力去 掉时，又重新回到原来的不带电状态，这种现象称 为压电效应。

F + Q=KF + － 压电式传感器是以具有压电效应的压电器件为核心 组成的传感器 压电效应 五、压电式传感器 凡是能转换成力的机械量， 如位移、压力、冲击、振动加速 度等，都可用相应的压电传感器 来测量压电式传感器是测量振 动加速的首选传感器如汽车振 动、发动机爆振此外的应用还 有：汽车倒车雷达、测距仪等 热电式传感器是利用转换元件的电磁参量随温度变化 的特性，对温度和与温度有关的参量进行检测的装置 温度变化 电阻变化 热(敏)电阻传感器 温度变化电势变化热电偶传感器 六、热电式传感器 热电效应 将两种不同材料的导体A和B串接成一个闭合回路，当 两个接合点温度不同时，在回路中就会产生热电势，形成 电流，此现象称为热电效应 关于热电偶回路的几点结论： （1）如果热电偶两电极A、B材料相同，则无论两端温度如 何，热电偶回路的总热电势EAB(t, t0)恒为零 （2）如果热电偶两端温度相同（t=t0），即使两电极A、B 材料不同，热电偶回路内的总热电势EAB(t, t0)恒为零 （3）热电偶的热电势仅与两热电极A、B材料及端点温度t 有关，而与热电极的长度、形状、粗细及沿电极的温度 分布无关。

热电阻传感器与热敏电阻传感器： 热电阻和热敏电阻都是利用电阻值随温度变化的特性 ，对温度或与温度相关的参数进行检测 二者的区别 （1）热电阻是导体；热敏电阻是半导体或金属氧化物 （2）热电阻温度系数为正（T增，R增）；热敏电阻温度系数通 常为负（T增，R降） （3）热敏电阻的灵敏度高，因为热敏电阻的温度系数是热电阻的 10~100倍 （4）热敏电阻的非线性严重，精度不高 （5）热电阻测量范围宽，常用于-190oC~660oC范围内的测量，热 敏电阻的测量范围为-100oC~300oC 电桥是将电阻、电容及电感等参数的变化转换为电压 或电流输出的一种测量电路 R1~R4，四个桥臂 U0：供桥电压 Ubd：输出电压 直流电桥的基本形式： 第４章 信号的中间变换与传输 一、电桥 欲使电桥平衡, 其相邻 两臂电阻的比值应相等, 或 相对两臂电阻的乘积相等 R1R3=R2R4 电桥灵敏度： 电桥的接法不同， 电桥的灵敏度就不同 （1）半桥单臂 （2）半桥双臂 （应变相反） （3）全桥 （相对臂应变相同， 相邻臂应变相反） R1 R2 R3R4 B D Uo Ui AC RL Io －＋ 直流电桥的应用： （1）测量管道流量 （2）气体成份分析仪 滤波器是一种选频装置，只使信号中特定的频率成份通 过，而极大地衰减其他频率成分。

可以抑制噪声、平滑信号 或分离信号 按选频作用分： 二、滤波器 实际滤波器的性能参数有： 纹波幅度、截止频率、带宽 、倍频程选择性等 被测量 传感器电桥滤波器放大器显示/记录 三、放大器 欲使前级电信号以一定精度不失真地输入放大器， 放大器的输入阻抗应该与前级信号源的阻抗合理搭配 欲使后级负荷获得尽可能大的功率，放大器的输出阻抗 应该与后级负载的 阻抗合理搭配，这称之为阻抗匹配 转换电路 转换电路 转换电路 汽车试验采集的数据通常为温度、流量、压力、位移 、速度、力矩等，其共同特征为随时间连续变化 第５章 试验数据采集系统 试验数据采集通道一般由信号处理装置、多路转换 器、采样保持和A/D转换器等组成 一、D/A转换 T形电阻解码网络原理图 … ΣI D3D2D1D0 A/D、D/A基本思路：（1）把模拟量离散化； （2）把数字量与离散化的模拟量对应起来 DAC0832内部结构图 数字量数 据输入端。