汽車測試技術(shù)和數(shù)據(jù)處理課程筆記

汽車測試與數(shù)據(jù)處理課程筆記TOC\o"1-3"\h\u165941.汽車實驗學： 3111172.乘坐品質(zhì)關(guān)鍵參數(shù) 3272322.乘坐舒適性評價 3125923.汽車試驗的分類 5312564.汽車試驗分類與方法 5307074.主觀評價與客觀評價比較 58855.測試系統(tǒng)的概念 6133435.測試系統(tǒng)的基本構(gòu)成 633886.傳感器的分類 669237.傳感器的靜態(tài)特性 666128.靜態(tài)測量特性參數(shù) 6286709.系統(tǒng)分析中的三類問題 789259.測量的任務 7320010.測量與測試 73017811.精確度指標有三個 71397312.動態(tài)測量 7269913.傳遞函數(shù)的特點 7586514.時間常數(shù)與工作頻率和系統(tǒng)失真的關(guān)系 71478315.傳感器動態(tài)響應 7467716.不失真測量 72962117.數(shù)據(jù)采集（測試）系統(tǒng)參數(shù) 72884518.信號干擾 8380019.應變測量及方法 81902120.應變測試技術(shù)分類 8575921.應變片測量方法的優(yōu)點 81354522.應變片測量方法的缺點 8527323.電阻應變效應和構(gòu)造 81457224.電阻應變片的主要性能指標 92591825.應變測量電路 101077926.應變測量組橋方式 123199528.溫度補償 122538129.測量電路的組橋原則 12274130.電阻應變片的標定 142522331.電阻應變片的分類 14652432.電阻應變片的選擇 143163033.應變片的粘貼 141484034.動態(tài)應變測量中的干擾與防干擾措施 15935135抑制干擾的措施 151443636壓電效應、加速度測量、壓電晶體的特點 151924437.三種壓電效應和形式 16927338.前置放大器 161834439.電荷放大器 16864940.兩種測量鏈低阻抗測量高阻抗測量 16551841.壓電式-壓阻式電容式原理和特點 17139742.傳感器的靈敏度，量程和頻率范圍的選擇加速度計的選擇準則 18795043.實際測量時應考慮的幾個問題 183008943.傳感器的安裝方式對測量的影響 191093544.加速度計的頻率下限 191485045.如何消除測量噪聲 191371446.信號的概念和分類與性質(zhì) 19410547.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本組成：傳感器-模擬信號調(diào)理-數(shù)據(jù)采集電路-微機系統(tǒng) 201792848.何謂模擬信號和何謂數(shù)字量 20382949.何謂數(shù)據(jù)采集 20303850.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成 20122551.(A/D)模數(shù)轉(zhuǎn)換器作用和技術(shù)指標 20998852.數(shù)模轉(zhuǎn)換器的作用與相關(guān)設備作用 20556153.數(shù)字信號處理器(DSP) 211217354.采樣定理與頻率混淆 212303155.海森伯格測不準原理 212821856.數(shù)采系統(tǒng)的典型工作方式 211775757.D/A轉(zhuǎn)換過程和原理與主要技術(shù)指標 222274758.數(shù)字信號處理的主要研究內(nèi)容 23553059.測試信號數(shù)字化處理的基本步驟 232966760.信號的截斷、能量泄漏、信號的幅值域分析 232787961.平順性研究目的 23459162.汽車性能試驗 242105662.汽車整車性能測試 261416963.車輛穩(wěn)定性 272568564.舒適性 271311065.平順性和耐久性 272816366.平順性-加速度考慮因素319967.頭枕震動 271352568.信號的幅值域分析 27796869.倍標準誤差（3q）準則 271082570.格拉布斯準則 27380571.平穩(wěn)隨機過程和非平穩(wěn)隨機過程 272519072.信號的截斷，能量泄漏 272705173.信號分析的三個域 273204674.傅里葉變換意義 283119675.數(shù)字采集系統(tǒng)基本內(nèi)容（DSA） 28118476.傅立葉變換的四種情況： 28汽車實驗學：汽車試驗學是一門以車輛整車、總成或零部件為研究對象，以數(shù)學、力學、材料學、計算機技術(shù)、數(shù)字信號處理等多學科知識為理論基礎(chǔ)，以現(xiàn)代檢測技術(shù)為手段的跨學科、跨專業(yè)的綜合性學科。乘坐品質(zhì)關(guān)鍵參數(shù)：穩(wěn)定性：穩(wěn)定使駕駛員更有信心；無論如何，車輛都必須完全在駕駛員的控制下；懸架系統(tǒng)的性能是操縱穩(wěn)定性的決定性因素；不穩(wěn)定性表現(xiàn)為駕駛員無法保持方向控制，回形滑行，側(cè)翻，或這些狀態(tài)的組合，輪胎和重心是關(guān)鍵參數(shù)。舒適性：舒適的乘坐性能表現(xiàn)為起伏和振動最小，此時振動粗糙度底，側(cè)傾和俯仰角都控制在可接受的范圍內(nèi)。精密度：駕駛員提供的輸入被精確的傳遞至控制部件，包括轉(zhuǎn)向，操縱，剎車和加速。靈敏度：對駕駛員的輸入作出快速反應；車輛提供高水平的響應性能；駕駛有趣的。乘員對不同類型車輛的期望不同；各參數(shù)之間相互關(guān)聯(lián)；有效的平順性設計和評價需要將消費者的期望和可度量設計參數(shù)聯(lián)系聯(lián)系起來考慮；在車輛的內(nèi)部和外部同時安裝加速度傳感器能夠評估車輛的動態(tài)參數(shù)；加速度均方根值經(jīng)驗值的大小和持續(xù)時間；平順性是主觀的，是制造商開發(fā)出了一些列設計參數(shù)，公式，加權(quán)函數(shù)等等；影響平順性的主要部件有：輪胎懸架，座椅和路面條件。2.乘坐舒適性評價2.1連續(xù)激勵(ContinuousEvents):路面分為Smoothroad和RoughRoad。SmoothRoad：非常平滑的路面、微量路面激勵、少量連續(xù)或不連續(xù)激勵的路面。RoughRoad:有波長不等的凸起路面，起伏和Dips路面。評價:由于路面不平引起的車輛低頻振動，判斷你感受到的車體垂直振動、俯仰量，是否有車輛間斷漂浮的感覺，是否有車體加速度的迅速改變，是否感受到由于車體側(cè)傾造成頭部橫向顛簸不舒服的感覺。振動由各種不平路面激勵引起，駕駛員和乘客可從座墊、靠背、方向盤、地板、變速桿等判斷路面激勵造成的持續(xù)和不規(guī)則的車體俯仰及垂向運動，如車輛好象是在直接Copy不平路面，或感覺到像是與車輪一起跳動，或路面沖擊使駕駛員臀部在座椅上跳動?？疾燔圀w、副車架、懸架、動力總成和座椅的振動諧波，考察方向盤和轉(zhuǎn)向柱的振動諧波。是否感覺到車輛在傳遞路面沖擊給乘客。2.2間斷激勵(DiscreteEvents):間斷激勵是指每次路面沖擊的產(chǎn)生間隔足夠長的距離，這樣在下次沖擊來之前，車輛的振動已充分衰減，如路面凸塊、鐵路交叉口、斜坡、路面凹坑、路面連接處、減速帶等。間斷激勵造成汽車以下振動：

一階振動(Primary/Bump):當汽車通過Bump或Dips路面時車體的剛體振動響應。是否Bump造成乘客加速度的突然改變，是否清晰地感受到或聽到撞擊懸架限位塊引起的沖擊或聲音。

沖擊(impacts):考察車輛隔離路面?zhèn)€別劇烈沖擊的能力。車輛是否有強烈的振動或劇烈的路面沖擊能否被車輛平滑地吸收，是否有伴隨沖擊的噪音產(chǎn)生，沖擊是否使車體上下運動速度迅速改變，考察沖擊發(fā)生后振動衰減的幅度。2.3泊車/操縱性(Parking/Maneuvering)Parking/Maneuvering:是指在停車場或路邊停車時汽車以非常低的速度行駛和泊車的性能。

轉(zhuǎn)向力(Efforts)：考察車輛靜止時轉(zhuǎn)向力，車輛以非常低的速度轉(zhuǎn)彎轉(zhuǎn)動方向盤時，是否有轉(zhuǎn)向力的波動，即轉(zhuǎn)向力是否均勻。2.4回正性(Returnability):評價車輛以非常低的速度前進或倒車行駛時方向盤自動回到直線行駛的狀態(tài)。考察方向盤回正是否平滑、一致、穩(wěn)定，自動回正后方向盤位置接近直線行駛狀態(tài)的程度，自動回正的速度，回到直線行駛狀態(tài)是否需要駕駛員輔助。2.5操控性(Maneuverability):評價在行駛空間狹小時車輛的操縱性。在泊車時考察方向盤轉(zhuǎn)動的角度大小，是否感覺到車輛受狹窄道路、轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角及車體外伸部分(轉(zhuǎn)向半徑)的限制。2.6直線行駛可控性(StraightAheadManeuverability):直線行駛可控性是指方向盤在直線行駛附近時汽車的轉(zhuǎn)向特性，在該位置時駕駛員是否可以精確、自信地進行轉(zhuǎn)向控制；該特性反映了駕駛員為保持汽車直線行駛進行方向修正時，汽車的響應和轉(zhuǎn)向力矩反饋的大小。2.7響應(response):圍繞汽車直線行駛位置，即少量轉(zhuǎn)向輸入時，汽車的響應品質(zhì)?？疾焐倭哭D(zhuǎn)向輸入時汽車的響應量，要在不同的速度下評價；是否有響應量很小或沒有的方向盤角度范圍(Window/Steeringangledeadband)，在該轉(zhuǎn)向盤角度范圍內(nèi)及范圍之外，二者轉(zhuǎn)向響應量有什么不同；最后要考察左右轉(zhuǎn)向響應的對稱性。2.8中心感和力矩反饋(CenterFeel/TorqueFeedback):在直線行駛位置附近轉(zhuǎn)向力矩反饋。隨著轉(zhuǎn)向力的增加，是否有一個明顯的中心點，即使有少量的偏差，或是否有轉(zhuǎn)向感很差轉(zhuǎn)向角范圍?？疾燹D(zhuǎn)向力矩隨小轉(zhuǎn)向角變化而改變的程度，這種感覺是弱還是強，轉(zhuǎn)向力矩的增大是線性、不連續(xù)的或粘滯的；是否有摩擦阻力感；是否有轉(zhuǎn)向盤剛性地連接到轉(zhuǎn)向輪的感覺，或者是柔性地連接到轉(zhuǎn)向輪上的感覺(Compliancefeel)。2.9轉(zhuǎn)向力(Efforts):在不同的車速下評價。在小的轉(zhuǎn)向修正(直線行駛)時轉(zhuǎn)向力是否合適，是輕還是重。2.10轉(zhuǎn)向精確度(Modulation/Precision):考察轉(zhuǎn)向盤力矩、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角與車輛響應的聯(lián)系(直線行駛，小方向盤轉(zhuǎn)角輸入)。在中心附近，轉(zhuǎn)向力矩與車輛響應是否匹配，是否有缺乏與車輛及路面關(guān)系的轉(zhuǎn)向感覺，是否有轉(zhuǎn)向修正的精確感。2.11轉(zhuǎn)向可控性(CorneringControllability):轉(zhuǎn)向可控性是指轉(zhuǎn)向時的轉(zhuǎn)向特性，以及這些特性如何使駕駛員精確、自信地控制汽車，轉(zhuǎn)向特性包括轉(zhuǎn)彎時車輛響應、力矩反饋，使車輛既進入彎道又使車輛按預定線路行駛的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角調(diào)整，也包括車輛出彎道時的自動回正特性。2.12響應(Response):在各種轉(zhuǎn)彎情況下車輛關(guān)于轉(zhuǎn)向盤輸入的響應品質(zhì)?？紤]車輛對轉(zhuǎn)向輸入的響應量，特別是在彎道行駛階段，是否有明顯的轉(zhuǎn)向滯后現(xiàn)象，轉(zhuǎn)向盤輸入和車輛響應是否成比例或有可預見性。2.13力矩/反饋感(Torque/FeedbackFeel):轉(zhuǎn)彎時來自轉(zhuǎn)向盤的力矩反饋特性和感覺。當轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角增大或減小時，是否有明顯的或明確的轉(zhuǎn)向盤力矩增加或減?。辉谡麄€轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角操作范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)向盤力矩是否連續(xù)或與方向盤轉(zhuǎn)角成比例；當少量調(diào)整方向盤轉(zhuǎn)角時，是否有轉(zhuǎn)向盤力矩階躍改變的感覺(轉(zhuǎn)向力矩滯后感)；轉(zhuǎn)向是否有路感，是否有僵硬和直接或柔性和順從感(Compliancefeel)。2.14轉(zhuǎn)向力(Efforts):不同車速下的轉(zhuǎn)向力。轉(zhuǎn)彎時的轉(zhuǎn)向力和把持力是否合理，是輕還是重。2.15回正性(Returnability):從不同轉(zhuǎn)彎狀態(tài)恢復到直線行駛狀態(tài)的能力?；卣\動是否平滑、一致和穩(wěn)定；自動回到直線行駛狀態(tài)的程度；自動回正的穩(wěn)定性，超調(diào)量和振蕩次數(shù)(衰減特性)。2.16轉(zhuǎn)向精確度(Modulation/Precision):考察轉(zhuǎn)彎時轉(zhuǎn)向盤力矩、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角與車輛響應的聯(lián)系(直線行駛，小方向盤轉(zhuǎn)角輸入)。車輛響應對轉(zhuǎn)向盤輸入是否直接和精確；在整個轉(zhuǎn)向操作范圍內(nèi)轉(zhuǎn)向盤力矩反饋與車輛響應是否匹配；是否有轉(zhuǎn)向修正的精確感。2.17轉(zhuǎn)向擾動(SteeringDisturbance)轉(zhuǎn)向擾動是指由其它原因(駕駛員輸入除外)導致的不希望的轉(zhuǎn)向響應或反饋。2.18力矩轉(zhuǎn)向(TorqueSteer)發(fā)動機關(guān)閉或打開時車輛的偏離行駛路線。驅(qū)動力矩改變或換檔時，汽車直線行駛的穩(wěn)定性。2.19跑偏(Pull)在平滑路面上行駛時汽車是否總是跑向一邊；踩下離合器、不制動、方向盤自由時，考察車輛側(cè)身漂移量(Hand-offdrift)，評價維持汽車直線行駛的方向盤力矩(Correctionefforts)。2.10冕狀路面敏感性(CrownSensitivity)車輛對冠狀路面的反應偏離行駛路線是否顯著Braking,Handing,PTNVH,WindNVH,RoadNVH,Performance,Drivability3.汽車試驗的分類從大類上分，汽車試驗主要分為：3.1定型試驗:是在汽車或其主要部件正式投入生產(chǎn)前進行，借以考核汽車或部件的性能，效率，可靠性，耐久性，適應性，以保證產(chǎn)品符合使用要求。3.2檢查性實驗:此試驗的目的是汽車生產(chǎn)過程中借以抽查產(chǎn)品，以考核生產(chǎn)質(zhì)量。從每批一定數(shù)量的產(chǎn)品中，或每年，或每半年抽幾輛整車按照規(guī)定的程序進行檢查性實驗，以便發(fā)現(xiàn)工藝上或材料上的問題并及時改正。3.3發(fā)展與研究性實驗:是針對新型汽車包括新結(jié)構(gòu)、新材料和新理論的開發(fā)研究、設計進行的實驗。汽車試驗分類與方法:分類：定型試驗：是在汽車或其主要部件正式投入生產(chǎn)前進行，借以考核汽車或部件的性能、效率、可靠性、耐久性和適應性，以保證產(chǎn)品符合使用要求。檢查性試驗：此實驗的目的是在汽車生產(chǎn)過程中借以抽查產(chǎn)品，以考核生產(chǎn)質(zhì)量，從每批一定數(shù)量的產(chǎn)品中，或每年、或每半年抽查幾輛整車按照規(guī)定的程序進行檢查性試驗，以便發(fā)現(xiàn)工藝上或材料上的問題并及時修正。發(fā)展與研究性試驗：是針對新型汽車包括新結(jié)構(gòu)、新材料和新理論的開發(fā)研究，設計進行的試驗。方法：道路試驗和適應性試驗：在汽車上裝設測試儀表和施加模擬載荷，按照實際使用條件行駛至規(guī)定的里程。對個各種路面的里程規(guī)定有一定的比例，對炎熱、寒冷和高原等地區(qū)的試驗時間也有一定的規(guī)定。這種方法是早期的汽車試驗方法，因能反映用其他試驗方法所不能發(fā)現(xiàn)的真實情況，仍在繼續(xù)應用。試驗場試驗：汽車試驗場是試驗汽車的專用場地，在場中有測定車速、加速性、制動距離和燃料消耗量等的平直實驗路；進行平順性、可靠性和耐久性試驗的高速環(huán)形路、石塊路、搓板路和其他典型路段：坡道、彎道、塵灰室、淹水池、淋水室和試驗涉水性能的水池以及試驗轉(zhuǎn)向特性用的圓形場地或?qū)Ｓ脧V場等。在專用試驗場中試驗汽車易于保證安全，試驗的項目較多，范圍較廣，實驗條件易于模擬和控制，試驗結(jié)果的再現(xiàn)性和可比較性好，車輛的保養(yǎng)維護和必要的修理以及試驗人員休息都有較好的條件，還可以用加大載荷和專門設計的壞路面以進行“強化試驗”，使汽車的零部件加速損壞，以縮短試驗周期。因此試驗場試驗是現(xiàn)代汽車試驗的主要方法。試驗臺實驗：4.主觀評價與客觀評價比較主觀評價：外形，操縱，乘坐。是由試驗人員根據(jù)自己的感覺來對車輛性能進行評價，其特點是：不需要試驗儀器；可以立刻給出結(jié)果；不同的人對同一實驗得出不同的結(jié)果，甚至可能是完全相反的結(jié)果。客觀評價：標準，實驗，試驗。使用有關(guān)的儀器對車輛性能參數(shù)進行測試使用特理量對車輛性能進行評價，其特點是：與試驗人員無關(guān)；試驗結(jié)果重復性和一致性好；長時間后仍可對車輛性能進行比較；試驗結(jié)果可用于校核仿真結(jié)果。試驗：為了查看某事物的結(jié)果或某物的性能而從事某種活動。實驗：為了檢驗某種科學理論或假設而進行某種操作或從事某種活動。測試系統(tǒng)的概念測試系統(tǒng)是通過某種技術(shù)手段，從被測對象的運動狀態(tài)中提取所需的信息。這個信息從物理量的角度講，是以某種信號的形式反映出來的。在工程實際中，測試系統(tǒng)包括信號的獲取、加工、處理、顯示、反饋、計算等，因此測試系統(tǒng)對被測參量測試的整個過程都是信號的流程。5.測試系統(tǒng)的基本構(gòu)成測試技術(shù)，是實驗科學的一部分，主要研究各種物理量的測量原理和測量信號分析處理方法。測試技術(shù)是進行各學科實驗研究和生產(chǎn)過程參數(shù)測量必不可少的手段，起著人的感官的作用。測試系統(tǒng)是執(zhí)行測試任務的傳感器、儀器和設備的總稱。一般來說，測試系統(tǒng)由傳感器、中間變換裝置和顯示記錄裝置三部分組成。傳感器（測試前端）：將被測物理量（如噪聲，溫度）檢出并轉(zhuǎn)換成電量。中間變換裝置（二次儀表）：對接收到的電信號用硬件電路進行分析處理或經(jīng)A/D變換后用軟件進行信號分析。顯示記錄裝置（數(shù)據(jù)分析與存儲）：將測量結(jié)果顯示，提供給觀察者或其它自動控制裝置6.傳感器的分類傳感器定義：能感受（或者響應）規(guī)定的被測量，并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感原件和轉(zhuǎn)換原件組成。6.1按被測物理量分：如：力，壓力，位移溫度，角度傳感器等6.2按測量原理分類：可分為電阻、電容、電感、電壓、霍爾、光電、光柵、熱電偶等傳感器。（這種分類方法便于從原理上認識輸入與輸出之間的變換關(guān)系，有利于專業(yè)人員根據(jù)試驗任務和測量系統(tǒng)選擇合適的傳感器）6.3按信號變換特征分類：結(jié)構(gòu)型：指通過傳感器結(jié)構(gòu)參量的變化實現(xiàn)信號變換的傳感器。如電容式傳感器就是根據(jù)極板間距離和位置的變化引起電容量的改變這一特征而制作的。物理型：指利用敏感元件材料本身物理屬性的變化來實現(xiàn)信號變化的傳感器。如壓電式傳感器就是利用壓電材料的壓電效應來實現(xiàn)力、加速度等物理量測量的?？煞譃椋狠敵鰹殚_關(guān)量（“１”和"０”或“開”和“關(guān)”）的開關(guān)型傳感器；輸出為模擬型傳感器；輸出為脈沖或代碼的數(shù)字型傳感器。7.傳感器的靜態(tài)特性傳感器在靜態(tài)下的輸出－輸入關(guān)系稱為靜態(tài)特性。靜態(tài)測量特性參數(shù)：是指在測量過程中被測量的量值不隨時間變化，保持恒定時的測量。指標：線性度、引用誤差、測量范圍與量程：傳感器所能測量的最大被測量的數(shù)值，稱為測量上限。靈敏度：輸出量變化除以輸入量變化遲滯：遲滯是表明傳感器輸出一輸入特性曲線在正行程時與反行程時的輸出量不重合的程度。重復性：重復性表示傳感器在按輸入量同一方向作全量程多次測試時所得特性曲線不一致性程度。漂移：測試系統(tǒng)在輸入量不變時，其輸出發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為漂移。9.系統(tǒng)分析中的三類問題：1)當輸入、輸出是可測量的(已知)，可以通過它們推斷系統(tǒng)的傳輸特性。(系統(tǒng)辨識)當系統(tǒng)特性已知，輸出可測量，可以通過它們推斷導致該輸出的輸入量。(測量)如果輸入和系統(tǒng)特性已知，則可以推斷和估計系統(tǒng)的輸出量。(預測)測量的任務：測量是通過測和量對研究對象的輸入量，系統(tǒng)傳遞特性和輸出量三者之間的關(guān)系進行研究。已知系統(tǒng)傳遞特性（傳遞函數(shù)）和輸出量之間的測量分析，得出輸入信號-動載荷識別；如果輸入信號和輸出信號已知（測量得出），求取系統(tǒng)（結(jié)構(gòu)）的傳遞特性-系統(tǒng)辨識；已知輸入和系統(tǒng)的傳遞特性，分析推斷輸出信號-響應分析。測量與測試：國家標準的定義是：測量是指以確定被測對象屬性和量值為目地的全部操作。字典測量：用儀器確定空間、時間、溫度、速度、功能等等有關(guān)數(shù)值。字典測試：對機械、儀器和電器等的性能和精度進行測量11.精確度指標有三個：精密度、準確度和精確度精密度δ:它說明測量結(jié)果的分散性。即對某一穩(wěn)定的對象(被測量)由同一測量者用同一傳感器和測量儀表在相當短的時間內(nèi)連續(xù)重復測量多次(等精度測量)，其測量結(jié)果的分散程度。δ越小則說明測量越精密(對應隨機誤差)。準確度ε:它說明測量結(jié)果偏離真值大小的程度，即示值有規(guī)則偏離真值的程度。指所測值與真值的符合程度(對應系統(tǒng)誤差)。精確度τ:它含有精密度與正確度兩者之和的意思，即測量的綜合優(yōu)良程度。在最簡單的場合下可取兩者的代數(shù)和，即τ=δ+ε。通常精確度是以測量誤差的相對值來表示的。12.動態(tài)測量：測量過程中被測量隨時間變化，而測量系統(tǒng)又能準確地跟隨被測量的變化，并將其采集、記錄下來的過程.基本指標與靜態(tài)相同，特殊的需要考慮,跟隨性:反應速度。準確性:失真度13.傳遞函數(shù)的特點：它是由適合任何線性系統(tǒng)的微分方程所得到的，因此它適合于各類系統(tǒng)，如：電系統(tǒng)、機械系統(tǒng)及機、電混合系統(tǒng)等。14.時間常數(shù)與工作頻率和系統(tǒng)失真的關(guān)系：若系統(tǒng)的時間常數(shù)越小，在系統(tǒng)失真很小情況下的圓頻率可以增大，即工作頻率范圍越寬；反之，越大，系統(tǒng)的工作頻率范圍越窄。15.傳感器動態(tài)響應：當傳感器的輸入信號是隨時間變化的動態(tài)信號時，傳感器應能時刻精確地跟蹤輸入信號，按照輸入信號的變化規(guī)律輸出信號。當傳感器輸入信號變化時，傳感器的輸出信號也將隨時間變化，這個過程稱為傳感器的動態(tài)響應。傳感器的動態(tài)特性與其輸入信號的變化形式密切相關(guān)，在研究傳感器動態(tài)特性時，通常是根據(jù)不同輸入信號的變化規(guī)律來考察傳感器響應的。實際應用中主要采用階躍信號和正弦信號作為傳感器的輸入信號來考察傳感器的動態(tài)特性。16.不失真測量：不失真測試系統(tǒng)條件的幅頻特性和相頻特性應分別滿足：A(ω)=A0=常數(shù)φ(ω)=--t0ω數(shù)據(jù)采集（測試）系統(tǒng)參數(shù)基本參數(shù)指標：量程指標：量程范圍、過載能力等靈敏度指標：靈敏度、滿量程輸出、分辨力、輸入輸出阻抗等精度方面的指標：精度(誤差)、重復性、線性、回差、靈敏度誤差、閾值、穩(wěn)定性、漂移、靜態(tài)總誤差等動態(tài)性能指標：固有頻率、阻尼系數(shù)、頻響范圍、頻率特性、時間常數(shù)、上升時間、響應時間、過沖量、衰減率、穩(wěn)態(tài)誤差、臨界速度、臨界頻率等環(huán)境參數(shù)指標：溫度指標：工作溫度范圍、溫度誤差、溫度漂移、靈敏度溫度系數(shù)、熱滯后等抗沖振指標：各向沖振容許頻率、振幅值、加速度、沖振引起的誤差等其他環(huán)境參數(shù)：抗潮濕、抗介質(zhì)腐蝕、抗電磁場干擾能力等可靠性指標：工作壽命、平均無故障時間、保險期、疲勞性能、絕緣電阻、耐壓、反抗飛弧性能等其他指標：使用方面：供電方式(直流、交流、頻率、波形等)、電壓幅度與穩(wěn)定度、功耗、各項分布參數(shù)等結(jié)構(gòu)方面：外形尺寸、重量、外殼、材質(zhì)、結(jié)構(gòu)特點等安裝連接方面：安裝方式、饋線、電纜等信號干擾：測量過程中，除待測量信號外，各種不可見的、隨機的信號可能出現(xiàn)在測量系統(tǒng)中。這些信號與有用信號疊加在一起，嚴重扭曲測量結(jié)果。電磁干擾:干擾以電磁波輻射方式經(jīng)空間串入測量系統(tǒng)。

信道干擾：信號在傳輸過程中，通道中各元件產(chǎn)生的噪聲或非線性畸變所造成的干擾。

電源干擾：這是由于供電電源波動對測量電路引起的干擾。

一般說來，良好的屏蔽及正確的接地可去除大部分的電磁波干擾。使用交流穩(wěn)壓器、隔離穩(wěn)壓器可減小供電電源波動的影響。信道干擾是測量裝置內(nèi)部的干擾，可以在設計時選用低噪聲的元器件，印刷電路板設計時元件合理排放等方式來增強信道的抗干擾性。應變測量及方法：采用應變片測量結(jié)構(gòu)的靜、動應力/應變是目前工程實際中普遍采用的有效方法。應變片測量的基本原理是基于這樣一個物理準則：構(gòu)成應變片的金屬絲的電阻變化正比于其長度和橫截面積的變化。換句話說，當應變片承受外力作用時，其電阻值將正比于金屬絲的物理變化。ε=dL/Lε=20002000*10-6*100%=0.2%，說明試件伸長了0.2%。電阻應變測量技術(shù)是用電阻應變片測量構(gòu)件的表面應變，再根據(jù)應力—應變關(guān)系確定構(gòu)件表面應力狀態(tài)的一種實驗應力分析方法。電阻應變片測量應變的流程20.應變測試技術(shù)分類靜態(tài)測量：恒定的載荷或短時穩(wěn)定的載荷測量2）動態(tài)測量：對載荷在2-1200Hz范圍內(nèi)變化的測量。21.應變片測量方法的優(yōu)點測量靈敏度和精度高，測量范圍廣，頻率響應好，應變片尺寸小，重量輕，測量過程中輸出電信號，可制成各種傳感器，可在各種復雜環(huán)境下測量。22.應變片測量方法的缺點（1）只能測量構(gòu)件的表面應變，而不能測構(gòu)件的內(nèi)部應變。（2）一個應變片只能測構(gòu)件表面一個點沿某個方向的應變，而不能進行全域性測量。23.電阻應變效應和構(gòu)造當金屬導線沿其軸線方向受力變形時（伸長或縮短），電阻值會隨之發(fā)生變化（增大或減?。?，這種現(xiàn)象就稱為電阻應變效應。電阻應變片由敏感柵、引線、基底、蓋層、粘結(jié)劑組成。24.電阻應變片的主要性能指標應變片電阻（R）：指應變片在未經(jīng)安裝、不受力的情況下，于室溫時測定的電阻值。常用的應變電阻值，我國：R=120歐美：R=350二）靈敏系數(shù)（K）：在單向應力作用下，應變片的電阻相對變化與試件表面沿應變片軸線方向的應變之比值，稱為應變片的靈敏系數(shù)，即：注意：K值是應變片的主要參數(shù)，它取決于敏感柵的材料、型式、幾何尺寸、基底、粘結(jié)劑等多種因素。通常由制造廠在專用設備上標定給出K值。常用的K=2.0～2.4橫向效應系數(shù)（H）：應變片的敏感柵除有縱柵外，還有圓弧或直線形的橫柵。橫柵主要對垂直于應變片軸線方向的橫向應變敏感，因而應變片指示應變中包含有橫向應變的影響，這就是應變片的橫向效應。橫向靈敏系數(shù)與軸向靈敏系數(shù)的比值稱為橫向效應系數(shù)H。熱輸出（εt）：將應變片安裝在自由膨脹的構(gòu)件上，無外力作用，當環(huán)境溫度變化時，則輸出一定的指示應變，稱為熱輸出，用εt表示。產(chǎn)生原因：1）由于溫度變化，敏感柵材料的電阻率發(fā)生變化（溫度效應）敏感柵材料與被測構(gòu)件材料之間的線膨脹系數(shù)不同。為了避免溫度影響，測量過程中必須消除溫度變化的影響。穩(wěn)定性：它是反映應變片長期靜態(tài)工作能力的重要性能，常用電阻漂移值和蠕變大小來表示。應變片的電阻值漂移：指在工作溫度恒定，安裝在未受外力作用的構(gòu)件上，其應變片電阻值隨時間的變化。產(chǎn)生原因：由于敏感柵、基底、粘結(jié)劑等材料在應變片的制造或安裝過程中，內(nèi)部形成的應力緩慢釋放所致。應變片的蠕變：指在工作溫度恒定，安裝在承受外力，但變形恒定的構(gòu)件上的應變片電阻值隨時間的變化。產(chǎn)生原因：粘結(jié)劑與基底在傳遞應變時出現(xiàn)滑動所致。六）機械滯后：在恒定溫度下，對安裝有應變片的試件加載—卸載。以試件的機械應變?yōu)闄M坐標，應變片的指示應變?yōu)榭v坐標繪成曲線，加載與卸載曲線不重合，這種現(xiàn)象稱為機械滯后。機械滯后量：以加載曲線與卸載曲線中兩個指示應變的最大差值Zj來表示。產(chǎn)生原因：敏感柵、基底和粘結(jié)劑在承受機械應變后產(chǎn)生殘余變形所致。消除：在正式測試前，反復加—卸載n次七）應變極限（εlim）：在恒定溫度下，對安裝有應變片的試件逐漸加載，直至應變片的指示應變與試件的機械應變的相對誤差達到10%，此時，機械應變即作為該應變片的應變極限。一般情況下，絕緣電阻（Rm）：應變片的絕緣電阻時指應變片的引線與被測試件之間的電阻值。一般情況下，Rm>500為使Rm提高，可選用絕緣性能好的粘結(jié)劑和基底材料疲勞壽命（N）：在幅值恒定的交變應力作用下，應變片連續(xù)工作，直至產(chǎn)生疲勞損壞時的循環(huán)次數(shù)，稱為應變片的疲勞壽命。疲勞損壞：1）敏感柵或引線發(fā)生斷路；2）應變片輸出幅值變化達到10%；3）應變片輸出波形上出現(xiàn)尖峰。25.應變測量電路：目前，應變測量采用的普遍原理是惠斯登電橋，它是由四個電阻構(gòu)成，如圖所示。在輸入端，施加一定的電壓，稱之為“激勵電壓”，而測量輸出端的輸出電壓。如果電橋是平衡的，則輸出端的電壓為零。 橋臂阻值變化對輸出電壓所產(chǎn)生影響的規(guī)律電橋的和差特性是：電橋相鄰兩臂應變片有同號變化（應變）時輸出電壓為兩者之差，異號為兩者之和（簡述為“鄰臂同號相減，異號相加”），當相對兩臂應變有同號電阻變化時輸出電壓為兩者之和，異號為兩者之差（簡稱為“對臂同號相加，異號相減”）。26.應變測量組橋方式工程實踐中有多種測量組橋方式，但是，首先我們必須知道一些材料（或結(jié)構(gòu)）發(fā)生變形時的一些特殊效果（影響），如當試件拉伸時，通常與其他兩個方向的尺寸相比較，試件將變薄，試件橫向變形和縱向（拉伸方向）變形的比稱作泊松比μ。當兩個應變片成900垂直布置時，材料的泊松比，或橫向應變比，是非常重要的，必須在以上方程中加以考慮。通常，對于鋼材料，泊松比在0.27–0.31之間，典型地為0.3，對于鋁材料則為0.33.下面表格列出了幾種基本的應變片測量橋路的構(gòu)成方式，不失一般性，他們都可概括成1/4，1/2和全橋測量。28.溫度補償：實驗中，如果被測構(gòu)件的環(huán)境溫度發(fā)生變化，應變片敏感柵的阻值也將隨之變化，故測量結(jié)果中也將包括因溫度變化而引起的虛假應變。消除溫度影響的最佳辦法是補償片法，工作片接在AB間，而在AD和BC及DC間采用三個阻值相等的標準電阻。29.測量電路的組橋原則：正確判定測點的拉亞應變屬性，一般拉應變?yōu)檎?，壓應變?yōu)樨摐y量電橋的應變輸出原則：對臂相加，鄰臂相減溫度補償片一般接在與工作片想鄰臂，全橋自帶溫度補償根據(jù)不同的測量目的，應變組橋和應變片的粘貼會有所不同30.電阻應變片的標定靈敏系數(shù)的標定,注意：單向應力狀態(tài)-故采用純彎梁；應變片軸線應平行于單向應力-注意貼片方向；標定材料為鋼梁-標定泊松比為u31.電阻應變片的分類電阻應變片按敏感柵材料不同可分為金屬電阻應變片和半導體應變片。絲繞式應變片：敏感柵是用直徑為0.01~0.05毫米的銅鎳合金或鎳鉻繞制而成。缺點：其橫向效應大，測量精度較差，應變片性能分散。優(yōu)點：基底、蓋層均為紙做成，價格便宜，易安裝。短接式應變片：將金屬絲平行排成柵狀，端部用粗絲焊接而成。優(yōu)點：橫向效應小，制造時敏感柵形狀易保證，測量精度高。缺點：焊點多，疲勞壽命較低。三）箔式應變片：敏感柵采用的是0.002~0.005毫米的銅鎳合金或鎳鉻合金的金屬箔，采用刻圖制板、光刻及腐蝕等工藝制作。優(yōu)點：橫向效應較小，易安裝，散熱性好，疲勞壽命長，測試精度較高。四）敏感柵型式：單軸應變片—敏感柵只有一根軸線。用于測量單向應變32.電阻應變片的選擇測試環(huán)境：溫度、濕度、磁場；應變性質(zhì)：靜態(tài)應變—選擇H小的應變片；動態(tài)應變—選擇疲勞壽命好的應變片；應變梯度：應變場均勻—對應變片柵長沒要求，可選柵長大的應變片，容易貼；應變梯度變化大—選柵長小的應變片；測試精度33.應變片的粘貼檢查和分選應變片2粘貼表面的準備；3貼片4.固化5測量導線的焊接與固定；6、檢查。應變片的粘貼：應變片的粘貼過程主要由結(jié)構(gòu)表面的清理，應變片的粘貼，導線的焊接和應變片的保護幾個重要步驟組成。34.動態(tài)應變測量中的干擾與防干擾措施干擾源的分類及特點：1.電磁干擾應變計的信號是通過測量導線輸入應變儀的，數(shù)值非常微?。姌虻妮敵鲭妷和ǔ楹练墸袝r甚至只有若干微伏），當外界電磁場變化時，就會受到電磁干擾。根據(jù)干擾源的特點，電磁干擾又可以分為工頻干擾，工業(yè)上使用的50Hz交流電造成的干擾；無線電干擾，大功率無線電發(fā)射臺的強磁場在測量導線中產(chǎn)生感生電流引起的干擾。靜電干擾當應變計的測量導線和干擾源（例如電力線）之間存在漏電容時，就可能在測量導線中產(chǎn)生靜電干擾。地電壓、地電流的干擾目前的動態(tài)應變儀和記錄儀大多數(shù)用交流市電電源，為了操作人員的安全起見，儀器外殼要接通大地。但在某些工廠，只要相隔幾米，地電位差高達幾伏；在某些風沙大的地區(qū)，地電位還會波動，頻率為幾赫到幾千赫，最大幅值為幾毫伏。此外在應變測量現(xiàn)場，如果發(fā)生雷電、電力線開閉、電源事故、負載變化時都會產(chǎn)生地電流。測量時，應變儀接大地，如果被測處的應變計也接大地，由于兩地之間有一定距離，它們之間就有地電位差U，它將干擾被測信號。即使被測處的應變計并不直接通大地，但由于應變計及引線受潮或絕緣電阻下降、應變計或?qū)Ь€與被測物之間存在漏電容，這樣就等于以一定的阻抗與大地相連，地電位差U也同樣會干擾被測信號。測量儀器之間的干擾當多臺應變儀同時工作時，由于每臺應變儀的實際載波頻率不完全相同，會產(chǎn)生儀器之間的相互干擾。這種干擾是同時使用多臺電阻應變儀進行測試時經(jīng)常碰到的現(xiàn)象35抑制干擾的措施：抑制電磁干擾和靜電干擾的措施：a)測量導線絞扭防電磁干擾(b)測量導線金屬屏蔽套防靜電干擾抑制地電壓、地電流干擾的措施：1）信號電路必須一點接地如果應變儀使用市電電源，儀器的外殼接地，這時應變計處不允許接地，并且應變計與被測構(gòu)件絕緣電阻要大，分布電容要小，否則地電壓、地電流將干擾信號回路。如應變儀采用外殼接地，屏蔽套在該處也接地，這樣稱為一點接地。（2）如果應變儀使用電池供電，可以將屏蔽套接儀器外殼，但都不接地，稱為“浮空”抑制測量儀器之間的相互干擾：要抑制測量儀器之間的相互干擾，必須強迫各臺應變儀載波頻率同步，一般應變儀都有這樣的接線端子和聯(lián)結(jié)器。如果應變儀之間的載波頻率相差太大時，將無法同步，這時應首先調(diào)整應變儀的振蕩頻率，使它們接近，然后接上同步線。但是同步的應變儀臺數(shù)不宜過多，否則達不到同步目的，反而使應變儀無法工作。如果測量時使用的應變儀的臺數(shù)很多時，應當將應變儀分組，每組內(nèi)的幾臺同步，同步線要盡量短，且盡量避免與電源線平行布線。同時各組的測量導線要隔開，最好在每一組測量線外增加一層屏蔽層，這樣處理后，即可達到抑制多臺電阻應變儀同時工作的相互干擾。其它抑制干擾的措施：1）如果采取措施后，應變信號中仍有較明顯的干擾。且干擾頻率范圍在被測的動態(tài)應變信號頻率范圍之外，則還可以使用濾波器將干擾信號濾除。2）如果確定了干擾的來源，應當對干擾源采取屏蔽、接地等措施。36壓電效應、加速度測量、壓電晶體的特點壓電晶體特點：高的電壓/電荷靈敏度；極高的剛度，不受尺寸和形狀限制，可與鋼的剛度媲美；高溫條件下，現(xiàn)有材料中穩(wěn)定性最好的材料；極好的散熱特性，無熱電輸出；極低的溫度系數(shù)（特性不隨溫度變化）壓電傳感器特點：壓電加速度計被廣泛認為是測量振動的最佳傳感器，與其他傳感器相比：寬的工作頻率范圍；在很寬的動態(tài)范圍內(nèi)具有良好的線性；在較寬的環(huán)境條件下仍能保持良好的準確度；由于是自發(fā)電，因此不需要外部電源供電；無活動部件，堅固耐用。37.三種壓電效應和形式38.前置放大器：由于壓電式加速度傳感器的輸出電信號為很微弱的電荷，而且傳感器本身有很大的內(nèi)阻，故輸出信號能量甚微，要測定這樣微弱的電荷（或電壓）的關(guān)鍵是防止導線、測量電路和傳感器本身的電荷泄漏。因此，通常把傳感器信號先輸入高阻抗的前置放大器，進過阻抗變換以后再輸出，換句話說，壓電加速度傳感器所用的前置放大器應具有極高的輸入阻抗，把泄露減少到測量精確度所要求的限度以內(nèi)。因此，前置放大器有兩個作用：一是把傳感器的高阻抗輸出轉(zhuǎn)換為低阻抗輸出，二是把傳感器的微弱信號進行放大。39.電荷放大器：電荷放大器以電容作負反饋，是一種輸出電壓與輸入電荷量成正比的前置放大器，能夠?qū)鞲衅鬏敵龅奈⑷蹼姾尚盘栟D(zhuǎn)化為放大的電壓信號，同時能將高阻抗轉(zhuǎn)換成低阻抗輸出，使用中基本不受電纜電容的影響，但在電荷放大器中，通常用高質(zhì)量的元、器件，輸入阻抗高，但價格也比較貴。40.兩種測量鏈低阻抗測量高阻抗測量：低阻抗測量（電壓模式）；高阻抗測量（電荷模式）1）電荷輸出型：傳統(tǒng)的壓電傳感器通過內(nèi)部敏感芯體輸出一個與加速度成正比的電荷信號。實際使用中，傳感器輸出的高阻抗電荷信號必須通過二次儀表將其轉(zhuǎn)換成低阻抗電壓信號才能讀取。由于高阻抗電荷信號非常容易受到干擾，所以傳感器到二次儀表之間的信號傳輸必須使用低噪聲屏蔽電纜。由于電子器件的使用溫度范圍有限，所以高溫環(huán)境下的測量一般還是使用電荷輸出型。高阻抗測量特點：結(jié)構(gòu)上與ICP型傳感器相同；信號處理單元（電荷放大器）外置；1950年，在微電子技術(shù)發(fā)展之前，是唯一的測量方法；高阻抗測量操作較復雜，一般來講價格昂貴；目前，高阻抗測量多用于環(huán)境惡劣，高溫條件下的測量總結(jié)：低阻抗：固定量程，工作溫度低，普通電纜，相對易損，抗沖擊弱高阻抗：大量程測小量程，工作溫度高，屏蔽電纜，堅固，抗沖擊強41.壓電式-壓阻式電容式原理和特點壓電式傳感器：是利用彈簧質(zhì)量系統(tǒng)原理。敏感芯體質(zhì)量受振動加速度作用后產(chǎn)生一個與加速度成正比的力，壓電材料受此力作用后沿其表面形成與這一力成正比的電荷信號。壓電式加速度傳感器具有動態(tài)范圍大、頻率范圍寬、堅固耐用、受外界干擾小以及壓電材料受力自產(chǎn)生電荷信號不需要任何外界電源等特點，是被最為廣泛使用的振動測量傳感器。雖然壓電式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，商業(yè)化使用歷史也很長，但因其性能指標與材料特性、設計和加工工藝密切相關(guān)，因此在市場上銷售的同類傳感器性能的實際參數(shù)以及其穩(wěn)定性和一致性差別非常大。與壓阻和電容式相比，其最大的缺點是壓電式加速度傳感器不能測量零頻率的信號。壓阻式:應變壓阻式加速度傳感器的敏感芯體為半導體材料制成電阻測量電橋，其結(jié)構(gòu)動態(tài)模型仍然是彈簧質(zhì)量系統(tǒng)?，F(xiàn)代微加工制造技術(shù)的發(fā)展使壓阻形式敏感芯體的設計具有很大的靈活性以適合各種不同的測量要求。在靈敏度和量程方面，從低靈敏度高量程的沖擊測量，到直流高靈敏度的低頻測量都有壓阻形式的加速度傳感器。同時壓阻式加速度傳感器測量頻率范圍也可從直流信號到具有剛度高，測量頻率范圍到幾十千赫茲的高頻測量。超小型化的設計也是壓阻式傳感器的一個亮點。需要指出的是盡管壓阻敏感芯體的設計和應用具有很大靈活性，但對某個特定設計的壓阻式芯體而言其使用范圍一般要小于壓電型傳感器。壓阻式加速度傳感器的另一缺點是受溫度的影響較大，實用的傳感器一般都需要進行溫度補償。在價格方面，大批量使用的壓阻式傳感器成本價具有很大的市場競爭力，但對特殊使用的敏感芯體制造成本將遠高于壓電型加速度傳感器。電容式:電容型加速度傳感器的結(jié)構(gòu)形式一般也采用彈簧質(zhì)量系統(tǒng)。當質(zhì)量受加速度作用運動而改變質(zhì)量塊與固定電極之間的間隙進而使電容值變化。電容式加速度計與其它類型的加速度傳感器相比具有靈敏度高、零頻響應、環(huán)境適應性好等特點，尤其是受溫度的影響比較??；但不足之處表現(xiàn)在信號的輸入與輸出為非線性，量程有限，受電纜的電容影響，以及電容傳感器本身是高阻抗信號源，因此電容傳感器的輸出信號往往需通過后繼電路給于改善。在實際應用中電容式加速度傳感器較多地用于低頻測量，其通用性不如壓電式加速度傳感器，且成本也比壓電式加速度傳感器高得多。42.傳感器的靈敏度，量程和頻率范圍的選擇加速度計的選擇準則作為選用振動傳感器的一般原則：正確的選用應該基于對測量信號以下三方面的分析和估算:a.被測振動量的大小b.被測振動信號的頻率范圍c.振動測試現(xiàn)場環(huán)境傳感器的靈敏度：靈敏度是指傳感器在穩(wěn)態(tài)工作情況下輸出量變化△y對輸入量變化△x的比值。傳感器的靈敏度應根據(jù)被測振動量（加速度值）大小而定，但由于壓電加速度傳感器是測量振動的加速度值，而在相同的位移幅值條件下加速度值與信號的頻率平方成正比，所以不同頻段的加速度信號大小相差甚大。加速度值傳感器的測量量程：范圍是指傳感器在一定的非線性誤差范圍內(nèi)所能測量的最大測量值。通用型壓電加速度傳感器的非線性誤差大多為1%。作為一般原則，靈敏度越高其測量范圍越小，反之靈敏度越小則測量范圍越大。傳感器的頻率測量范圍：是指傳感器在規(guī)定的頻率響應幅值誤差內(nèi)（±5%,±10%,±3dB）傳感器所能測量的頻率范圍。頻率范圍的高，低限分別稱為高，低頻截至頻率。截至頻率與誤差直接相關(guān)，所允許的誤差范圍大則其頻率范圍也就寬。作為一般原則，傳感器的高頻響應取決于傳感器的機械特性，而低頻響應則由傳感器和后繼電路的綜合電參數(shù)所決定。高頻截止頻率高的傳感器必然是體積小，重量輕，反之用于低頻測量的高靈敏度傳感器相對來說則一定體積大和重量重。工作溫度(degC),傳感器到信號調(diào)理及信號調(diào)理到二次儀表之間的距離43.實際測量時應考慮的幾個問題:綜合考慮測量鏈中所有部件的頻率響應范圍(電路，傳感器，AC耦合，數(shù)采系統(tǒng)中的抗混濾波等)。對碰撞和沖擊測量需要加速度計具有寬的分析頻寬和高的響應頻率；時域量和頻域量呈反比關(guān)系；機械量和電量響應；不能用電子濾波修正機械量的過載。時刻避免使傳感器受潮和進行非線性操作；測量噪聲直接取決于分析帶寬；證實導線長度不影響測試；選擇合理的傳感器安裝方式；確定傳感器的敏感軸與測量方向一致；使用電壓型傳感器解決雨天和潮濕環(huán)境下的測試；避免電纜的拖動；確保與地絕緣，避免地回路干擾，最好選擇具有與地絕緣特性的傳感器；對低阻抗傳感器時常檢查偏置電壓。43.傳感器的安裝方式對測量的影響為了盡可能精確地測量結(jié)構(gòu)物的振動，安裝方法、安裝附件、安裝位置的選擇和選擇加速度傳感器一樣重要，如果不能保證把被測結(jié)構(gòu)的動運動真實傳給加速度傳感器，就不能獲得精確的測量結(jié)果。a–螺栓安裝；b–粘貼安裝；c–安裝墊粘貼安裝；d–磁座安裝44.加速度計的頻率下限:壓電加速度計不可能達到真正的直流響應，盡管加速度計本身具有零頻特性。實際的頻率下限取決于前置放大器。對于超低頻動態(tài)測試建議采用電容式加速度計。一般來講，壓電式加速度計適用0.3Hz10KHz的動態(tài)測試。45.如何消除測量噪聲測量噪聲主要指：1）摩擦電效應；2）地回路影響。而地回路噪聲是主要的?？朔鼗芈吩肼暤闹饕椒ㄊ钦麄€測試鏈保證單點接地，這就要求傳感器要與地絕緣。奇石樂有采用獨特技術(shù)制造的與地絕緣加速度計?？朔Σ岭娦姆椒ㄊ潜苊怆娎|的拖動。此外,為克服外部電磁場干擾,應采用同軸屏蔽電纜.46.信號的概念和分類與性質(zhì)信號：是客觀世界信息的表現(xiàn)形式，反映了現(xiàn)實生活中的物理量如何隨時間（或空間）改變的信息。一般的，“信號”是“信息”的載體，是信息的表現(xiàn)形式。信號的性質(zhì)：信號具有特定意義，即有特定的信息；信號具有一定的能量；信號易于被測得或感知；信號易于被傳輸。信號的基本參數(shù)：頻率和幅值分類：數(shù)字信號、模擬信號；一維、二維信號，矢量信號；周期信號和非周期信號；從信號描述上分：可以用明確數(shù)學關(guān)系式描述的信號稱為確定性信號（周期信號（簡單周期信號和復雜周期信號），非周期信號（準周期信號和瞬態(tài)信號）），不能用數(shù)學關(guān)系式面熟的信號非確定性信號（平穩(wěn)隨機信號，非平穩(wěn)隨機信號）；從信號的幅值和能量上分：能量信號（在所分析區(qū)間（正負無窮），能量為有限值的信號）和功率信號（能量不是有限）從分析域上：時域和頻域從連續(xù)性上：連續(xù)時間信號和離散時間信號從可實現(xiàn)性：物理可實現(xiàn)信號（又稱單邊信號，時刻小于零的一側(cè)全為零）和物理不可實現(xiàn)信號一般來講模擬信號和數(shù)字信號貫穿汽車試驗的整個過程信號處理內(nèi)容：濾波、變換、檢測、譜分析、估計、壓縮、識別等一些列的加工處理。周期信號及隨機信號一定是功率信號；非周期的絕對可積信號一定是能量信號；47.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本組成：傳感器-模擬信號調(diào)理-數(shù)據(jù)采集電路-微機系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成：模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器，數(shù)字輸入、輸出，同步時鐘。前置濾波器：將輸入信號中高于某一頻率（成為折疊頻率，等于抽樣頻率的一半）的分量加以濾除后置濾波器：把階梯波形平滑成預期的模擬信號，以濾除不需要的高頻分量，生成所需要的模擬信號何謂模擬信號和何謂數(shù)字量模擬信號：模擬信號是“連續(xù)”信號，用連續(xù)的物理量來表示，信號的大小可以無限增加或者減小，如溫度、壓力、應力、電壓。數(shù)字信號：數(shù)字信號是“離散”信號，用分離、獨立的單位比特表示，比特代表兩種量：開關(guān)，真假，10.何謂數(shù)據(jù)采集：數(shù)據(jù)采集(DAQ)，是指從傳感器和其它待測設備等模擬和數(shù)字被測單元中自動采集非電量或者電量信號,送到上位機中進行分析，處理。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是結(jié)合基于計算機或者其他專用測試平臺的測量軟硬件產(chǎn)品來實現(xiàn)靈活的、用戶自定義的測量系統(tǒng)。是一種獲取模擬信號并將其轉(zhuǎn)化為二進制代碼的一中方法，通過計算機來實現(xiàn)。50.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成：模數(shù)轉(zhuǎn)換器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器，數(shù)字輸入輸出，同步時鐘模數(shù)轉(zhuǎn)換器：將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號以便于被計算機進一步處理或者傳送到內(nèi)存中。51.(A/D)模數(shù)轉(zhuǎn)換器作用和技術(shù)指標轉(zhuǎn)換精度：A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率以輸出二進制（或十進制）數(shù)的位數(shù)來表示。它說明A/D轉(zhuǎn)換器對輸入信號的分辨能力。從理論上講，n位輸出的A/D轉(zhuǎn)換器能區(qū)分2個不同等級的輸入模擬電壓，能區(qū)分輸入電壓的最小值為滿量程輸入的1/2n。在最大輸入電壓一定時，輸出位數(shù)愈多，分辨率愈高。轉(zhuǎn)換誤差：通常是以輸出誤差的最大值形式給出。它表示A/D轉(zhuǎn)換器實際輸出的數(shù)字量和理論上的輸出數(shù)字量之間的差別。常用最低有效位的倍數(shù)表示。 轉(zhuǎn)換時間：轉(zhuǎn)換時間是指A/D轉(zhuǎn)換器從轉(zhuǎn)換控制信號到來開始，到輸出端得到穩(wěn)定的數(shù)字信號所經(jīng)過的時間。52.數(shù)模轉(zhuǎn)換器的作用與相關(guān)設備作用：數(shù)模轉(zhuǎn)換器用于將存儲的信號再變成模擬電壓，以供現(xiàn)實和控制。輸出可用于需要模擬輸入的外部設備的驅(qū)動。數(shù)字輸入輸出：用于控制，處理器和外部數(shù)字設備之間的數(shù)據(jù)傳遞。同步時鐘：重復數(shù)據(jù)變換的初始化，采樣率的控制模數(shù)轉(zhuǎn)換接口：將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號以用于后續(xù)處理，典型組成：多路轉(zhuǎn)換開關(guān)，放大器或調(diào)理器，采樣及保持電路，A/D變換器。滿量程：滿量程對應于能夠輸入至模數(shù)轉(zhuǎn)換器的最大電壓值。I/O接口：在計算機中，介于CPU與外設間，實現(xiàn)硬件連接和軟件通訊裝置。作用：對信息的傳輸形式進行變換（模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)模轉(zhuǎn)換），電平轉(zhuǎn)換和放大，I/O定向，串并轉(zhuǎn)換及并串轉(zhuǎn)換，鎖存和緩沖。A/D變換：模擬信號產(chǎn)生數(shù)字信號（一個二進制流）。其有兩個過程：抽樣和保持。抽樣：每隔T秒(抽樣周期)取出一次xa(t)的幅度，此信號稱為離散信號。它只表示時間點0，T,2T…,nT,…上的值xa(0),xa(T),xa(2T)…,xa(nT)…..。保持：在保持電路中將抽樣信號變換成數(shù)字信號，因為一般采用有限位二進制碼，所以它所表示的信號幅度就是有一定限制的。經(jīng)過A/D變換器后，不但時間離散化了，幅度也量化了，這種信號稱為數(shù)字信號。用x(n)表示。量程（測量范圍）：A/D和D/A系統(tǒng)的輸入范圍數(shù)字信號處理器(DSP)：DSP可以快速的實現(xiàn)對信號的采集、變換、濾波、估值、增強、壓縮、識別等處理，以得到符合人們需要的信號形式。數(shù)字信號處理領(lǐng)域的理論基礎(chǔ)：離散線性變換（LSD）系統(tǒng)理論，離散傅立葉變換數(shù)字信號處理是將信號以數(shù)字方式表示并處理的理論和技術(shù)。數(shù)字信號處理與模擬信號處理是信號處理的子集。數(shù)字信號處理的目的是對真實世界的連續(xù)模擬信號進行測量或濾波。因此在進行數(shù)字信號處理之前需要將信號從模擬域轉(zhuǎn)換到數(shù)字域，這通常通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)。而數(shù)字信號處理的輸出經(jīng)常也要變換到模擬域，這是通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)的。54.采樣定理與頻率混淆：當采樣頻率小于信號中最高頻率的兩倍時，采樣信號的頻率與原信號的頻譜相比出現(xiàn)畸變，這種現(xiàn)象叫做頻率混淆或稱為混疊。為保證采用后信號能真實地保留原始模擬信號信息，信號采樣頻率必須至少為原信號中最高頻率成分的2倍。這是采樣的基本法則，稱為采樣定理。Fs>2Fmax采樣是將采樣脈沖序列p(t)與信號x(t)相乘，取離散點x(nt)的值的過程。每周期應該有多少采樣點最少2點。需要注意，滿足采樣定理，只保證不發(fā)生頻率混疊，而不能保證此時的采樣信號能真實地反映原信號，工程實際中采樣頻率通常大于信號中最高頻率成分的3-5倍。頻率迭混：（由于采樣信號頻譜發(fā)生變化，而出現(xiàn)高、低頻成分發(fā)生混淆的一種現(xiàn)象。抽樣時頻率不夠高，抽樣出來的點既代表了信號中的低頻信號的樣本值，也同時代表高頻信號樣本值，在信號重建的時候，高頻信號被低頻信號代替，兩種波形完全重疊在一起，形成嚴重失真。）頻率迭混的頻域解釋：時域信號的乘積等于頻域信號的卷積，采樣率小于信號最高頻率兩倍時出現(xiàn)迭混現(xiàn)象55.海森伯格測不準原理：是指在一個量子力學系統(tǒng)中，一個粒子的位置和它的動量不可被同時確定，位置的不確定性和動量的不確定性是不可避免的。該原理揭示了微觀粒子運動的基本規(guī)律：粒子在客觀上的不能同時具有確定的位置坐標及相應的動量。說明：對信號進行分析時，頻率分辨率和時間分辨率不能同時達到最大56.數(shù)采系統(tǒng)的典型工作方式1.順序采用，復用AD變換系統(tǒng)：順序采樣，復用ＡＤ變換系統(tǒng)，由A/D發(fā)出觸發(fā)

信號，由電子開關(guān)依次對各通道的模擬信號順序接通，送入采樣保持器采樣,量化后得到數(shù)字信號輸出.此種A/D變換具有下特點:

1)成本最低常見于些，常見于一些PC插板或A/D變換器中。2)可允許較多的模擬信號通道，如果對信號的時間性無要求的話.3)僅適用于通道間時間無關(guān)或?qū)π盘柾ǖ篱g信號時

間相關(guān)要求不嚴的信號。4)數(shù)采系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量取決于AＤ變換器.2.同時采樣，復用AD變換系統(tǒng)：每個模擬信號獨立同時采樣采樣通道后的離，采樣通道后的離散信號復用，合為一路離散信號，再經(jīng)A/D變換器量化形成數(shù)字信號輸出，形成數(shù)字信號輸出.這種變換方式有如下特點：

1)克服了順序抽樣復用A/D，復用A/D變換在信號時間相關(guān)性方面的缺點，可以保證抽樣信號之間的時間相關(guān)性。2)由于每個通道都采用了獨立的抽樣保持電路，因而增加了成本.3)整個數(shù)采系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量仍取決于A/D變換器的吞吐量.3.各通道獨立采樣AD變換系統(tǒng)：這種方法保證了各通道信號之間精確的相位差，這對于--些通道間信號時間相關(guān)性要求很嚴的測試如水聲測量是很重要的，如水聲測量是很重要的.同時各通，各通道由于各自采用獨立的A/D變換器，整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐能力大為提高可以允許對信號，可以允許對信號采取較高的抽樣率,特別適用于信號質(zhì)量要求

較高的測試場合但整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量仍，但整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量仍受到系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的限制，以上系統(tǒng)性能的改善是以系統(tǒng)的成本來換取的.由于各通道采用獨立的取樣保持與A/D變換,使系統(tǒng)的價格成幾十倍的增長4.各通道過采樣AD變換系統(tǒng)：傳統(tǒng)上，A/D轉(zhuǎn)換過程大都嚴格按照抽樣,量化和編碼

的順序進行；這種類型的A/D轉(zhuǎn)換器由于是根據(jù)抽樣值的幅度大小進行量化編碼,需要高精度的比較網(wǎng)絡和電子器件,分辨率越高難度越大；新型過抽樣采集器采用的是所謂增量調(diào)制編碼型A/D轉(zhuǎn)換器它是直接根據(jù)抽樣數(shù)據(jù)的每個樣值的大小，它不是直接根據(jù)抽樣數(shù)據(jù)的每個樣值的大小進行量化編碼，而根據(jù)前一樣值與后一樣值之差,即所謂增量的大小來進行量化編碼.在某種意義上它是根據(jù)過采樣AD變換與傳統(tǒng)的AD變換相比，由于每個通道均采用獨立的過采樣AD變換，使得A/D變換器的成本大大增加，但是從整個系統(tǒng)的成本而言，采用過采樣AD變換，卻可以大大降低對抗混迭濾波器的要求最小有效位AnLSBrepresentsthesmallestchangethatcanberesolvedbytheA/Dconverter代表了AD所能分辨的最小變化量LSB=FullScaleRange(FSR)÷2n影響變換速度的因素：（僅由AD本身性質(zhì)決定）（AD變換器及其相關(guān)電路）（AD系統(tǒng)和主機）

采集時間（從模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號所需要的完整時間）（收到“開始數(shù)字化指令”到數(shù)字化完成的時間）

延遲時間從一個信號通道到另一個通道所需的時間，通道之間相互轉(zhuǎn)換的時間，也稱為延遲D/A轉(zhuǎn)換過程和原理與主要技術(shù)指標D/A轉(zhuǎn)換器是把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成電壓或電流信號的裝置。主要技術(shù)指標：分辨率（用輸出二進制數(shù)碼的位數(shù)表示，位數(shù)越多量化誤差越小，分辨率越高，常用8位等），轉(zhuǎn)換速度（完成一次轉(zhuǎn)換所用時間，如1ms(1KHz)），模擬信號的輸出范圍，最佳增益和量程的選擇。模擬輸入/輸出板的設計通常是以傳感器正常工作為原則；但并不能滿足所有的應用。需要信號調(diào)理模塊的主要原因之一。數(shù)字信號處理的主要研究內(nèi)容：數(shù)字信號處理主要研究數(shù)字序列來表示測試信號，并用數(shù)學公式和運算來對這些數(shù)字序列進行處理，內(nèi)容包括數(shù)學波形分析、幅值分析、頻譜分析和數(shù)字濾波。測試信號數(shù)字化處理的基本步驟：1)用數(shù)學計算和計算機顯示代替復雜的電路和機械結(jié)構(gòu)2)計算機軟硬件技術(shù)發(fā)展的有力推動3)多種多樣的工業(yè)用計算機4)靈活、方便的計算機虛擬儀器開發(fā)系統(tǒng)60.信號的截斷、能量泄漏、信號的幅值域分析用計算機進行測試信號處理時，不可能對無限長的信號進行測量和運算，而是取其有限的時間片段進行分析，這個過程稱信號截斷。為便于數(shù)學處理，對截斷信號做周期延拓，得到虛擬的無限長信號。周期延拓后的信號與真實信號是不同的，下面我們就從數(shù)學的角度來看這種處理帶來的誤差情況。將截斷信號譜XT(ω)與原始信號譜X(ω)相比較可知，它已不是原來的兩條譜線，而是兩段振蕩的連續(xù)譜.原來集中在f0處的能量被分散到兩個較寬的頻帶中去了，這種現(xiàn)象稱之為頻譜能量泄漏。信號的幅值域分析周期信號及隨機信號一定是功率信號，非周期的絕對可積（和）一定是能量信號61.平順性研究目的研究平順性的主要目的就是控制汽車振動系統(tǒng)的動態(tài)特性，使振動的“輸出”在給定工況的“輸入”下不超過一定界限，以保持乘員的舒適性。其基本內(nèi)容為：I)人體對振動的反應和平順性的評價。2)振動“輸入”——路面不平度的統(tǒng)計特性。3)汽車振動系統(tǒng)的簡化，系統(tǒng)頻響特性和系統(tǒng)參數(shù)對“輸出”影響的分析。4)汽車平順性的測試62.汽車性能試驗操縱穩(wěn)定性汽車操縱穩(wěn)定性的基本內(nèi)容及評價所用的物理參數(shù)1、轉(zhuǎn)向盤中間位置操縱穩(wěn)定性； 轉(zhuǎn)向靈敏度、轉(zhuǎn)向盤力特性2、方向盤角階躍輸入下的穩(wěn)態(tài)響應——轉(zhuǎn)向特性，方向盤角階躍輸入下的瞬態(tài)響應； 穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益——轉(zhuǎn)向靈敏度，反應時間、橫擺角速度波動的無阻尼圓頻率3、橫擺角速度頻率響應特性； 共振峰頻率、共振時的振幅比、相位滯后角、穩(wěn)態(tài)響應4、回正性； 回正后剩余橫擺角速度與剩余橫擺角、達到剩余橫擺角速度的時間5、轉(zhuǎn)向半徑 ；最小轉(zhuǎn)向半徑6、轉(zhuǎn)向輕便性：原地轉(zhuǎn)向輕便性、低速行駛轉(zhuǎn)向輕便性、高速行駛轉(zhuǎn)向輕便性 ；轉(zhuǎn)向力與轉(zhuǎn)向功7、直線行駛性：側(cè)向風穩(wěn)定性、路面不平度穩(wěn)定性、微曲率彎道行駛性 ；側(cè)向偏移與轉(zhuǎn)向操舵力矩梯度8、典型行駛工況性能：蛇行性能、移線性能、雙移線性能、 ；方向盤轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向力、側(cè)向加速度、橫擺角速度、側(cè)偏角、車速等9、極限行駛能力：圓周行駛極限側(cè)向加速度、抗側(cè)翻能力、發(fā)生側(cè)滑時控制能力等；極限側(cè)向加速度、極限車速、回至原來路徑所需時間汽車操縱穩(wěn)定性試驗：六大實驗，蛇形、階躍、脈沖、穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)向回正、轉(zhuǎn)向輕便性。蛇行試驗：測量變量：轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、橫擺角速度、車身側(cè)傾角、通過有效標樁區(qū)時間、側(cè)向加速度、車速測量儀器：陀螺儀，方向盤轉(zhuǎn)角與力矩傳感器，車速傳感器結(jié)果表達：平均橫擺角速度與車速關(guān)系圖，平均轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角與車速關(guān)系圖，平均側(cè)身側(cè)傾角與車速關(guān)系圖，平均側(cè)向加速度與車速關(guān)系圖轉(zhuǎn)向瞬態(tài)響應試驗（方向盤轉(zhuǎn)角階躍輸入）測量變量：汽車前進速度，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，橫擺角速度，車身側(cè)傾角，側(cè)向加速度，汽車重心側(cè)偏角。測量儀器：陀螺儀，方向盤轉(zhuǎn)角與力矩傳感器，車速傳感器結(jié)果表達：橫擺角速度響應時間，橫擺角速度峰值響應時間，橫擺角速度超調(diào)量，側(cè)向加速度響應時間，橫擺角速度總方差。試驗曲線：橫擺角速度響應時間與穩(wěn)態(tài)側(cè)向加速度的關(guān)系，側(cè)向加速度穩(wěn)態(tài)相應與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的關(guān)系。轉(zhuǎn)向瞬態(tài)響應試驗（方向盤轉(zhuǎn)角脈沖輸入）測量變量：汽車前進速度，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，橫擺角速度，側(cè)向加速度。測量儀器：陀螺儀，方向盤轉(zhuǎn)角與力矩傳感器，車速傳感器轉(zhuǎn)向回正性能試驗：測量變量：汽車前進速度，汽車橫擺角速度，車身側(cè)向加速度。測量儀器：陀螺儀，方向盤轉(zhuǎn)角傳感器，車速傳感器轉(zhuǎn)向輕便性試驗：測量變量：汽車前進速度，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)向盤作用力矩，轉(zhuǎn)向盤直徑。測量儀器：陀螺儀，方向盤轉(zhuǎn)角與力矩傳感器，車速傳感器穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)性能試驗：測量變量：汽車前進速度，橫擺角速度，車身側(cè)傾角。測量儀器：陀螺儀，車速傳感器希望測量變量：汽車重心側(cè)偏角，汽車縱向加速度，汽車側(cè)向加速度測試系統(tǒng)框圖：測試前端（方向盤，陀螺儀，車速傳感器），數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（全部模擬輸入，部分CAN總線），后處理軟件全部模擬輸入：模擬通道數(shù)，陀螺儀（9個模擬輸出，三個方向加速度，角速度和角度），方向盤（3個模擬輸出，力矩，角度，角速度），速度和位移（2個模擬輸出）。汽車整車性能測試汽車性能的定義：是指汽車能適應各種使用條件而發(fā)揮最大工作效率的能力。它是決定汽車利用效率和方便性的結(jié)構(gòu)特性表征。汽車性能主要包括::動力性、燃油經(jīng)濟性、制動性、操控穩(wěn)定性、平順性以及通過性等。汽車動力性能的評定指標:汽車的動力性是用汽車在良好路面上直線行駛時所能達到的平均行駛速度來表示。汽車動力性主要用三個方面的指標來評定：最高車速；汽車的加速時間；汽車所能爬上的最大坡度。1、汽車的最高車速（km/h)：指汽車在規(guī)定載重質(zhì)量條件下，在良好水平路面上能達到的最高行駛速度。 2、汽車的加速能力：指汽車在各種使用條件下迅速增加汽車行駛速度的能力。加速過程中加速用的時間越短、加速度越大和加速距離越短的汽車，加速性能就越好。3、汽車的上坡能力：上坡能力用汽車滿載時以最低擋位在堅硬路面上等速行駛所能克服的最大坡度來表示，稱為最大爬坡度。它表示汽車最大牽引力的大小。不同類型的汽車對上述三項指標要求各有不同。轎車與客車偏重于最高車速和加速能力，載重汽車和越野汽車對最大爬坡度要求較嚴。但不論何種汽車，為在公路上能正常行駛，必須具備一定的平均速度和加速能力。汽車的動力性能可在道路或臺架上進行檢測汽車的動力性能可在道路或者臺架上進行檢測。道路檢測主要是測定最高車速、加速能力和最大爬