汽车电测技术

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1、1.汽车测试技术总的发展方向：汽车测试技术总的发展方向： 新系统、新方法、新标准和新新系统、新方法、新标准和新 设备；设备； 具有自我检验、自动运行、智能化具有自我检验、自动运行、智能化 和多功能化、高显示化和高精度；和多功能化、高显示化和高精度； 新型传感器技术；综合、虚拟仪器新型传感器技术；综合、虚拟仪器 化化 2 汽车测试系统的内容：动力系统测汽车测试系统的内容：动力系统测 试，车身与底盘，安全性，汽车电试，车身与底盘，安全性，汽车电 子，子， ，生产，汽车零部件与整车性能。，生产，汽车零部件与整车性能。2.汽车测试技术的目的和任务是汽车测试技术的目的和任务是 帮助人们深入了解汽车在实际

2、帮助人们深入了解汽车在实际 使用中各种现象的本质及其规使用中各种现象的本质及其规 律的，是推动汽车技术进步的律的，是推动汽车技术进步的 一种极为重要的方法，即获取一种极为重要的方法，即获取 有用信息。有用信息。 3.测试系统组成：被测对象，观测试系统组成：被测对象，观 察者，传感器，信号调理部分，察者，传感器，信号调理部分， 数据存储与显示部分。数据存储与显示部分。 4.测试技术包含了测量测试技术包含了测量 （measurement）和试验）和试验 （test）两方面的含义。测试）两方面的含义。测试: 测量和试验的过程。测量测量和试验的过程。测量:以被以被 测对象属性量值为目的全部操测对象属性

3、量值为目的全部操 作（过程）作（过程） 。试验。试验:在规定的条在规定的条 件下，使用指定的设备、设施，件下，使用指定的设备、设施， 依据试验大纲及有关标准进行依据试验大纲及有关标准进行 相关的测试工作，并通过一系相关的测试工作，并通过一系 列方法对测试结果的分析研究列方法对测试结果的分析研究 工作。计量工作。计量:为了实现测量单位为了实现测量单位 的统一和量值准确性的一种科的统一和量值准确性的一种科 学方法。测试系统学方法。测试系统:由若干个相由若干个相 互关系、相互作用的单元部件互关系、相互作用的单元部件 （传感器、传输系统、处理单（传感器、传输系统、处理单 元和交互设备等）元和交互设备等

4、） ，为实现测，为实现测 试目的而组成的整体。试目的而组成的整体。 5.信号的分类信号的分类 ：主要是依据信：主要是依据信 号波形特征来划分的，如数学号波形特征来划分的，如数学 关系、取值特性、能量功率和关系、取值特性、能量功率和 处理分析等。从信号描述上分处理分析等。从信号描述上分 为为:确定性信号与非确定性信号；确定性信号与非确定性信号； 2. 从信号的幅值和能量上分为从信号的幅值和能量上分为;能能 量信号与功率信号；量信号与功率信号；3. 从分析从分析 域上分为域上分为:时域与频域；时域与频域；4. 从从 连续性上分为连续性上分为:连续时间信号与连续时间信号与 离散时间信号；离散时间信号

5、；5. 从可实现性从可实现性 分为物理可实现信号与物理不分为物理可实现信号与物理不 可实现信号可实现信号5. 随机信号的特点（随机信号的特点（1）不能用精）不能用精 确的数学关系式来描述时间函数；确的数学关系式来描述时间函数； （2）不能预测它未来任何时刻的准）不能预测它未来任何时刻的准 确值；（确值；（3）每次观察其信号，结果）每次观察其信号，结果 都不同。都不同。 6. 1）如果系统特性）如果系统特性 h(t) 已知，通已知，通 过对输出信号过对输出信号 y(t) 的观察分析，的观察分析， 可判断其相应的输入信号可判断其相应的输入信号 x(t) 或或 被测量。被测量。 （测量）（测量） 2

6、）如果输入信号）如果输入信号 x(t) 已知，通已知，通 过对输出信号过对输出信号 y(t) 的观察分析，的观察分析， 可推断出测试系统的特性可推断出测试系统的特性 h(t) 。 （定度过程）（定度过程） 3）如果输入信号）如果输入信号 x(t) 和系统的和系统的 特性特性 h(t) 已知，则可以推断和估计已知，则可以推断和估计 系统的输出量系统的输出量 y(t) 。 （信号预测）（信号预测） 7. 测试系统基本特性测试系统基本特性 1）静态特性）静态特性: 当被测试量不随时间变化或变化很当被测试量不随时间变化或变化很 缓慢时，测试系统的输出与输入之缓慢时，测试系统的输出与输入之 间的关系。间

7、的关系。2）动态特性）动态特性:当测试量当测试量 随时间变化时，测试系统的输出与随时间变化时，测试系统的输出与 输入之间的关系。测试装置的静态输入之间的关系。测试装置的静态 特性表示被测物理量处于稳定状态。特性表示被测物理量处于稳定状态。 因此测试系统的静态过程方程是分因此测试系统的静态过程方程是分 析测试系统静态特性的工具。静态析测试系统静态特性的工具。静态特性指标特性指标 1.重复性重复性 2. 灵敏度灵敏度 3. 漂漂 移移 4. 非线性度非线性度 5.回程误差回程误差 6.分辨力分辨力 与分辨率与分辨率 7.精确度精确度 8.线性系统的基本特性线性系统的基本特性 (1)比例，叠比例，叠

8、 加性加性(2) 微，积分性质微，积分性质(3) 频率保持频率保持 性性 9.动态误差定义动态误差定义: 10、根据允许的幅值误差所决定的、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通频测试系统的工作频率范围称为通频 带宽度。带宽度。 共振频率共振频率;在幅值达到最大值时，对在幅值达到最大值时，对 应的输入信号的圆频率。应的输入信号的圆频率。 11. 实现不失真测试输出波形不失真实现不失真测试输出波形不失真 的条件的条件:设有一个测试系统，其输出设有一个测试系统，其输出 y(t)与输入与输入 x(t)满足关系满足关系 测试系统的输出波形不失真，则其测试系统的输出波形不失真，则其 幅

9、频特性和相频特性应分别满足幅频特性和相频特性应分别满足 A()=A0=常数常数 ()= - t0,A（）不等于常数时所引起的）不等于常数时所引起的 失真称为幅值失真，失真称为幅值失真，()与与 之之 间的非线性关系所引起的失真称为间的非线性关系所引起的失真称为 相位失真。相位失真。 12.从实现测量不失真条件和其他工从实现测量不失真条件和其他工 作性能综合来看，作性能综合来看，1.对一阶装置而言，对一阶装置而言， 如果时间常数越小，则装置的响应如果时间常数越小，则装置的响应 越快，近于满足测试不失真条件的越快，近于满足测试不失真条件的 频带也越宽。所以一阶装置的时间频带也越宽。所以一阶装置的时

10、间 常数，原则上越小越好。对于二阶常数，原则上越小越好。对于二阶 装置，其特性曲线上有两个频段值装置，其特性曲线上有两个频段值 得注意得注意:在在 03n 范围内，范围内， ()的数值较小，且的数值较小，且 () 特性曲线接近直线。特性曲线接近直线。 A（）在该）在该 频率范围内的变化不超过频率范围内的变化不超过 10，若，若 用于测量，则波形输出失真很小。用于测量，则波形输出失真很小。 在在 （2.53）n 范围内，范围内， ()接近接近 180o，且随，且随 变化很小。变化很小。 此时如在实际测量电路中或数据处此时如在实际测量电路中或数据处 理中减去固定相位差或把测量信号理中减去固定相位差

11、或把测量信号 反相反相 180o，则其相频特性基本上满，则其相频特性基本上满 足不失真测量条件。但是此时输出足不失真测量条件。但是此时输出 幅值太小。幅值太小。若二阶系统输人信号若二阶系统输人信号 的频率的频率 在（在（0.3n，2.5n）区）区 间内，装置的频率特性受间内，装置的频率特性受 的影响的影响 很大，需作具体分析。一般来说，很大，需作具体分析。一般来说， 在在 =0.60.8 时，可以获得较为合时，可以获得较为合 适的综合特性。计算表明，对二阶适的综合特性。计算表明，对二阶 系统当系统当 =0.7O7 时，在时，在 0 0. 58n 的频率范围内，幅频特性的频率范围内，幅频特性 A

12、（）的变化不超过）的变化不超过 5，同时相，同时相 频特性频特性 ()也接近于直线，因而也接近于直线，因而 所产生的相位失真也很小。所产生的相位失真也很小。 13.对测试系统一般要求：对测试系统一般要求：频率响频率响 应特性好；应特性好；灵敏度高；灵敏度高；响应快；响应快； 时间滞后小。时间滞后小。 14. 传感器的分类传感器的分类; 1)按被测物理量按被测物理量 分类：可分为分类：可分为 位移位移,速度速度, 压力压力,速度，速度， 温度传感器等温度传感器等 2)按工作的物理基础按工作的物理基础 分类分类:机械式机械式,电气式电气式,光学式光学式,流体式流体式 等等 3）根据输出信号的性质可

13、分为模）根据输出信号的性质可分为模 拟式，数字式传感器拟式，数字式传感器 4)根据能量转根据能量转 换原理分为有源和无源传感器，有换原理分为有源和无源传感器，有 源传感器将非电量转换为电能量，源传感器将非电量转换为电能量， 如电荷式，电动势传感器等。无缘如电荷式，电动势传感器等。无缘 传感器不起能量转换作用，如电阻传感器不起能量转换作用，如电阻 式，电感式及电容式传感器等。式，电感式及电容式传感器等。 15.电阻式传感器电阻式传感器 1 工作原理工作原理:金金 属应变片的电阻为属应变片的电阻为 R R=PL/A。金属。金属 丝电阻的相对变化率与其应变成正丝电阻的相对变化率与其应变成正 比比,且

14、呈线性关系。电阻应变片工作且呈线性关系。电阻应变片工作 原理是基于金属导体的应变效应，原理是基于金属导体的应变效应， 即金属导体在外力作用下发生机械即金属导体在外力作用下发生机械 变形时，其电阻值随着所受机械变变形时，其电阻值随着所受机械变 形形(伸长或缩短伸长或缩短)的变化而发生变化象的变化而发生变化象,金金 属电阻应变片分为金属丝式、箔式属电阻应变片分为金属丝式、箔式两种两种.具有线条均匀、尺寸准确、阻具有线条均匀、尺寸准确、阻 值一致性好、传递试件应变性能好值一致性好、传递试件应变性能好 等优点等优点 .2 电阻应变式传感器的应用电阻应变式传感器的应用: 1）将）将 应变片粘贴于被测构件

15、上，直接用应变片粘贴于被测构件上，直接用 来测定构件的应变和应力。来测定构件的应变和应力。2）将应）将应 变片贴于弹性元件上，与弹性元件变片贴于弹性元件上，与弹性元件 一起构成应变式传感器。一起构成应变式传感器。 16.电感式传感器电感式传感器 1.1.可变磁阻可变磁阻 式电感传感器式电感传感器工作原理工作原理:它由线圈、它由线圈、 铁芯及衔铁组成。在铁芯和衔铁之铁芯及衔铁组成。在铁芯和衔铁之 间有空气隙间有空气隙 。根据电磁感应定律，。根据电磁感应定律， 当线圈中通以电流当线圈中通以电流 i 时，产生磁通时，产生磁通 ，其大小与电流成正比。，其大小与电流成正比。2 特点特点(1) 结构简单。

16、测量力小，工作可靠，结构简单。测量力小，工作可靠， 测量范围广，零点稳定，灵敏度高，测量范围广，零点稳定，灵敏度高， 输出功率大的优点。输出功率大的优点。(2)受环境温度受环境温度 变化与电源电压波动的影响较大变化与电源电压波动的影响较大,非非 线性较大线性较大 。(3)通过差动变压器电感通过差动变压器电感 式传感器式传感器,可以把位移变换成线圈互可以把位移变换成线圈互 感的变化感的变化,进而再变换成电压输出。进而再变换成电压输出。 应用：位移传感器。应用：位移传感器。 1.涡流式电感传感器工作原理涡流式电感传感器工作原理: 利用金属导体在交流磁场中的涡电利用金属导体在交流磁场中的涡电 流效应。流效应。 ，金属板置于一只线圈的间，金属板置于一只线圈的