汽車測試基礎(chǔ)課件

緒論一、汽車測試的作用與意義二、測試的基本概念三、測試系統(tǒng)的構(gòu)成四、測試的一般方法

五、學習本課程的目的ACC(AdaptiveCruiseControl)ABS(AntilockBrakingSystem)歷史時代：手工化機械化自動化信息化生產(chǎn)方式：人與簡單工具動力機與機械自動測量控制智能機械裝置……汽車的發(fā)展離不開測試技術(shù)

測試技術(shù)在汽車中的應(yīng)用日新月異發(fā)動機：向發(fā)動機的電子控制單元（ECU）提供發(fā)動機的工作狀況信息，對發(fā)動機工作狀況進行精確控制溫度、壓力、位置、轉(zhuǎn)速、流量、氣體濃度和爆震傳感器等

汽車傳感器：汽車電子控制系統(tǒng)的信息源，關(guān)鍵部件，核心技術(shù)內(nèi)容

普通轎車：約安裝幾十到近百只傳感器，豪華轎車：傳感器數(shù)量可多達二百余只。

底盤：控制變速器系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動防抱死系統(tǒng)等車速、踏板、加速度、節(jié)氣門、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、水溫、油溫車身：提高汽車的安全性、可靠性和舒適性等溫度、濕度、風量、日照、加速度、車速、測距、圖象等測量

是指確定被測對象屬性量值為目的的全部操作。測試

是具有試驗性質(zhì)的測量，或者可以理解為測量和試驗的綜合。測試的基本概念

力學參數(shù)：表明機器工作負荷狀況的參數(shù)，力、力矩、應(yīng)力、電壓等；

運動參數(shù)：表明機械運動規(guī)律的參數(shù)，位移、速度、加速度等；電參數(shù)：表明機器工作負荷狀況的參數(shù)，電流、電壓、功率等；工藝參數(shù)：表明加工工藝條件的有關(guān)參數(shù)，如加工對象的加工量、溫度、幾何形狀等。測量參數(shù)例：空調(diào)機測量控制室溫空氣被測對象：被測信息：檢測器具：操作過程：室內(nèi)空氣溫度溫度傳感器---熱電阻、熱電偶

熱敏電阻

電信號

處理

顯示空調(diào)機測試系統(tǒng)的組成控制器實時采集懸架速度信號判斷電磁閥通斷電磁閥工作狀態(tài)改變減振器阻尼系數(shù)動畫演示檢測方法分類1.

直接測量（絕對測量、相對測量）間接測量2.

開環(huán)測量與閉環(huán)測量3.

偏差法、零位法、微差法測試方法分類1、直接測量與間接測量

直接測量：直接將被測量與標準量進行比較標準量標準計量單位（如米尺、光柵尺、激光、……）

絕對測量定值標準量（如某一固定尺寸）

相對測量--絕對測量：采用儀器、設(shè)備、手段測量被測量，直接得到測量值測量結(jié)果：20.1mm--相對測量：將被測量直接與基準量比較，得到偏差值特點：簡單、直觀、明了；測量精度不高基準量：20.00mm測量值：+0.08mm結(jié)果：20.08mm特點：精度高；復雜、成本高、要求高

間接測量如測導線的導電率ρ：測量與被測量有一定函數(shù)關(guān)系的參量，被測量由計算獲得2、開環(huán)測量與閉環(huán)測量開環(huán)測量：反饋測量：特點：簡單、直觀、明了；測量精度不高特點：精度高；復雜、成本高、要求高傳感器輸入量x輸出量y傳感器輸入量x輸出量y放大反響傳感器3、偏差法、零位法和微差法偏差法：零位法：利用測量儀表的指針相對于刻度的偏差位移直接表示測量的數(shù)值利用指零機構(gòu)的作用，使用被測量和已知標準量兩者達到平衡，根據(jù)指零機構(gòu)示值為零來確定被測量等于標準量值微差法：偏差法和零位法的結(jié)合被償測量被測量余數(shù)被償測量大值與標準量大體平衡現(xiàn)代測試技術(shù)發(fā)展趨勢智能化虛擬化網(wǎng)絡(luò)化微型化軟測量技術(shù)

通過測試技術(shù)的基礎(chǔ)理論學習和實驗，培養(yǎng)學生能正確地選用測試裝置,進行各種物理量的測量；初步掌握進行動態(tài)測試的方法和技能，為以后的生產(chǎn)實驗和科學研究打下一定的基礎(chǔ)。課程的目的

簡述測量參數(shù)的種類。簡述測量方法有哪些？思考題長光柵---直線位移；圓光柵---角位移構(gòu)成：主光柵---標尺光柵，定光柵；指示光柵---動光柵長度---測量范圍；刻線密度

---測量精度(10、25、50、100、125線/mm)加速度計力傳感器壓力變送器2分類

磁電式動圈式磁阻式線速度型角速度型N磁電式傳感器

動圈式傳感器線速度型

磁電式傳感器

磁電式車速傳感器

信號分類及其描述1從信號描述上分--確定性信號與非確定性信號；2從信號的幅值和能量上--能量信號與功率信號；3從分析域上--時域與頻域；2.1信號的分類與描述

4從連續(xù)性--連續(xù)時間信號與離散時間信號；5從可實現(xiàn)性

--物理可實現(xiàn)信號與物理不可實現(xiàn)信號。2.1信號的分類與描述

1確定性信號與非確定性信號

可以用明確數(shù)學關(guān)系式描述的信號稱為確定性信號。不能用數(shù)學關(guān)系式描述的信號稱為非確定性信號。2.1信號的分類與描述

周期信號：經(jīng)過一定時間可以重復出現(xiàn)的信號

x(t)

=

x(t+nT)b)非周期信號：在不會重復出現(xiàn)的信號。c)非確定性信號：不能用數(shù)學式描述，其幅值、相位變化不可預知，所描述物理現(xiàn)象是一種隨機過程。非確定性信號根據(jù)是否能滿足平穩(wěn)隨機過程的條件，又可以分成平穩(wěn)隨機信號和非平穩(wěn)隨機信號。

2.1信號的分類與描述

2能量信號與功率信號

a)能量信號在所分析的區(qū)間（-∞，∞），能量為有限值的信號稱為能量信號，滿足條件：一般持續(xù)時間有限的瞬態(tài)信號是能量信號。2.1信號的分類與描述b)功率信號

在所分析的區(qū)間（-∞，∞），能量不是有限值．此時，研究信號的平均功率更為合適。一般持續(xù)時間無限的信號都屬于功率信號:1、信號波形圖

周期T，頻率f=1/T峰值PAtT

PPp-p雙峰值Pp-p2.2信號的時域波形分析

2.2信號的時域波形分析

4、均值

均值E[x(t)]表示集合平均值或數(shù)學期望值。均值：反映了信號變化的中心趨勢，也稱之為直流分量。5、均方值

信號的均方值E[x2(t)]，表達了信號的強度；其正平方根值，又稱為有效值(RMS)，也是信號平均能量的一種表達。

2.2信號的時域波形分析

6、方差方差：反映了信號繞均值的波動程度。信號x(t)的方差定義為：

2.3信號的頻域分析

1周期信號與離散頻譜采用三角函數(shù)展開式

周期信號頻譜的特點（1）離散性（2）諧波性（3）收斂性

2、非周期信號與連續(xù)頻譜傅里葉變換對

:頻譜特點：其頻譜是連續(xù)的，它是由無限多個、頻率無限接近的頻率成分所組成。譜線幅值在各頻率上趨于無窮小。

常用的傳感器

§3.1概述一傳感器的作用二傳感器的分類下一節(jié)回首頁可轉(zhuǎn)換的信號機械信號電信號輻射信號（光波超聲波紅外波）流體信號傳感器的作用返回按被測對象按工作原理機械式電子式光學式流體式按能量變換關(guān)系能量轉(zhuǎn)換型

能量控制型物性型結(jié)構(gòu)型集成化傳感器多環(huán)節(jié)集成多參量集成模擬式數(shù)字式返回§3.2機械式傳感器一工作原理

p58圖3-3二特點及應(yīng)用

n低，適于靜態(tài)測量被測量彈性元件變形（位移）敏感元件電信號首頁下一節(jié)§3.3電阻式傳感器一變阻器式傳感器二

電阻應(yīng)變式傳感器首頁下一節(jié)1工作原理

p59圖3-5R=KiX2性能特點1°靈敏度Lo線性P59表3-6電阻分壓電路2°優(yōu)點：缺點：返回1

工作原理2分類比較金屬式半導體式絲式p60圖3-7箔式圖3-8S半=（50~70）S金電阻應(yīng)變式傳感器p63表3-10，p64圖3-113環(huán)境溫度對應(yīng)變的影響p60圖3-7返回工作原理可表示為可到出傳感原理：S1+2u金屬式1.7~3.6之間線性半導體返回§3.4電感式傳感器一

自感型二互感型—差動變壓器式電感傳感器首頁自感型1

可變磁阻式（1）工作原理（2）分類比較2渦流式上一頁工作原理返回a.改變δ式S≈const*差動式p65表3-13（b）b.改變磁通互積式p65圖3-13（a）c.雙螺管線圈差動型測量范圍0.001~1mm測量范圍0~300um,分辨力0.5um測量電路首頁差動變壓器式電橋取D為參考點○Z1Z2D○○B(yǎng)A上一頁2

渦流式P66表3-15（1）工作原理金屬板材料ρμ↑↓線圈激勵頻率w↑↓測頻轉(zhuǎn)速鑒材與探傷測微小位移透射式測厚δ↑↓（2）性能特點Z↑↓首頁上一頁§3.5電容式傳感器一傳感原理δε二分類比較1）δ↑↓2）A↑↓3)ε↑↓>0首頁§3.6電壓式傳感器一壓電效應(yīng)二

壓電材料三壓電式傳感器及其等效電路四

測量電路五特點及應(yīng)用首頁1.壓電單晶體2.多晶體壓電陶瓷☆銑鈦酸鉛材料系列鈦酸鋇3.壓電半導體壓電傳感器集成傳感器半導體電子器件4.高分子壓電薄膜微壓機器人觸覺返回壓電式傳感器為能量型傳感器，也稱無源傳感器，本身相當于高內(nèi)阻微弱的電荷源CaCciqR0CqR0C=Ca+Cc在交變力的作用下產(chǎn)生交變電荷依電荷平衡原理下一頁首頁1ow↑

w→0e→0適于高頻信號測量：振動噪聲表面粗糙度2o測量低頻信號（靜態(tài)）CRo↑↑即Ro↑↑即后級需接高輸入阻抗的測量電路，按規(guī)定電纜接線上一頁回首頁前置放大器電壓放大高輸入阻抗的比例放大器電荷放大具備深度電容負反饋的高增益的高輸入阻抗的運放CaCcq-k1且不變電纜長度及型號的影響2可測超低頻信號用于沖擊振動與地震測量返回特點及應(yīng)用1、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、頻率范圍寬適于動態(tài)測量2、多用于力、振動加速度、噪聲、表面粗糙度的測量回首頁下一節(jié)1

磁電式傳感器磁場強度↑↓運動速度↑↓↑↓Φ↑↓2半導體傳感器半導體應(yīng)變式集成傳感器半導體壓電式集成傳感器3光纖傳感器發(fā)展迅速下一頁回首頁傳感器的選用原則1靈敏度2動態(tài)響應(yīng)物性型光電壓電快結(jié)構(gòu)型慢3線性范圍4可靠性5精確度回首頁

測量誤差分析

誤差的基本概念§6.1.1誤差的定義及表示方法測量結(jié)果與其真值的差異定義：定性概念，定量表示Δx–測量誤差x–測量結(jié)果x0–真值絕對誤差相對誤差§6.1.2誤差分類系統(tǒng)誤差隨機誤差粗大誤差系統(tǒng)誤差§6.3

系統(tǒng)誤差性質(zhì)：有規(guī)律，可再現(xiàn)，可以預測原因：原理誤差、方法誤差、環(huán)境誤差、使用誤差處理：理論分析、實驗驗證→修正隨機誤差§6.2隨機誤差正態(tài)分布性質(zhì)：原因：裝置誤差、環(huán)境誤差、使用誤差處理：統(tǒng)計分析、計算處理→減小對稱性有界性抵償性單峰性絕對值相等的正負誤差出現(xiàn)的次數(shù)相等絕對值小的誤差比絕對值大的誤差出現(xiàn)的次數(shù)多偶然誤差絕對值不會超過一定程度當測量次數(shù)足夠多時，偶然誤差算術(shù)平均值趨于0

粗大誤差與異常數(shù)據(jù)的取舍§6.2.1粗大誤差性質(zhì)：偶然出現(xiàn)，誤差很大，異常數(shù)據(jù)，與有用數(shù)據(jù)混在一起原因：裝置誤差、使用誤差處理：判斷、剔除粗大誤差與異常數(shù)據(jù)的取舍

§6.2.2異常數(shù)據(jù)剔除準則：說明：(1)測量誤差為隨機變量，且符合正態(tài)分布(2)真值必然處于一個有限的范圍測量數(shù)據(jù)與算術(shù)平均值的偏差大于標準差的3倍原理：當測量結(jié)果超出正常范圍時，給與剔除(3)此法只適合于測量數(shù)據(jù)大于10個的情況概率95.4%測量結(jié)果的誤差分析

§6.5.1直接測量結(jié)果的誤差估計§6.5.2間接測量結(jié)果的誤差估計

靜態(tài)、動態(tài)測試數(shù)據(jù)處理靜態(tài)測試數(shù)據(jù)處理§7.1.1試驗數(shù)據(jù)的處理方法表格法圖示法經(jīng)驗公式法靜態(tài)測試數(shù)據(jù)處理§7.1.2回歸分析與曲線擬合曲線擬合多項式回歸

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?直線擬合一元線性回歸方程多元線性回歸一元非線性回歸方程靜態(tài)測試數(shù)據(jù)處理擬合直線形式：實際測量值與回歸值之差:與偏差平方和：正規(guī)方程因一元線性回歸方程靜態(tài)測試數(shù)據(jù)處理解正規(guī)方程得：其中：一元線性回歸方程靜態(tài)測試數(shù)據(jù)處理曲線擬合一元非線性回歸方程(1)確定函數(shù)的類型（如雙曲線、指數(shù)曲線、對數(shù)曲線等…）(2)求解相關(guān)函數(shù)中的未知參數(shù)舉例:指數(shù)曲線

曲線問題直線問題（變量代換）

回歸曲線回歸多項式動態(tài)測試數(shù)據(jù)處理§7.2.1動態(tài)測試數(shù)據(jù)處理概述(1)動態(tài)測試(2)動態(tài)測試數(shù)據(jù)的分類：確定性數(shù)據(jù)隨機性數(shù)據(jù)(3)數(shù)據(jù)分析時間域描述幅值域描述頻率域描述

動態(tài)測試數(shù)據(jù)處理§7.2.2試驗數(shù)據(jù)的時域分析(1).相關(guān)系數(shù)

xy稱為x(t)，y(t)的相關(guān)系數(shù)動態(tài)測試數(shù)據(jù)處理§7.2.2試驗數(shù)據(jù)的時域分析(2).自相關(guān)分析(3).互相關(guān)分析為自相關(guān)函數(shù)互相關(guān)函數(shù)動態(tài)測試數(shù)據(jù)處理§7.2.3試驗數(shù)據(jù)的幅值域(1).均值、均方差、均方根值和方差均值：均方差、均方根值：

x均方根值方差：動態(tài)測試數(shù)據(jù)處理§7.2.3試驗數(shù)據(jù)的幅值域(2).概論密度函數(shù)式中分子表示波形落在

x內(nèi)的概率，即波形落在

x內(nèi)的所占的時間與波形總時間的比例。動態(tài)測試數(shù)據(jù)處理§7.2.4試驗數(shù)據(jù)的頻域分析與處理（1）.周期性數(shù)據(jù)的頻譜分析

諧波分析法（2）.非周期性數(shù)據(jù)的頻譜分析

傅里葉積分變換法（3）.隨機性數(shù)據(jù)的頻譜分析

功率譜分析法

自功率譜函數(shù)密度互功率譜函數(shù)密度相干函數(shù)

微機在測試技術(shù)中的應(yīng)用數(shù)據(jù)采集及自動測試系統(tǒng)§8.1.1信號采集系統(tǒng)的基本功能§8.1.2信號采集系統(tǒng)的基本組成單元（1）連續(xù)量的時間離散化（2）連續(xù)量的數(shù)值化（1）信號調(diào)理（2）采樣/保持（3）摸/數(shù)轉(zhuǎn)換（4）慮波數(shù)據(jù)采集及自動測試系統(tǒng)§8.1.3信號測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式（1）單通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（2）多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（3）多通道同步型（4）多通道一般型數(shù)據(jù)采集及自動測試系統(tǒng)§8.1.4微機系統(tǒng)檢測系統(tǒng)一個自動測試系統(tǒng)，一般由四部分組成：第一是微機或微處理器，它是整個系統(tǒng)的核心；第二是被控制的測量儀器或設(shè)備，稱為可程控儀器；第三是接口；第四是軟件。數(shù)據(jù)采集及自動測試系統(tǒng)§8.1.4微機系統(tǒng)檢測系統(tǒng)系統(tǒng)現(xiàn)場總線與智能儀器§8.2.1現(xiàn)場總線§8.2.2現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中現(xiàn)場總線儀表的特點（1）現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)（2）現(xiàn)場設(shè)備互連（3）互操作性（4）分散功能塊（5）通信線供電（6）開放失互連網(wǎng)絡(luò)（1）控制功能（2）智能化功能（3）開放性與互換性（4）帶有總線接口（5）通訊功能系統(tǒng)現(xiàn)場總線與智能儀器8.2.3現(xiàn)場總線與智能儀器表的基本結(jié)構(gòu)（1）現(xiàn)場總線的基本結(jié)構(gòu)（2）現(xiàn)場總線儀表的基本結(jié)構(gòu)系統(tǒng)現(xiàn)場總線與智能儀器8.2.4HART協(xié)議簡介（1）HAPT協(xié)議現(xiàn)場總線技術(shù)（2）實現(xiàn)通訊功能的硬件介紹（HAPT協(xié)議）系統(tǒng)現(xiàn)場總線與智能儀器8.2.5現(xiàn)場總線儀表實例簡介（1）系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)（2）系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)現(xiàn)場總線與智能儀器8.3.1虛擬儀器概述

虛擬儀器（VirtualInstrument簡稱VI）是計算機技術(shù)同儀器技術(shù)深層次結(jié)合產(chǎn)生的全新概念的儀器，是對傳統(tǒng)儀器概念的重大突破，是儀器領(lǐng)域內(nèi)的一次革命。虛擬儀器是繼第一代儀器——模擬式儀表、第二代儀器——分立元件式儀表、第三代儀器——數(shù)字式儀表、第四代儀器——智能化儀器之后的新一代儀器虛擬儀器與系統(tǒng)1．虛擬儀器的內(nèi)部功能

測量儀器的內(nèi)部功能可劃分為：輸入信號的測量、轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)分析處理及測量結(jié)果的顯示四個部分。虛擬儀器也不例外，但是實現(xiàn)上述功能的方式不同，下面按三個部分來敘述。（1）信號采集與控制功能

虛擬儀器是由計算機和儀器硬件組成的硬件平臺，實現(xiàn)對信號的采集、測量/轉(zhuǎn)換與控制的。硬件平臺由兩部分組成：1、計算機可以是筆記本計算機、PC機或工作站；2、儀器硬件：可以是插入式數(shù)據(jù)采集板（含信號調(diào)理電路、A／D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字I／O、定時器、D／A轉(zhuǎn)換器等），或者是帶標準總線接口的儀器，如GPIB儀器、VXI儀器、RS－232儀器等)。

8.3.1虛擬儀器概述虛擬儀器與系統(tǒng)

(2)數(shù)據(jù)分析處理功能

虛擬儀器充分利用了計算機的存儲、運算功能，并通過軟件實現(xiàn)對輸入信號數(shù)據(jù)的分析處理。處理內(nèi)容包括進行數(shù)字信號處理＼數(shù)字濾波統(tǒng)計處理、數(shù)值計算與分析等。虛擬儀器比傳統(tǒng)儀器以及以微處理器為核心的智能儀器有更強大的數(shù)據(jù)分析處理功能。(3)測量結(jié)果的表達

虛擬儀器充分利用計算機資源如內(nèi)存、顯示器等，對測量結(jié)果數(shù)據(jù)的表達與輸出有多種方式，這也是傳統(tǒng)儀器遠不能及的。例如，虛擬儀器可以實現(xiàn)：通過總線網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸；通過磁盤、光盤硬拷貝輸出；通過文件存于硬盤內(nèi)存中；計算機屏幕顯示。8.3.1虛擬儀器概述虛擬儀器與系統(tǒng)VI系統(tǒng)有多種構(gòu)成方式：

PC—DAQ測量系統(tǒng)：是以數(shù)據(jù)采集卡、信號調(diào)理電路及計算機為儀器硬件平臺組成的測試系統(tǒng)。

GPIB系統(tǒng)：是以GPIB標準總線儀器與計算機為硬件平臺組成的測試系統(tǒng)。

VXI系統(tǒng)：是以VXI標準總線儀器與計算機為硬件平臺組成的測試系統(tǒng)。

串口系統(tǒng)：是以Seial標準總線儀器與計算機為硬件平臺組成的測試系統(tǒng)。

現(xiàn)場總線系統(tǒng)：是以Fieldbus標準總線儀器與計算機為硬件平臺組成的測試系統(tǒng)。8.3.1虛擬儀器概述被測信號GPIB儀器串口儀器VXI模塊PXI模塊PC-DAQ計算機虛擬儀器與系統(tǒng)8.3.1虛擬儀器概述

I/O接口設(shè)備虛擬儀器與系統(tǒng)無論上述哪種VI系統(tǒng)，都是通過應(yīng)用軟件將儀器硬件與各類計算機相結(jié)合，其中PC-DAQ測試系統(tǒng)是構(gòu)成VI的基本方式。因為，實際上數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)DAS是構(gòu)成各種標準總線儀器的基礎(chǔ)，故虛擬儀器是基于“信息的數(shù)據(jù)采集(ADC)-信號的分析與處理(DSP)-輸出(DAC)及顯示”的結(jié)構(gòu)模式建立通用儀器硬件平臺。在這個通用儀器硬件平臺上，調(diào)用不同的測量軟件就構(gòu)成了不同功能的儀器。8.3.1虛擬儀器概述虛擬儀器與系統(tǒng)VI構(gòu)成要素:虛擬儀器系統(tǒng)是由計算機、應(yīng)用軟件和儀器硬件三大要素構(gòu)成的。計算機與儀器硬件又稱為VI的通用儀器硬件平臺8.3.1虛擬儀器概述虛擬儀器與系統(tǒng)8.3.2虛擬儀器開發(fā)工具及方法

軟件技術(shù)是虛擬儀器的核心技術(shù)。常用的儀器用開發(fā)軟件有LabVIEW、LabWindows/CVI、VEE等等。這些軟件已相當完善，而且還在升級、提高。以LabVIEW為例，這是基于圖形化編程語言G的開發(fā)環(huán)境，用于如GPIB、VXI、PXI、PCI儀器及數(shù)據(jù)采集卡等硬件的系統(tǒng)構(gòu)成，而且，具有很強的分析處理能力。虛擬儀器與系統(tǒng)8.3.2虛擬儀器開發(fā)工具及方法虛擬儀器與系統(tǒng)LabView軟件組成1、編程設(shè)計圖形化軟件模塊提供圖形化編程環(huán)境，通過調(diào)用控件、庫函數(shù)原碼模塊進行儀器面板設(shè)計和數(shù)據(jù)分析處理。2、儀器驅(qū)動程序（InstrumentDrivers)與用戶接口開發(fā)工具（UserInterfaceDevelopment)標準軟件模塊。8.3.2虛擬儀器開發(fā)工具及方法虛擬儀器與系統(tǒng)8.3.2虛擬儀器開發(fā)工具及方法LabView虛擬儀器與系統(tǒng)8.3.2虛擬儀器開發(fā)工具及方法虛擬儀器與系統(tǒng)虛似儀器和傳統(tǒng)儀器的比較虛擬儀器傳統(tǒng)儀器開發(fā)和維護費用低開發(fā)和維護費用高技術(shù)是更新周期短（0.5~1年）技術(shù)更新周期長（5~10年）軟件是關(guān)鍵硬件是關(guān)鍵價格低價格昂貴開放靈活與計算機同步，可重復用和重配置固定可用網(wǎng)絡(luò)聯(lián)絡(luò)周邊各儀器只可連有限的設(shè)備自動、智能化、遠距離傳輸功能單一，操作不便

測試技術(shù)在汽車上的應(yīng)用

概述隨著汽車性能的不斷提高，汽車測試技術(shù)水平也有了很大的發(fā)展，室內(nèi)臺架試驗以較高的精度在室內(nèi)試驗臺上測試汽車整車及總成和零部件，并能消除不需研究的某些因素，容易控制試驗條件。發(fā)動機參數(shù)的測試

發(fā)動機的主要性能指標有:動力性指標、經(jīng)濟性指標、振動與噪聲、排放性能指標等。針對這些性能指標的檢測，開發(fā)了各種測試設(shè)備，有通用儀表，也有專用儀表。隨著電子技術(shù)和計算機控制技術(shù)的不斷提高，智能化儀表得到廣泛的應(yīng)用。

1）發(fā)動機應(yīng)安裝方便，在一定功率和轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)能試驗不同類型的發(fā)動機，有一定的通用性．這需要合理地選擇測功器的型號。2）試驗條件與裝車條件盡量一致。發(fā)動機應(yīng)帶有國家標準中規(guī)定的附件，包括空氣濾清器和排氣消聲器等。3）試驗設(shè)備和測量儀表的精度和安裝位置應(yīng)符合國家《汽車發(fā)動機性能試驗方法》（GB/T18297-2001）的要求，以保證正確測量及不同的試驗臺測量時的可比性。4）采用先進的測試技術(shù)和儀表，實現(xiàn)測試設(shè)備的自動化和現(xiàn)代化。發(fā)動機參數(shù)的測試§9.2.1對發(fā)動機試驗臺的要求

發(fā)動機參數(shù)的測試§9.2.2發(fā)動機試驗臺的組成

（1）測功器及控制系統(tǒng)

（2）發(fā)動機臺架

（3）燃油消耗量測量儀

（4）空氣消耗量測量儀（5）進排氣系統(tǒng)

（6）冷卻液溫控系統(tǒng)

（7）潤滑油溫控系統(tǒng)

（8）測量系統(tǒng)

（9）動態(tài)仿真試驗臺

發(fā)動機參數(shù)的測試（1）溫度測量是發(fā)動機測試的主要項目之一，在發(fā)動機中，環(huán)境溫度、進氣溫度、排氣溫度、缸內(nèi)燃燒氣體溫度、冷卻液溫度、潤滑油溫度、測功器冷卻液溫度、燃油溫度等都是影響發(fā)動機性能的重要參數(shù)。

（2）溫度測量用傳感器按測量方式一般有接觸式傳感器和非接觸式傳感器兩種。根據(jù)測試系統(tǒng)選用相應(yīng)的溫度傳感器。

§9.2.3溫度測量發(fā)動機參數(shù)的測試

發(fā)動機臺架測試系統(tǒng)中，一般需測定的壓力參數(shù)有：潤滑油壓力，大氣壓力、進氣壓力、排氣背壓、曲軸箱壓力、缸內(nèi)壓力、進氣真空度、測功機冷卻水壓等。

§9.2.4壓力測量

發(fā)動機參數(shù)的測試

在發(fā)動機的試驗中，需要進行各種液體和氣體的流量測量，包括：燃油消耗量、潤滑油流量、冷卻液流量、空氣進氣量、排氣流量、曲軸箱漏氣量等。常用流量測量方法一般分為容積型、速度型和質(zhì)量型三類。一般根據(jù)被測介質(zhì)的性質(zhì)、流量計用途、工況條件、安裝條件、振動情況等進行合理選用?！?.2.5流量測量

發(fā)動機參數(shù)的測試§9.2.6轉(zhuǎn)速和功率測量

在發(fā)動機試驗研究中，轉(zhuǎn)速是一個重要的特性參數(shù)。發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)速的測量，可以用來計算發(fā)動機的有效功率；也可以由此判定或控制發(fā)動機工況的穩(wěn)定程度。

轉(zhuǎn)速的測量：

按照測量方法分類可分為儀表直接與被測旋轉(zhuǎn)軸接觸測量的接觸法，儀表不與被測旋轉(zhuǎn)軸接觸的非接觸法，以及從轉(zhuǎn)軸以外的檢測的方法等。

按測量原理分類可分為機械式、電氣式、電子式3種。發(fā)動機參數(shù)的測試§9.2.6轉(zhuǎn)速和功率測量功率的測量：

功率的測量通常采用間接測量的方法，即直接測出發(fā)動機輸出軸的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速后通過計算得出

式中

T（N?m）為轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速n（r/min），功率P(kW)

汽車振動的測試

汽車振動是影響汽車性能的重要因素，這種振動會嚴重地影響汽車的平順性和操縱穩(wěn)定性以及汽車零部件的疲勞壽命。另外，嚴重的汽車振動還會影響汽車的行駛速度和產(chǎn)生噪聲，所以汽車振動的測試具有十分重要的意義。下面以懸架性能測控分析系統(tǒng)為例來介紹汽車振動的測試。進行汽車懸架性能試驗研究的關(guān)鍵是由振動試驗臺、測控裝置及數(shù)據(jù)處理組成的懸架性能測控分析系統(tǒng)。汽車振動的測試§9.3.1系統(tǒng)方案方案工作流程：

汽車振動的測試測試系統(tǒng)的軟件介紹

§9.3.2硬件介紹汽車振動的測試

上所述的測試系統(tǒng)，需要由計算機控制變頻器改變試驗臺的振動頻率，由計算機發(fā)出控制信號給步進電動機改變試驗臺的振幅，所以開發(fā)了控制軟件，在程序中設(shè)計了控制算法，使設(shè)備協(xié)調(diào)工作，實現(xiàn)對頻率和振幅的控制.§9.3.3測試系統(tǒng)的軟件介紹

試驗臺控制方式開環(huán)控制閉環(huán)控制

汽車振動的測試§9.3.3測試系統(tǒng)的軟件介紹

定頻振動閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖

掃頻振動頻率上升階段控制系統(tǒng)方框圖

汽車振動的測試2控制系統(tǒng)軟件介紹本模塊采用VisualC++生成的SDI單文檔應(yīng)用程序，主要完成試驗臺的開環(huán)和閉環(huán)控制，使硬件部分協(xié)調(diào)工作，達到控制目的。實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時采集、繪制加速度實時變化曲線、觀測試驗臺的基本振動情況。§9.3.3測試系統(tǒng)的軟件介紹

汽車振動的測試（1）程序流程圖

2控制系統(tǒng)軟件介紹§9.3.3測試系統(tǒng)的軟件介紹

汽車振動的測試（2）程序運行

§9.3.3測試系統(tǒng)的軟件介紹

汽車振動的測試（1）振幅引起的誤差（2）頻率引起的誤差（3）傳感器、放大器、采集器引起的誤差（4）閉環(huán)控制精度§9.3.3測試系統(tǒng)的軟件介紹

3.誤差分析處理

在開發(fā)實驗臺的閉環(huán)控制系統(tǒng)中，加速度傳感器在測量加速度信號時所產(chǎn)生的誤差，將直接影響控制精度。引起加速度測量誤差的因素是多方面的，主要是試驗設(shè)備的限制，以及外界原因造成。汽車動力學的測試汽車底盤包括傳動系、行駛系、轉(zhuǎn)向系和制動系。汽車底盤的技術(shù)狀況關(guān)系到整車行駛的穩(wěn)定性和安全性，同時還影響發(fā)動機動力的傳遞和燃油的消耗。因此，汽車底盤的測試與有十分重要的意義。§9.4.1汽車底盤測功1.底盤測功試驗臺的結(jié)構(gòu)、原理（1）滾筒裝置（2）功率吸收裝置（3）測量裝置（4）輔助裝置單輪雙滾筒試驗臺測量示意圖

汽車動力學的測試

控制系統(tǒng)是底盤測功機的關(guān)鍵組件，其技術(shù)水平的高低，性能好壞，直接影響到整機性能。汽車底盤測功機的控制系統(tǒng)分為全自動控制和半自動控制兩種。

§9.4.1汽車底盤測功2.控制系統(tǒng)

雙滾筒式底盤測功機加（減）載控制系統(tǒng)由計算機及外部設(shè)備和電渦流機及其控制器組成。

汽車動力學的測試典型的底盤測功試驗臺的結(jié)構(gòu)如圖

底盤測功機除載荷控制外，還有舉升器升降、電磁離合器接合、水泵通斷、車輛檢測燈等位控信號的控制。這些位控信號通常都是由計算機輸出經(jīng)信號放大、驅(qū)動來實現(xiàn)。§9.4.1汽車底盤測功汽車動力學的測試§9.4.1汽車底盤測功3.可測項目

(1)額定扭矩工況測量。(2)額定功率工況測量。(3)恒車速測量底盤輸出功率。(4)恒扭矩測量底盤輸出功率。(5)各種速度區(qū)間加速時間和距離的測定。(6)各種速度區(qū)間滑行時間和距離的測定。(7)車速表校準。(8)里程表校準。(9)最高車速測定。(10)定工況燃料經(jīng)濟性測定(另配油耗計)。(11)多工況加載排放測定（另配尾氣檢測儀）。(12)底盤（臺架）損耗功率的反拖實驗。汽車動力學的測試

KDCG-10型汽車底盤測功機的半自動控制和數(shù)字顯示部分是以單片微機為核心的智能儀表構(gòu)成的，它可以作為一個單獨儀表使用，也可以配合主控微機使用，擔任測量數(shù)據(jù)的采集、量化、計算和顯示工作。

§9.4.1汽車底盤測功4.半自動測量（人工操作）

KDCG-10型汽車底盤測功機的數(shù)字顯示面板

汽車動力學的測試系統(tǒng)主界面

§9.4.1汽車底盤測功5.自動測量（電腦控制過程）汽車動力學的測試額定扭矩工況測量圖

§9.4.1汽車底盤測功5.自動測量（電腦控制過程）額定功率工況測量圖

額定功率工況測量圖

汽車動力學的測試測量的界面和生成的曲線

§9.4.1汽車底盤測功5.自動測量（電腦控制過程）反拖損耗功率測量

直接擋加速測量

滑行距離測量汽車動力學的測試目前測量車輛排放一般都在無負荷的情況下進行，采用怠速或雙怠速法測量尾氣排放，這種方法無法檢測現(xiàn)代技術(shù)制作的汽車的尾氣排放故障，但測試儀器價格便宜，檢測方法簡單快捷，一般檢測站均使用此方法?，F(xiàn)在國家有關(guān)部門為了適應(yīng)環(huán)保的新要求，制定了新的排放檢測方法，即加速模擬工況實驗法，簡稱工況法（ASM法）。進行ASM法測量時，需要對臺體的損耗功率進行標定，標定的方法按照損耗功率測量中的進行就可以了，但是此時只對特定速度下的損耗功率感興趣（25km/h和40km/h）。

車輛在底盤測功機上的實驗運行循環(huán)由ASM5025和ASM2540兩個工況組成。運轉(zhuǎn)循環(huán)圖如圖。§9.4.1汽車底盤測功5.自動測量（電腦控制過程）汽車動力學的測試ASM工況法測量

§9.4.1汽車底盤測功5.自動測量（電腦控制過程）系統(tǒng)參數(shù)是與檢測密切相關(guān)的重要參數(shù)，不正確的參數(shù)將使系統(tǒng)無法工作。一般由現(xiàn)場工程師調(diào)好以后不再改變。

汽車動力學的測試車速系數(shù)：由滾筒直徑?jīng)Q定的系數(shù)。其值=直徑×3.14159/25（或50）。扭矩系數(shù)：用于車輛牽引力的標定，使計算機中的扭力值與面板一致。距離參數(shù)：此值一定與車速系數(shù)保持一致。恒速速度：恒速功率測量時，系統(tǒng)認為速度達到穩(wěn)定的容許誤差范圍。恒速穩(wěn)定點數(shù)：恒速功率測量時，系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)事，必須在上述認為穩(wěn)定的速度下保持的時間數(shù)。條屏通道：指揮駕駛員操作的