汽車試驗學(xué)課件 第5章 汽車試驗的的儀器、設(shè)備與設(shè)施1

第5章

汽車試驗的儀器、設(shè)備與設(shè)施課件制作：許兆棠汽車試驗學(xué)（許兆棠主編）機(jī)械工業(yè)出版社5.1典型的汽車試驗儀器5.2典型的汽車試驗設(shè)備及設(shè)施5.3汽車試驗場講授內(nèi)容5.1.1汽車速度測量儀5.1.2VBOX汽車試驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)5.1.3USBCAN分析儀5.1.4燃油消耗量測量儀5.1.5負(fù)荷拖車5.1.6陀螺儀5.1典型的汽車試驗儀器5.1.7測功機(jī)5.1.8功率測量儀5.1.9

磁粉制動器5.1.10車輪六分力測試儀5.1.11四輪定位儀5.1.12前照燈檢測儀5.1.1汽車速度測量儀1.光電式車速測量儀

光電式車速度速測量儀是利用梳狀光電器件測量車速，是一種非接觸式車速測量儀。

光電式車速度測量儀的核心是光電傳感器，主要由投光器和受光器組成。

車速測量時，光電傳感器通過吸盤安裝在汽車的車門上，或通過支架安裝在汽車的前后保險杠上。圖5-1光電傳感器圖5-2光電傳感器安裝在汽車的車門上5.1.1汽車速度測量儀光電式車速測量儀的信號輸出原理如圖5-3所示，照明燈是投光器，光電管式的梳狀光電器件是受光器，投光器將強(qiáng)光射到地面上，由于地面凹凸不平，形成明暗對比度不同的反射，反射光經(jīng)透鏡、狹縫，由梳狀光電器件的受光器接收，并由其中的光敏條產(chǎn)生電流，梳狀光電器件中的電流經(jīng)前置放大器整形和放大后，成為電信號、通過信號線輸出信號。圖5-3光電式車速測量儀的信號輸出原理5.1.1汽車速度測量儀梳狀光電器件的測速原理如圖5-4所示，A、B是兩組等間隔的光敏條，同組光敏條的間隔是T，X表示汽車運動方向。汽車行駛時，地面明暗對比度不同的反射光經(jīng)過透鏡投射到梳狀光電器件上，使光敏條A、B上的感應(yīng)電流IA、IB發(fā)生變化。當(dāng)移動0.5T時，除了最前面的一條光敏條接受新的圖形并產(chǎn)生新的感應(yīng)電流外，其余的明暗圖像都沒有變，在光敏條上產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小不變，但是在A上產(chǎn)生的感應(yīng)電流變到了B，相當(dāng)于電信號反相。如果再前進(jìn)0.5T，B又變成A，電信號再次反相。經(jīng)濾波后，傳感器僅輸出一路隨機(jī)窄帶正弦波信號，設(shè)信號的頻率為f，則光在A上產(chǎn)生的感應(yīng)電流變到了B的時間為1/f，由B變成A的時間也為1/f，共移動距離為T；設(shè)汽車的速度為V，路面相對光電式速度傳感器移動的速度等于車速V，則汽車的速度：圖5-4梳狀光電器件的測速原理（5-1）

速度V的變化通過頻率f表現(xiàn)出來。T是已知的，通過測量頻率f，可得汽車的速度V。通過對汽車速度積分和求導(dǎo)，可分別得汽車的位移和加速度。5.1.1汽車速度測量儀

光電式車速度測量儀的優(yōu)點是非接觸測量，測量精度高，適用于高速測量，最高測量速度可達(dá)250km/h。

光電式車速度測量儀的缺點是安裝不方便，光源耗電量大，在車速很低時，測量誤差大，車速小于1.5km/h時不能測量；在冰雪路面和潮濕的ABS性能測試路面上，由于濕的低附著系數(shù)路面無法實現(xiàn)光線的良好反射，導(dǎo)致信號丟失，儀器失效；此外，車身的俯仰，產(chǎn)生測量誤差。圖5-3光電式車速測量儀的信號輸出原理圖5-4梳狀光電器件的測速原理光電式車速測量儀5.1.1汽車速度測量儀2.雷達(dá)測速儀

雷達(dá)測速儀是非接觸式測量汽車車速的儀器，安裝在測試道路上方的龍門架上，或安裝在測試道路邊的支架上，或安裝在測速的汽車上，對一定區(qū)域內(nèi)行駛的汽車測量車速，獲得被測汽車的速度。

雷達(dá)測速儀的結(jié)構(gòu)框圖：毫米波雷達(dá)傳感器通過跟隨放大器、AD轉(zhuǎn)換器、電壓比較器與微處理器連接，微處理器與顯示器、報警器連接。跟隨放大器、AD轉(zhuǎn)換器、電壓比較器和微處理器為信號處理裝置。圖5-5雷達(dá)測速儀安裝在測試道路上方的龍門架上圖5-6雷達(dá)測速儀的結(jié)構(gòu)框圖5.1.1汽車速度測量儀

雷達(dá)測速主要是利用多普勒效應(yīng)原理測速，其測速原理：當(dāng)汽車向雷達(dá)測速儀靠近時，反射信號頻率將高于雷達(dá)發(fā)射機(jī)頻率；反之，當(dāng)汽車遠(yuǎn)離天線而去時，反射信號頻率將低于發(fā)射機(jī)頻率。如此即可借由頻率的改變數(shù)值，計算出汽車與雷達(dá)測速儀的相對速度。當(dāng)雷達(dá)測速儀不動時，得到汽車的相對速度；當(dāng)雷達(dá)測速儀安裝在汽車上隨車運動時，得到汽車相對雷達(dá)測速儀的速度，再根據(jù)安裝雷達(dá)測速儀的汽車的速度，得被測汽車的速度。

雷達(dá)測速儀的測速誤差來自電磁波的反射角度。雷達(dá)測速儀固定測速誤差為±1km/h，運動時測誤差為±2km/h。圖5-7雷達(dá)測速儀的測試原理5.1.1汽車速度測量儀

3.GPS和BDS定位車速測量儀

（1）GPS定位車速測量儀

GPS定位車速測量儀主要包括GPS天線和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，如圖5-8所示是一種非接觸測量車速的儀器。

GPS定位車速測量儀的工作原理：測量車速時，將GPS天線通過磁性材料吸附在車頂或其它便于接收信號的位置。GPS天線接收衛(wèi)星信號，利用位置已知的衛(wèi)星（不少于4顆）的三維坐標(biāo)來確定汽車的三維坐標(biāo)（x，y，z），根據(jù)衛(wèi)星發(fā)射的無線信號的傳播延時建立三維位置量和時間量的方程，結(jié)合測量得到的各衛(wèi)星與汽車位置、的距離確定被測目標(biāo)在地面上的位置，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，并計算出汽車的位移和速度。圖5-8GPS定位車速測量儀5.1.1汽車速度測量儀

GPS定位車速測量儀的測量誤差主要來自GPS定位系統(tǒng)。由于GPS相對定位精度在與衛(wèi)星相距50km以內(nèi)可達(dá)10~6m，100~500km可達(dá)10~7m，1000km可達(dá)10~9m；另外，受天氣和位置的影響較大，當(dāng)遭遇不佳天氣或者接GPS天線上空存在遮蓋時，會屏蔽GPS信號，定位精度會受到相當(dāng)大的影響，甚至無法進(jìn)行定位服務(wù)；還有，GPS的定位精度與可接收信號的衛(wèi)星數(shù)量有關(guān)。因此，GPS定位車速測量系統(tǒng)的測量誤差較大，穩(wěn)定性不高。圖5-8GPS定位車速測量系統(tǒng)

（2）BDS定位車速測量儀

將GPS定位車速測量儀中的GPS天線改為北斗天線，GPS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)改為北斗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可形成北斗定位車速測量儀，其工作原理同GPS定位車速測量儀。由于北斗定位精度高于GPS定位精度，因此，北斗定位車速測量儀的測量精度相對較高。5.1.2VBOX汽車試驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)VBOX汽車試驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由衛(wèi)星接收器、主機(jī)和多種外接模塊及傳感器組成，衛(wèi)星接收器、主機(jī)由英國Racelogic公司生產(chǎn)制造，油耗儀、陀螺儀、測力方向盤等由銷售企業(yè)匹配，匹配的設(shè)備主要來自國內(nèi)。主機(jī)可直接獲得汽車的速度和移動距離，提供橫（縱）向加／減速度值、充分發(fā)出的平均減速度(MFDD)

、加速量間以及制動、滑行、加速距離等值。系統(tǒng)附加多種模塊和傳感器，可以采集油耗、溫度、加速度、角速度及角度、轉(zhuǎn)向角速度及角度、轉(zhuǎn)向力矩、制動踏板力、制動踏板位移、制動風(fēng)管壓力等，便捷完成動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、制動性和操縱穩(wěn)定性等十多項試驗內(nèi)容。圖5-9VBOX汽車試驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)VBOX整車試驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)示例5.1.3USBCAN分析儀

USBCAN分析儀又稱CAN分析儀，是讀取汽車傳感器數(shù)據(jù)的儀器，可獲取汽車的車速，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速、電池的電壓、水溫、燃油量、里程和故障碼等與汽車上傳感器有關(guān)的數(shù)據(jù)。5.1.3USBCAN分析儀USBCAN分析儀由數(shù)據(jù)線、CAN接口卡、筆記本電腦及軟件組成。數(shù)據(jù)線上的OBD接口連接汽車上的OBD接口，此接口是汽車上的故障碼的解碼器接口，汽車上OBD接口位置及定義如圖5-12所示。數(shù)據(jù)線上的USB接口與筆記本電腦連接或單片機(jī)連接，USBCAN分析儀的軟件安裝在筆記本電腦或單片機(jī)中，通過筆記本電腦或單片機(jī)操作USBCAN分析儀。圖5-10數(shù)據(jù)線CAN接口卡集成式的USBCAN分析儀的組成及連接圖5-11數(shù)據(jù)線CAN接口卡分立式的USBCAN分析儀的組成及連接5.1.3USBCAN分析儀圖5-10數(shù)據(jù)線CAN接口卡集成式的USBCAN分析儀的組成及連接圖5-12OBD接口位置及定義5.1.3USBCAN分析儀

USBCAN分析儀的工作原理：ECU與各傳感器連接，USBCAN分析儀通過CAN總線，獲取ECU中各傳感器的數(shù)據(jù)，再根據(jù)這些數(shù)據(jù)，確定汽車的車速，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速、電池的電壓、水溫、燃油量、里程和故障碼等。USBCAN-OBD分析儀顯示的汽車車速、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和水溫如圖5-13所示。

單片機(jī)式的USBCAN-OBD分析儀圖5-13USBCAN-OBD分析儀顯示的汽車車速、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和水溫5.1.3USBCAN-OBD分析儀USBCAN分析儀的測試誤差：由于ECU中傳感器的數(shù)據(jù)未經(jīng)嚴(yán)格標(biāo)定，與專用的測試儀器相比，有的傳感器的精度不高，如轉(zhuǎn)速傳感器的齒輪的齒數(shù)較少，使獲取汽車的車速，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速、電池的電壓、水溫、燃油量和里程等精度不高。5.1.4燃油消耗量測量儀燃油消耗量測量儀又稱油耗儀，用于燃油消耗量測試。

容積式油耗儀通過測定消耗一定容積的燃油所需的時間來計算容積耗油量。

容積式油耗儀按其結(jié)構(gòu)可分為活塞式油耗儀、膜片式油耗儀、齒輪式油耗儀和渦輪式油耗儀。

圖5-14活塞式油耗儀汽油機(jī)油耗儀圖5-14活塞式油耗儀5.1.4燃油消耗量測量儀

活塞式油耗儀由油耗轉(zhuǎn)換器和信號轉(zhuǎn)換器組成，如圖5-15所示，下方是油耗轉(zhuǎn)換器，上方是信號轉(zhuǎn)換器。圖5-15油耗和信號轉(zhuǎn)換器1磁性聯(lián)軸器2固定光柵3光敏二極管（對置）4信號端子5轉(zhuǎn)動光柵6信號轉(zhuǎn)換器

7油耗轉(zhuǎn)換器8活塞5.1.4燃油消耗量測量儀

油耗轉(zhuǎn)換器由在同一水平面內(nèi)的4個曲柄連桿機(jī)構(gòu)組成，如圖5-16所示。4個活塞布置成90o的夾角，共用1個曲柄，每個活塞中部都開有環(huán)形槽，環(huán)形槽可用來控制相鄰缸的進(jìn)油和排油。將容積式油耗儀用于多工況循環(huán)試驗時可能會出現(xiàn)的問題有：燃油流速高時，過大的壓力降可能會影響發(fā)動機(jī)的供油性能；而流速低時，由于燃油通過傳感器元件泄漏，使測量準(zhǔn)確度有下降的趨勢，尤其是怠速時燃油泄漏，將導(dǎo)致測量的準(zhǔn)確度明顯下降，這些，將產(chǎn)生測量誤差。此外，燃油從燃油分配管回流油箱，存在測量誤差。圖5-16油耗轉(zhuǎn)換器的工作原理5.1.5負(fù)荷拖車

負(fù)荷拖車是一種給試驗車輛提供負(fù)荷的測試設(shè)備，主要用于測試汽車的驅(qū)動力特性、汽車滑行阻力及滑行阻力系數(shù)、爬坡性能、制動性能、整車標(biāo)定等。

負(fù)荷拖車有兩類，即動力負(fù)荷拖車和無動力負(fù)荷拖車。兩者的區(qū)別在于前者既可以被拖動，也可以自己行駛。后者只能被拖動行駛。下面將以無動力電渦流負(fù)荷拖車為例，介紹負(fù)荷拖車的結(jié)構(gòu)及工作原理。圖5-17負(fù)荷拖車5.1.5負(fù)荷拖車1.負(fù)荷拖車的結(jié)構(gòu)

負(fù)荷拖車由電控部分和機(jī)械部分的組成。主要包括功率吸收器、力傳感器、速度傳感器、交流發(fā)電機(jī)、蓄電池、控制器、手控盒、計算機(jī)等。圖5-17負(fù)荷拖車圖5-18光電傳感器安裝在汽車的車門上1力傳感器2發(fā)電機(jī)3蓄電池4-車輪5車輪軸6電磁線圈7圓盤8控制器9功率吸收器10速度傳感器11計算機(jī)12傳動裝置5.1.5負(fù)荷拖車2.負(fù)荷拖車的工作原理

負(fù)荷拖車的受力平衡方程式為圖5-19負(fù)荷拖車及試驗車的受力情況(5-2)

試驗時，負(fù)荷拖車由試驗車(被測車輛)牽引前進(jìn)，拖車車輪滾動，通過車輪帶動交流發(fā)電機(jī)給車載蓄電池充電，同時還帶動功率吸收器的圓盤轉(zhuǎn)動；通過交流發(fā)電機(jī)和功率吸收器吸收能量，對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生制動阻力矩，制動阻力矩傳到拖車車輪使其制動，在拖車車輪上產(chǎn)生與汽車運動方向相反的制動力，這個制動力給前面的被測車輛施加負(fù)荷。5.1.5負(fù)荷拖車圖5-19負(fù)荷拖車及試驗車的受力情況

負(fù)荷拖車的測量誤差：在測試中，負(fù)荷拖車的俯仰運動，在負(fù)荷拖車與試驗車連接處，產(chǎn)生與試驗車運動方向垂直的力，產(chǎn)生試驗車拖鉤牽引力的測量誤差。負(fù)荷拖車的自身的有儀器的測量誤差。5.1.6陀螺儀和慣性導(dǎo)航儀

1.

陀螺儀

陀螺是圍繞著某個固定的支點而快速轉(zhuǎn)動起來的剛體。

陀螺儀是利用陀螺原理制造的儀器，分為三自由度陀螺儀和二自由度陀螺儀；三自由度陀螺儀有三根轉(zhuǎn)軸，又稱三軸陀螺儀；二自由度陀螺儀有二根轉(zhuǎn)軸，又稱二軸陀螺儀。陀螺儀有壓電陀螺儀、微機(jī)械陀螺儀、光纖陀螺儀和激光陀螺儀。

在汽車操縱穩(wěn)定性等試驗中，用陀螺儀測量車身的橫擺角和橫擺角速度、側(cè)傾角和側(cè)傾角速度、俯仰角和俯仰角速度等。圖5-20三自由度陀螺儀5.1.6陀螺儀和慣性導(dǎo)航儀（1）三自由度陀螺儀圖5-21三自由度陀螺儀的工作原理

三自由度陀螺儀的工作原理：它的主要部分是一個定點、高速轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子裝在內(nèi)環(huán)架內(nèi)，繞主軸高速轉(zhuǎn)動；內(nèi)環(huán)架與外環(huán)架通過內(nèi)環(huán)軸連接，內(nèi)環(huán)架可繞內(nèi)環(huán)軸轉(zhuǎn)動；外環(huán)架與基座通過外環(huán)軸連接，外環(huán)架可繞外環(huán)軸轉(zhuǎn)動；主軸、內(nèi)環(huán)軸和外環(huán)軸相互垂直，且相交于一點，使轉(zhuǎn)子定點、高速轉(zhuǎn)動。

陀螺儀有兩個重要的基本特性，即定向性和進(jìn)動性。

定向性：當(dāng)陀螺轉(zhuǎn)子以高速旋轉(zhuǎn)時，在沒有任何外力矩作用在陀螺儀上時，陀螺儀的自轉(zhuǎn)軸在慣性空間中的指向保持穩(wěn)定不變，即指向一個固定的方向。

進(jìn)動性：當(dāng)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時，若外力矩作用于外環(huán)軸，陀螺儀將繞內(nèi)環(huán)軸轉(zhuǎn)動；若外力矩作用于內(nèi)環(huán)軸，陀螺儀將繞外環(huán)軸轉(zhuǎn)動。5.1.6陀螺儀和慣性導(dǎo)航儀圖5-21三自由度陀螺儀的工作原理

測量側(cè)傾角和側(cè)傾角速度、俯仰角和俯仰角速度時，陀螺儀通常剛性安裝在汽車地板上，主軸與地板垂直，外環(huán)軸與汽車的前進(jìn)方向一致，內(nèi)環(huán)軸與汽車的前進(jìn)方向垂直。測量橫擺角和橫擺角速度、側(cè)傾角和側(cè)傾角速度時，陀螺儀通常剛性安裝在汽車地板上，主軸與汽車的前進(jìn)方向垂直，外環(huán)軸與地板垂直，內(nèi)環(huán)軸與汽車的前進(jìn)方向一致。陀螺儀的表面有主軸、內(nèi)環(huán)軸和外環(huán)軸的方向。

陀螺儀的測試誤差與陀螺儀的精度和安裝誤差有關(guān)。陀螺儀的三根軸線的相互垂直度影響陀螺儀的精度，轉(zhuǎn)子、內(nèi)環(huán)架和外環(huán)架的轉(zhuǎn)動阻尼影響陀螺儀的精度，進(jìn)一步產(chǎn)生儀器的測試誤差。陀螺儀的軸線與地板的垂直度、與汽車前進(jìn)方向的誤差，產(chǎn)生陀螺儀的安裝誤差及相應(yīng)的測試誤差。5.1.6陀螺儀和慣性導(dǎo)航儀（2）二自由度陀螺儀圖5-21三自由度陀螺儀的工作原理

將三自由度陀螺儀的外環(huán)架固定，則為二自由度陀螺儀。二自由度陀螺儀用于測量角度和角速度。測量側(cè)俯仰角和俯仰角速度時，陀螺儀通常剛性安裝在汽車地板上，主軸與地板垂直，內(nèi)環(huán)軸與汽車的前進(jìn)方向垂直5.1.6陀螺儀和慣性導(dǎo)航儀2.慣性導(dǎo)航儀

慣性導(dǎo)航儀是用慣性導(dǎo)航傳感器進(jìn)行測量的儀器。慣性導(dǎo)航傳感器是將陀螺儀和加速度傳感器安裝在一起，一般安裝在一個盒子中，構(gòu)成慣性導(dǎo)航傳感器。

陀螺儀測量物體的姿態(tài)、姿態(tài)角速度和姿態(tài)角加速度，加速度傳感器測量物體的加速度、速度和位移，則慣性導(dǎo)航儀可測物體的姿態(tài)、姿態(tài)角速度、姿態(tài)角加速度、加速度、速度和位移。慣性導(dǎo)航傳感器是一種不依賴外部環(huán)境的自主導(dǎo)航傳感器，用于智能汽車的慣性導(dǎo)航及其檢測。圖5-22慣性導(dǎo)航傳感器5.1.7測功機(jī)

測功機(jī)用于動力的機(jī)械負(fù)載，并用于測量電動機(jī)、發(fā)動機(jī)等的輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和功率。

測功機(jī)的類型包括：電渦流測功機(jī)、磁粉測功機(jī)、水力測功機(jī)、直流電力測功機(jī)和交流電力測功機(jī)等。

水力測功機(jī)是利用水泵和水的阻力測功。直流電力測功機(jī)和交流電力測功機(jī)分別利用直流發(fā)電機(jī)和交流發(fā)電機(jī)測功。交流電力測功機(jī)常用于對發(fā)動機(jī)測功。圖5-23電渦流測功機(jī)磁粉測功機(jī)5.1.7測功機(jī)5.1.7測功機(jī)聯(lián)軸器電力測功機(jī)聯(lián)軸器電力測功機(jī)發(fā)動機(jī)5.1.7測功機(jī)水力測功機(jī)5.1.7測功機(jī)圖5-24電渦流測功機(jī)的結(jié)構(gòu)

電渦流測功機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。在定子四周裝有勵磁線圈，圓盤的轉(zhuǎn)子用高磁導(dǎo)率鋼制成，轉(zhuǎn)子固定在傳動軸上，并在磁場線圈之間轉(zhuǎn)動。當(dāng)勵磁線圈通過直流電時，兩極間產(chǎn)生磁場，在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生電渦流。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，由于電渦流和外磁場的相互作用，對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生一個制動阻力矩。通過改變勵磁線圈中的電流，可以改變制動阻力矩的大小。殼體支承在機(jī)架上，拉桿通過銷軸分別與殼體、機(jī)架連接，殼體受制動阻力矩后，拉桿作用在殼體上的拉力對傳動軸的軸線的力矩平衡制動阻力矩。通過轉(zhuǎn)速傳感器，測量傳動軸的轉(zhuǎn)速；通過力傳感器，測量拉桿中的力，力乘以力到傳動軸的軸線之間的距離L得力矩；再通過力矩與傳動軸的轉(zhuǎn)速的乘積得電渦流測功器的功率。5.1.7測功機(jī)圖5-24電渦流測功機(jī)的結(jié)構(gòu)

電渦流測功機(jī)的誤差來自傳動軸與殼體之間的摩擦功率損失、風(fēng)扇散熱的功率損失、轉(zhuǎn)速傳感器和力傳感器的誤差；散熱不穩(wěn)定，影響測功的穩(wěn)定性和測量精度。圖5-23電渦流測功機(jī)5.1.7測功機(jī)發(fā)動機(jī)試驗臺中的電渦流測功機(jī)5.1.8功率測量儀

功率測量儀又稱轉(zhuǎn)速測量儀、轉(zhuǎn)速扭矩測量儀，如圖5-25所示，用于測量功率、轉(zhuǎn)速和扭矩。

功率測量儀比測功機(jī)的測功精度高。圖5-25功率測量儀5.1.8功率測量儀圖5-26功率測量儀的結(jié)構(gòu)功率測量儀的結(jié)構(gòu)：它的下部是霍爾式傳感器測量功率的應(yīng)用，為功率測量部分。動力和運動由傳動軸的兩端輸入和輸出，兩個齒輪固定在傳動軸上，扭桿與傳動軸制成一體。殼體支承傳動軸、霍爾式傳感器和前置放大器，并被固定在測試系統(tǒng)的機(jī)架上。功率測量部分也可用磁電式傳感器測量功率的結(jié)構(gòu)和原理。

功率測量儀的工作原理：測量時，兩個霍爾式傳感器測量轉(zhuǎn)速，利用其輸出電壓的相位差得兩個齒輪的相對扭轉(zhuǎn)角，再利用扭桿得其傳遞的扭矩；由轉(zhuǎn)速和扭矩得功率測量儀要測的功率。兩個霍爾式傳感器與前置放大器連接，并由前置放大器輸出測量的電信號。5.1.8功率測量儀圖5-26功率測量儀的結(jié)構(gòu)

功率測量儀的測量精度主要取決于霍爾式傳感器和扭桿的精度，另與前置放大器和計算機(jī)的計算精度有關(guān)，并由此產(chǎn)生測量誤差。圖5-25功率測量儀功率測量儀用于功率、轉(zhuǎn)速和扭矩測量。5.1.9磁粉制動器圖5-28磁粉制動器的結(jié)構(gòu)

磁粉制動器用于電機(jī)功率測試等系統(tǒng)中提供阻力矩，并消耗功率。

磁粉制動器如圖5-27所示，磁粉制動器的結(jié)構(gòu)如圖5-28所示。轉(zhuǎn)子3固定傳動軸4上，在固定的殼體1中有勵磁線圈5，在轉(zhuǎn)子與殼體之間的空腔中有磁粉2。圖5-27磁粉制動器1殼體2磁粉3轉(zhuǎn)子4傳動軸5勵磁線圈5.1.9磁粉制動器

磁粉制動器的的工作原理：當(dāng)勵磁線圈5不通電時，不產(chǎn)生磁通，磁粉呈自由狀態(tài)，此時，如果傳動軸4旋轉(zhuǎn)，由于離心力的作用，磁粉甩在空腔的外圈，傳動軸基本上不受制動轉(zhuǎn)矩作用。當(dāng)線圈通電時，就產(chǎn)生磁通，靜止件和旋轉(zhuǎn)件之間的磁粉在磁通作用下連接成鏈狀，這時由于磁粉之間的連接力和摩擦力，產(chǎn)生了對轉(zhuǎn)子的制動力矩。通過改變勵磁線圈中的電流，則可以改變磁粉連接力，使制動力矩的大小發(fā)生變化，實現(xiàn)制動力矩的控制。圖5-28磁粉制動器的結(jié)構(gòu)圖5-27磁粉制動器5.1.9磁粉制動器

磁粉制動器常與功率測量儀串聯(lián)在一起，測量電機(jī)等輸出功率、轉(zhuǎn)速用扭矩。5.1.9磁粉制動器5.1.10車輪六分力測試儀圖5-29車輪六分力傳感器的組成

車輪六分力測試儀用于測量車輪的六個分力，包括縱向力、側(cè)向力、地面法向反作用力、翻轉(zhuǎn)力矩、滾動阻力矩和回正力矩的測量，還可以用于采集車輪轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角位置以及縱向和垂直方向的加速度信號，用于汽車的可靠性、ABS制動、輪胎載荷、地面載荷譜試驗等。

車輪六分力測試儀由車輪六分力傳感器、滑環(huán)總成、計算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。車輪六分力傳感器由輪轂適配器、輪輞適配器、傳感器外殼和傳感器組成，這些均由儀器生產(chǎn)企業(yè)提供。

輪輞適配器與輪轂適配器連接，輪胎安裝在輪輞適配器上；傳感器外殼固定在輪轂適配器上；力傳感器安裝在傳感器外殼內(nèi)，傳感器外殼在輪轂和輪輞之間，這樣車輪受力在傳輸至輪轂上時，會先經(jīng)過傳感器，六個獨立的電橋測量力和力矩。圖5-30車輪六分力傳感器安裝在車輪上5.1.10車輪六分力測試儀

車輪六分力傳感器的電信號傳至計算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的型式有兩種，滑環(huán)傳輸式和無線傳輸式。滑環(huán)總成是電信號的滑環(huán)傳輸式，通過滑環(huán)與傳感器連接，再傳輸電信號。無線傳輸電信號為電信號的無線傳輸式。計算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)由電子調(diào)節(jié)裝置、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及數(shù)據(jù)分析軟件組成，用于處理傳感器的電信號，并顯示、存儲六個分力等測試結(jié)果。

車輪六分力測試儀的測試誤差主要來自車輪六分力傳感器、傳感器與輪轂之間的力傳遞、傳感器的坐標(biāo)與汽車坐標(biāo)系的平行度的誤差。圖5-31車輪六分力傳感器與滑環(huán)總成的連接5.1.10車輪六分力測試儀5.1.10車輪六分力測試儀5.1.11四輪定位儀圖5-32四輪定位儀及定位測量

四輪定位儀用于測量汽車的前輪前束、前輪外傾角、后輪前束、后輪外傾角、主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角、軸距及軸距差、輪距及輪距差，調(diào)整及評價車輪的定位參數(shù)、軸距和輪距的精度。

四輪定位儀及定位測量：前輪標(biāo)靶、后輪標(biāo)靶分別通過夾具固定在前、后輪的輪輞上，標(biāo)靶上有銀白色的圓點，銀白色的圓點組成圓點方陣。一個物體在空間有3個位置坐標(biāo)和3個姿態(tài)坐標(biāo)，只需6個圓點即可確