汽车测试.docx
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汽车测试
填空、选择、判断、简答、分析。
掌握周期信号的频谱分析
实验:
方波信号的合成与分解
⏹时域描述:
以时间为独立变量;反映信号的幅值随时间变化的关系;
⏹频域描述:
以频率为独立变量,由信号的时域描述通过适当方法变换得到;反映信号的频率结构和各频率成分的幅值、相位关系。
傅里叶级数的表达形式:
周期信号频谱的特点:
①离散性②谐波性③收敛性
了解测试装置的静态特性指标:
重复性、灵敏度、线性度、回程误差、精确度、稳定和漂移、
1.掌握传递函数的定义:
系统输出信号的拉普拉斯变换(拉氏变换)与输入信号的拉氏变换之比
分母中S的幂次n代表微分方程的阶数。
所对应的系统分别称为一阶系统,二阶系统,三阶系统,…。
2.掌握一阶系统的阶跃响应和正弦信号响应:
时间常数τ的影响
一阶装置的时间常数τ越小,阶跃响应动态误差越小,响应速度越快。
一阶装置正弦响应:
输出频率与输入频率不变
幅值有所衰减,时间常数τ越小,振幅误差越小
相位滞后角,时间上则延迟。
用一阶装置进行测量,若被测被测信号频率为120Hz,若要求装置指示值的幅值误差小于5%,问时间常数应取多大?
若用具有该时间常数的同一系统作60Hz信号的测试,问幅值误差是多少?
Ø熟悉二阶系统的阶跃响应
Ø掌握传感器的定义
传感器是借助检测元件将一种形式的信息转换成另一种信息的装置
Ø掌握电阻应变片传感器的分类、应用、电路(电桥)
金属电阻应变片分为丝式、箔式、金属膜式和半导体式(压阻式)。
电阻应变式传感器的应用:
测力、电子称、桥梁固有频率测量
应变片传感器的测量电路一般采用电桥。
对直流电桥,常采用差动输入的运算放大器的测量电路。
Ø掌握电涡流传感器的工作原理和特点
原理:
这种传感器大多做成一个扁平空心线圈,当线圈中流过高频交变电流i,并且让线圈靠近金属导体时,线圈中产生交变磁通,此交变磁通使邻近的金属板表面产生感应电流i1,这种感应电流在金属体内是闭合的,故称为涡电流。
可用于动态非接触测量,测量范围约为0~2mm,分辨力可达1μm,结构简单、安装方便,灵敏度较高,抗干扰能力强,不受油污介质的影响。
Ø掌握差动传感器的优点:
线性范围大、灵敏度高,测量精确度高,广泛应用于直线位移的测量。
Ø掌握电容传感器的分类、特性
分类:
极距变化型、面积变化型、介质变化型
结构简单、灵敏度高、分辨力强、动态响应好、可用于实现非接触测量,故应用较广。
Ø掌握压电传感器工作原理和常用压电材料
压电式传感器是一种有源传感器,也是一种可逆型换能器,即可将机械能转换为电能,又可将电能转换为机械能,其工作原理是以某些物质的压电效应为基础,物质在一定方向上收到外力作用而发生变形时,其表面将产生电荷,形成电场,当外力作用去除后,电场随之消失,这种现象称为压电效应。
它具有自发电和可逆两种重要特性。
常用的压电材料有:
压电单晶体,如石英、酒石酸钾钠等;多晶压电陶瓷,如钛酸钡、锆钛酸铅、铌镁酸铅等,又称为压电陶瓷。
此外,聚偏二氟乙烯(PVDF)作为一种新型的高分子物性型传感材料得到广泛的应用
Ø了解磁电感应式传感器,熟悉霍尔元件的灵敏度影响因素
基于电磁感应原理,将被测物理量转换为感应电动势的传感器称为磁电式传感器
霍尔常数,决定于材质、温度、原件尺寸;
磁感应强度;
电流与感应强度的夹角。
Ø熟悉常用光电传感器元件,掌握光电转速传感器
半导体光敏管、光导纤维
射式光电转速传感器的结构见下图。
它由开孔圆盘、光源、光敏元件及缝隙板等组成。
开孔圆盘的输入轴与被测轴相连接,光源发出的光,通过开孔圆盘和缝隙板照射到光敏元件上被光敏元件所接收,将光信号转为电信号输出。
开孔圆盘上有许多小孔,开孔圆盘旋转一周,光敏元件输出的电脉冲个数等于圆盘的开孔数,因此,可通过测量光敏元件输出的脉冲频率,得知被测转速,即n=f/N
式中n——转速;
f——脉冲频率;
N——圆盘开孔数
传感器选用原则:
传感器的灵敏度
传感器的灵敏度越高,可以感知越小的变化量,即被测量稍有微小变化时,传感器即有较大的输出。
但灵敏度越高,与测量信号无关的外界噪声也容易混入,并且噪声也会被放大。
因此,对传感器往往要求有较大的信噪比。
传感器的量程范围是和灵敏度紧密相关的一个参数。
当输入量增大时,除非有专门的非线性校正措施,传感器不应在非线性区域工作,更不能在饱和区域内工作。
有些需在较强的噪声干扰下进行的测试工作,被测信号叠加干扰信号后也不应迸入非线性区。
因此,过高的灵敏度会影响其适用的测量范围。
Ø传感器的线性范围
任何传感器都有一定的线性范围,在线性范围内输出与输入成比例关系。
线性范围愈宽,则表明传感器的工作量程愈大。
为了保证测量的精确度,传感器必须在线性区域内工作。
例如,
机械式传感器的弹性元件,其材料的弹性限是决定测量量程的基本因素。
当超过弹性极限时,将特产生非线性误差。
然而任何传感器都不容易保证其绝对线性,在某些情况下,在许可限度内,也可以在其近似线性区域应用。
例如,变极距型电容、电感传感器,均采用在初始间隙附近的近似线性区内工作。
选用时必须考虑被测物理量的变化范围、令其非线性误差在允许范围以内。
Ø传感器的响应特性
传感器的响应特性必须在所测频率范围内尽量保持不失真。
但实际传感器的响应总有一迟延,但迟延时间越短越好。
一般光电效应、压电效应等物性型传感器,响应时间小,可工作频率范围宽。
而结构型,如电感、电容、磁电式传感器等,由于受到结构特性的影响,往往由于机械系统惯性的限制,其固有频率低。
在动态测量中,传感器的响应特性对测试结果有直接影响,在选用时,应充分考虑到被测物理量的变化特点(如稳态、瞬变、随机等)。
Ø传感器的稳定性
传感器的稳定性是经过长期使用以后,其输出特性不发生变化的性能。
影响传感器稳定性的因素是时间与环境。
为了保证稳定性,在选用传感器之前,应对使用环境进行调查,以选择合适的传感器类型。
例如电阻应变式传感器,湿度会影响其绝缘性,温度会影响其零漂,长期使用会产生蠕变现象。
又如,对于变极距型电容传感器,环境湿度或油剂浸人间隙时,会改变电容器介质。
光电传感器的感光表面有灰尘或水泡时,会改变感光性质。
对于磁电式传感器或霍尔效应元件等,当在电场、磁场中工作时,亦会带来测量误差。
滑线电阻式传感器表面有灰尘时,将会引入噪声。
在有些机械自动化系统中或自动检测装置中,所用的传感器往往是在比较恶劣的环境下工作,其灰尘、油剂、温度、振动等干扰是很严重的。
这时传感器的选用,必须优先考虑稳定性因素。
Ø传感器的精确度
传感器的精确度表示传感器的输出与被测量的对应程度。
因为传感器处于测试系统的输入端,因此,传感器能否真实地反映被测量,对整个测试系统具有直接影响。
然而,传感器的精确度也并非愈高愈好,因为还要考虑到经济性。
传感器精确度愈高,价格越昂贵,因此应从实际出发来选择。
Ø掌握电桥的连接方式与灵敏度
直流电桥、交流电桥
采用不同的桥式接法,输出的电压灵敏度不同,其中全桥的接法在输入量相同的情况下可以获得最大的输出。
因此,在实际工作中,当传感器的结构条件允许时,应尽可能采用全桥接法,以便获得高的灵敏度。
Ø掌握调制的概念及其分类
调制是指在时域上用一个低频信号(缓变信号)对人为提供的高频信号的某特征参量(幅值、频率或相位)进行控制,使该特征参量随着该缓变信号的变化而变化。
分类:
幅值调制(AM),即调幅;频率调制(FM),即调频;相位调制(PM),即调相。
其调制后的波形分别称为调幅波、调频波和调相波。
Ø了解滤波器的分类
根据滤波器的选频作用,滤波器可以分成四类:
低通、高通、带通和带阻滤波器。
根据构成滤波器的元件类型分:
RC、LC、晶体谐振滤波器
根据构成滤波器的电路性质分类:
有源滤波器、无源滤波器
根据滤波器所处理的信号性质分:
模拟和数字滤波器
Ø测量误差是指测量值与真值之间的差值。
Ø了解发动机测试平台测试的主要性能指标
发动机的主要性能指标有动力性指标、经济性指标、振动与噪声、排放性能指标。
Ø掌握测力式底盘测功试验台的构造
测力式底盘测功试验台一般由道路模拟系统、数据采集与控制系统、安全保障系统及引导系统四部分组成
路面模拟是通过滚筒来实现的,即以滚筒表面取代路面,滚筒的表面相对于汽车做旋转运动。
汽车在运行中所受的空气阻力、非驱动轮的滚动阻力及爬坡阻力等,则采用功率吸收加载装置来模拟。
惯性飞轮的转动惯量来模拟汽车旋转体的转动惯量及汽车直线运动惯量
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