汽车试验学课件 第2章 汽车试验基础理论.ppt

第2章 汽车试验基础理论;2.1 测量系统的组成与特性; （1）激励源 向被测对象输入能量，激发出能充分表征有关信息又便于检测的信号。有些试验，被测对象在适当的工作状态下可产生所需的信号。而有些试验，则需用外部激励装置对被测对象进行激励。 ; （2）传感器 能感受规定的被测量并按一定规律转换成同一种或另一种输出信号的器件或装置。 传感器通常由敏感元件和转换元件组成。敏感元件直接感受被测量，转换元件将敏感元件的输出转换为适于传输和测量的信号。许多传感器中这两者是合为一体的。 ; （3）信号预处理 将传感器输出信号转换成便于传输和处理的规范信号。 因为传感器输出信号一般是微弱且混有噪音的信号，不便于处理、传输或记录，所以一般要经过调制、放大、解调和滤波等调理，或作进一步的变换，如将阻抗的变化转换为电压或频率的变化，将模拟信号转换为数字信号等。 ;（4）信号处理 将中间变换的输出信号作进一步处理、分析，提取被测对象的有用信息。 （5）显示记录或运用 将处理结果显示或记录下来，供测量者作进一步分析。若该测量系统就是某一控制系统中的一个环节，处理结果将直接被运用。 ;理想的测量仪器或系统应该具有单值的、确定的输入—输出关系，而且最好是一个单向线性系统。 所谓单向系统，即是指测量系统对被测量的反作用影响可以忽略。 所谓线性系统，即输出与输入是线性关系。 ;按照被测量在测量系统中的状态，测量系统的基本特性可分为静态特性和动态特性两类。 当被测量不随时间变化或变化很缓慢时，测量系统的输出与输入之间的关系称为静态特性； 当被测量随时间变化时，测量系统的输出与输入之间的关系称为动态特性。 ;通常的工程测量问题总是处理输入量x(t)、系统的传输特性h(t)和输出量y(t)三者之间的关系。 ①如果已知h(t)，通过对y(t)的观察分析，就能推断x(t) 。这就是通常的测量。 ②如果已知x(t)，通过对y(t)的观察分析，就能推断出h(t) 。这就是通常的系统或仪器的定度过程。 ③如果x(t)和h(t)已知，则可以推断和估计y(t)。这就是通常的输出信号预测。 ;测量系统的静态特性表示被测物理量处于稳定状态，输入和输出都是不随时间变化的常量(或变化极慢，在所观察的时间间隔内可忽略其变化而视为常量)。 输出、输入关系一般可用下式表示，即 x—输入量 ；y—输出量；a0， a1， …，an－常数。 当a0≠0时，表示即使系统没有输入，但仍有输出，通常称为零点漂移(零漂)。 ;理想的静态量的测量系统，其输出应单值，线性比例于输入，即静态特性为y＝a1x。 实际测量系统的静态特性常用灵敏度、非线性度、回程误差与重复度等指标来表征。;1.灵敏度 在测量过程中，若被测量x有一个很小变化量△x，引起输出y发生相应的变化△y，则称S= △y/ △x 为该装置的绝对灵敏度； 当输入和输出为同一量纲时，灵敏度常称为放大倍数。 非线性装置的灵敏度就是其静态特性曲线上各点的斜率。;灵敏度及其漂移;在被测量不变的情况下，由于外界环境条件等因素的变化，引起的测量装置灵敏度的变化称为灵敏度漂移，常以输入不变情况下每小时输出的变化量来衡量。 一般来说，选择测量仪器时，灵敏度越高，测量范围往往越窄，稳定性往往越差。 仪表常数C为灵敏度的倒数。即 C= 1/S=△x/ △y 其意义表示每一单位刻度所表示的示值大小。;(2)非线性度 非线性度是指测量装置的输出、输入间是否能保持常值比例关系（线性关系）的一种量度，是定度曲线（实际特性曲线）偏离其拟合直线（理想直线）的程度。 非线性度＝(B/A)× 100％ A-测量装置的标称输出范围(全量程)；B-定度曲线与拟合直线的最大偏差。;定度曲线与非线性度; (3)回程误差 理想测量装置的输出与输入应是单值的一一对应关系，而实际测量装置有时会对同一大小的输入量，其正向输入(输入量由小增大)和反向输入(输入量由大到小)的输出量数值不同，其差值称为滞后量△h。 回程误差也叫迟滞误差Er。 Er是指测量装置全量程A内的最大滞后量△hmax和A之比值。 Er = (△hmax /A)× 100％;回程误差;测量系统的动态特性是指输入量随时间变化时，其输出随输入而变化的关系。在输入变化时，人们所观察到的输出量不仅受到研究对象动态特性的影响，也受到测量系统动态特性的影响。 为降低和消除测量系统的动态特性给测量带来的误差，对于动态测量的测量系统，必须考察并掌握测量系统的动态特性，判断测量时会产生什么误差。;要研究测量系统的动态特性，首先必须建立其数学模型。要从具体测量系统的物理结构出发，根据其所遵循的物理定律，建立起把测量系统的输出和输入量联系起来的运动微分方程，然后在给定的条件下求解，从而得到任意输入x(t)激励下测量装置的响应y(t)。