汽车试验学复习

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/T12534-90《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%。3lim极限误差Δlim的意义:大于Δlim的误差基本可确认为过失误差。３、随机误差的表示方法1)(12nXxniinsS3limSXXX3lim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X3、求残差Xxvii4、按有限次测量求标准差5、据判断过失误差3||iv6、求算术平均值的标准误差S7、表达测量结果（此时误差可信度为99.73%）SXX3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,…,m2、求Xi的算术平均值标准误差Si，i=1,2,…,m3、求函数值Y的平均值Y),...,,(21mLLLfY（１）多次测量4、求的算术平均值的标准误差SY22222221)(...)()(21mSXYSXYSXYSmY5、表达测量结果YSYY3||...||||)(lim2lim21lim1limmmYXYXYXYYYY)(lim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SS=△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%100maxAhEr１、一阶系统1)(sSsHS为静态灵敏度，当S为1时，11)(ssH把s=jω代入得22)(1)(1111)(jjjH2)(11|)(|)(jHA)()(arctg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，决定于系统的结构。ωτ图2-6一阶系统的频率响应②τ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222222)21()(nnnssKsTTsKsHTn1其中，令S=1，把s=jω代入得H(jω)2222)(4])(1[1)(nnA])(1)(2[)(2nnarctg图2-8二阶系统的频率响应分析：①ξ较小(0.6)时，在(ω/ωn)=1附近，A(ω)1，产生剧烈振荡；而在ξ较大(1)时，在(ω/ωn)=1附近，A(ω)1。无论ξ过小或过大，都会使A(ω)≈1（幅值误差接近0）的频率范围极小。④无论ξ为多少，在ω=ωn时，相位滞后均为-90°。因此对某不变的系统，可以不断改变输入信号的ω，并测相应的φ(ω)，当φ(ω)=-90°时，输入信号的ω就是系统的固有圆频率ωn。此即相位共振法测系统固有频率。②把ξ1时，当ω≈ωn时所产生的幅值明显增加的现象称为共振。此时，称为共振频率。ξ=1时，不再有共振现象。221nr③ω↑↑，动态误差小的频率范围越宽；且φ(ω)↓，响应加快。根据允许的幅值误差所决定的测试系统的工作频率范围称为系统的通频带宽度。对于二阶测试系统，为使系统的工作频率范围足够宽，稳态误差足够小，系统的阻尼比ξ以ξ=0.6~0.8为宜；而ωn应尽可能高，以加宽通频带，加快系统响应，并避开共振。结论：１、单位阶跃输入下的动态响应（１）一阶系统11)(ssH三、测试装置在其他典型输入下的动态响应特性工程上常采用3τ或4τ作为一阶测试系统的响应速度指标。（２）二阶系统ξ=0.6~0.8ξ=0ξ=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)/(ξωn)。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。b/1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。22121)ln/(1dnTM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。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ECU。ECU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：mRNL2ARm02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)(2122210MMjEEU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SCr0+++δSζ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vBlNe0磁电感应式传感器四、磁电式传感器变磁通式dtdNe),,(mRBdtd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。cosIBKUHH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：043214231bd)()(URRRRRRRRU＝第４章信号的中间变换与传输一