2010汽车测试基础复习大纲- (自动保存的)

PAGEPAGE32010汽车测试基础复习大纲第1章绪论测量与测试含义是否是一样？答：测量——是以被测对象属性量值为目的的全部操作。测试技术则是测量技术与实验技术的综合。测试的过程是从客观事物中获取有用信息的认识过程，测试的目的是帮助人们认识各种现象的本质及其规律，同时也是科学研究的基本方法。测试系统原理框图答：第2章信号分析1.信号一般有哪几种分类方法？各分为哪几类？请简要说明。答：从信号描述上分——确定性信号与非确定性信号；从信号的幅值和能量上——能量信号与功率信号；从分析域上——时域信号与频域信号；从连续性——连续时间信号与离散时间信号；从可实现性——物理可实现信号与物理不可实现信号。周期信号和非周期信号的频谱图各有什么特点？答：周期信号频谱的特点:（1）离散性（2）谐波性（3）收敛性非周期信号频谱特点：频谱是连续的，它是由无限多个、频率无限接近的频率成分所组成。谱线幅值在各频率上趋于无穷小。简要说明随机信号的主要特征参数以及它们的数学表达式。答：（P10）表示随机函数的单个时间历程称为样本函数：一般用概率统计的特征量来描述。特点为：（1）不能用精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确值；（3）每次观测这种信号，结果都不同。第3章测试装置1.测试系统的基本构成。答：信号的传感部分，信号的调理部分，信号的显示与存储部分。（P12）2.测量装置有哪些静态特性指标；何谓测试系统的动态特性？答：重复性，灵敏度，回程误差，线性度；分辨力与分辨率，零点漂移，测量范围，零点漂移。（P13）系统的动态特性：指输入量随时间变化时，其输出随输入而变化的关系，这种关系的正确性直接影响测试结果。3.测试系统的传递函数。（P17）答：定义：在初始状态为零的条件下，输出量和输入量两者的拉式变换之比定义为传递函数H（s）：特点：（1）H（s）描述了系统本身的动态特性，它与输入量和初始条件无关。（2）H（s）不说明被描述系统的物理结构，不管是电路系统，还是机械系统，只要动态特性相似，就可用同一类型传递函数H(s)来描述。（3）H（s）对于实际的物理系统，输入x(t)和输出y(t)均具有各自的量纲，用传递函数描述系统的传输、转换特性，理应真实地反映量纲的变换关系。（４）H（s）中间的分母取决于系统的结构。（激励点位置、输入方式、被测量、测点布置）测试系统的频响函数定义及其物理意义。（P18）答：定义：是在正弦信号的激励下，测试装置达到稳态后输出和输入之间的关系。物理意义：频率响应函数是在频率域中描述和考察系统特性的。利用它可以从频率域形象、直观、定量地表征测试系统的动态特性。（补：传递函数和频率响应函数的不同:传递函数反映的是：由激励所引起的、反映系统固有特性的瞬态输出以及该激励所对应系统的稳态输出；频率响应函数反映的是：仅仅是系统对简谐输入信号的稳态输出，不能反映过渡过程。）5.简述不失真测量的基本条件。（P27）答：其幅频和相频特性应分别满足对于二阶装置，设计时为何要取阻尼比ζ=0.6～0.8？(P13-30)答：第4章常用传感器及其测量电路1.常用传感器的分类,以及每种传感器的基本工作原理、结构、测量电路与使用特点，并举例加以说明）答：按输入物理量分：位移传感器、压力传感器、速度传感器、温度传感器、气敏传感器等。（P32-33）按工作原理分：电容传感器、电感传感器|电磁传感器、电阻传感器、电势传感器等传感器分类名称工作原理结构测量电路使用特点及应用转换形式中间参量电参数电阻电阻应变片传感器外载荷或外界因素的作用下试件发生变形，电阻丝一起变形，电阻值随之变化，用测量电路即可侧的被测量引线覆盖层电阻丝、基底电桥电路测弯矩、应力、扭矩、悬臂梁测加速度、气体压力运用在各种电子秤、汽车扭矩，汽车加速度等接触测量压阻式传感器利用某些半导体的压阻效应实现电桥电路绝对压力，表面压力，压力差电容电容传感器公式（P41）电桥电路、调频电路、运算放大器电路结构简单，灵敏度高，分辨力强，可以非接触测量运用：汽车油箱电感可变磁阻式传感器P38公式P38图形（灵敏度：间距变化型、面积变化型）双螺旋管线圈差动型电桥电路、小位移测量，线性度、灵敏度明显提高电涡流传感器电涡流效应（金属板置于交变磁场或运动磁场中，金属板表面产生感应电流，这种电流闭合的）P39图形阻抗分压试调频电路、调幅电路振幅、位移、零件计数、厚度、转速、无损探伤、电磁炉等差动式变压器电感变压器原理：当一次线圈L通入交变电流时，二次线圈会因为变压器的互感作用产生互感电动势EP41图形见结构灵敏度高、限行范围大，广泛用于直线位移测量电能量电动势热电偶传感器两种不同材料导体A、B结成一闭合回路两个节点温度不同时，在该回路中就产生热电势，形成电流，这就叫热电效应2导线两边接通，一个节点烧火，一个节点测电流，电动势霍尔传感器霍尔效应：金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。P51图没有记录位移力加速度转速压电式传感器某些物质，如石英晶体、压电陶瓷或高分子压电材料，受到外力作用时，不仅几何尺寸会发生变化，而且内部会被极化，表面产生电荷；当外力去掉时，又重新回到原来的状态，这种现象称为压电效应。q=DF并联：电压放大电路串联：电流放大电路该传感器哈iyi可逆换能器、可用于长距离检测，用于里、加速度测量磁电式传感器电磁感应：E=NBvLF分动圈形（线速度和角速度型（图形见P50））和磁阻型磁电式速度传感器、磁电式相对速度传感器、转速、扭矩等另固态图像半导体光敏器件，3个电荷处理功能（光电转换功能、电荷储存、电荷转移功能）图形P56宽度测量外径测量主轴径向跳动测量超声波传感器频率高于20kHz的机械振动波称为超声波。它的指向性很好，能量集中，因此穿透本领大，能量损失小遇到两种介质的分界面（例如钢板与空气的交界面），产生明显的反射和折射现象超声波探头（一种环能装置，震动机械能《=》电能，故可作接受和发射两用，其实就一个雅典传感器）透射型（可用于遥控器、防盗报警器、接近开关）接受型和发射接受型可用于接近开关、测距、测液位或物位、金属探伤以及测厚半导体光敏通常指能敏感到由紫外线和红外线的光能量，并将光能转换为电信号的器件，工作原理给予光电效应分：内光电效应（光敏二极管、光敏三极管）和外光电效应光电传感器在工业上的应用可归纳为辐射式(直射式)、吸收式、遮光式、反射式、四种基本形式。烟尘浊度检测仪测转速、位置检测等，光电开关2.传感器的选用原则。传感器的灵敏度与精确度越高越好么，为什么？答：灵敏度过高测试系统容易收到干扰，信噪比低；测量范围窄，稳定性不高，易有灵敏度交叉问题出现3.哪些传感器可以用作小位移传感器？答:可变磁阻式电感传感器（只是用于低频），电阻应变片，电容式，磁电式。4.差动式传感器的特点及应用范围。答：特点：提高灵敏度，提高线性度（P60笔记）。应用范围：差动变压器式变压传感器，差动电容式，差动电感传感器。5.磁电式(光电式)传感器的类型及在汽车测试中的典型应用实例。答：磁电式传感器的类型：动圈式（线速度型、角速度型）磁阻式应用实例：磁电式车速传感器光电式传感器的类型：内光电效应，外光电效应（光敏电阻、光敏二极管、光明三极管）。应用实例：电式车速传感器6.电感传感器(自感型)的灵敏度与哪些因素有关，要提高灵敏度可采取那些措施？采取这些措施会带来什么后果？答：相关因素：空气间隙、空气间隙截面积等。措施：减小空气间隙，运用差动技术等。带来影响：测量稳定性不高，测量范围变窄等7.电容传感器、电感传感器、电阻应变片传感器的测量电路有何异同？答：电容传感器：电桥型电路、调频电路、运算放大器电路。电感传感器：阻抗分压试、调幅电路、电桥电路。电阻应变片传感器：一般采用电桥电路（直流电桥采用差动输入运算放大器测量电路）8.电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？各有何优缺点？应如何根据具体情况选用？答：一般的应变片，不管是金属应变片，还是半导体应变片，都是基于材料的压阻效应——应力使电阻发生改变的现象来工作的。但电阻阻值变化引起原因不同：电阻丝主要由几何尺寸引起；半导体主要有电磁率变化引起。半导体应变片：在较小功率下具有较高的灵敏度和较大的电阻变化；温度稳定性较差，线性度低，应变范围小。电阻丝应变片：温度稳定性较好，线性度高，应变范围大，使用方便；电阻丝的信噪比大。如何选用：要求灵敏度高时选用半导体应变片，要求温度稳定性较好、线性度高、应变范围大时选用电阻丝应变片。9.何谓霍尔效应？其物理本质是什么？用霍尔元件可测量那些物理量？请举出三个例子说明？答：金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。其物理本质是由于运动电荷受到磁场中的洛伦兹力作用形成的。用霍尔元件可测量位移、力、加速度和转速等。例子：1、位移测量：将线性霍尔传感器放在两块磁铁中间，其磁感应强度为零。这个位置可以作为位移的零点（如下图），当霍尔传感器在x方向上有位移时，霍尔元件有一电压输出。（P52） 2、测力：霍尔元件装在悬臂梁一端通过测量位移的变化测出力的大小。3、测转速：当齿对准霍尔元件时，磁力线集中穿过霍尔元件，可产生较大的霍尔电动势，放大、整形后输出高电平；反之，当齿轮的空挡对准霍尔元件时，输出为低电平。10.什么叫电涡流效应？概述电涡流式传感器的基本结构与工作原理。答：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Φ，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“涡电流”。基本结构：工作原理：金属体上产生的涡电流产生交变磁通Φ1，它与线圈磁通Φ相互作用，从而使线圈的等效阻抗Z发生变化。该变化程度受线圈与金属导体之间的间距、金属导体的磁导率、电阻率、线圈的激励圆频率等参数的影响。根据等效阻抗Z的变化（主要是自感的变化），就可以检测出其中某一参数的变化，从而获得有关物理量变化的信息。11.弹性元件的弹性特性用什么表示？各自的定义是什么？答：（补充弹性特性：作用在弹性敏感元件上的外力与其引起的相应变形(应变、位移或转角)之间的关系称为弹性元件的弹性特性，它可能是线性的,也可能是非线性的。）弹性特性用刚度和灵敏度表示。刚度是弹性敏感元件在外力作用下抵抗变形的能力，一般用k表示，K=dF/dx；灵敏度是刚度的倒数，一般用Sn表示，Sn=dx/dF。12.以变气隙式自感传感器位移为例，分析、比较传感器差动与非差动式的灵敏度。曲线1、曲线1、2为L1、L2的特性，3为差动特性从曲线图可以看出：差动式电感传感器的线性较好，且输出曲线较陡，灵敏度约为非差动式电感传感器的两倍，灵敏度高。（PPT-62）非差动式电感传感器灵敏度相对较低，线性范围小，测量精度较低。13.有一批涡轮机叶片，需要检测是否有裂纹，请列举出两种以上方法，并简述所用传感器工作原理。答：1）涡电流式电感传感器（P39）原理:涡流效应。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Φ，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“涡电流”。涡电流也将产生交变磁通Φ1，并与线圈磁通Φ相互作用，从而使线圈的等效阻抗Z发生变化。2）超声波传感器（P56）原理：超声波在遇到两种介质的分界面（例如钢板与空气的交界面）时，能产生明显的反射和折射现象，超声波的频率越高，其声场指向性就愈好。发射原理：把铁磁材料置于交变磁场中，产生机械振动，发射出超声波；接受原理:当超声波作用在磁质材料上时，使磁质材料磁场变化，使线圈产生感应电势输出。14.设计利用霍尔元件测量转速的装置，并说明其原理。答：霍尔效应：金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。测量原理：在被测的旋转体上装一磁体，旋转时，每当磁体经过霍尔元件，霍尔元件就发出一个信号，经放大整形得到脉冲信号，也有的霍尔元件可直接输出脉冲信号，送运算，两个脉冲的间隔时间就是周期，由周期可换算出转速；也可记数单位时间内的脉冲数，再换算出转速。第5章信号处理1.什么是调制和解调，调制和解调的作用是什么?答：调制是利用缓变信号控制高频信号的某个参数的变化过程；解调是最终从已调制波中恢复出调制信号的过程。2.交流电桥可作为哪些传感器的测量电路?答：可变磁阻式传感器，涡流式电感传感器，差动变压器式电感传感器，电容式传感器，磁电式传感器3.常用的调幅（调频）电路有哪些?相应的解调电路是什么?4.低通、高通、带通及带阻滤波器各有什么特点?它们的频率特性函数的关系是什么，画出它们的理想幅频特性图?答：低通滤波器，0-F2频率之间为其通频带，它能使信号中低于F2的频率成分几乎不受衰减的通过，而高于F2的频率成分受到极大的衰减。其他的见教材71-72页5.试用一阶RC低通滤波器和RC高通滤波器构成RC带阻滤波器，画出其电路图。答：带通滤波器可看成是低通滤波器和高通滤波器串联组成。低通高通:

6.调幅波是否可以看做是载波与调制信号的叠加，为什么？答：不可以，使载波振幅按照调制信号改变的调制方式叫调幅。经过调幅的电波叫调幅波。载波是可通过调制来强制它的某些特征量仿随某个信号的特征值或另一个振荡的特征值而变化，通常是周期性的电振荡波。调制信号是由原始信息变换而来的低频信号。7．什么是滤波器的品质因数？它与滤波器频率分辨力有何关系？答：性能参数，通常把中心频率F0和带宽B之比成为滤波器的品质因数，频率分辨力为决定选择性的最低中频滤波器的带宽，带宽越窄，分辨力越高。8.调频信号与调幅信号有何相同之处？有何不同之处？答：调频信号指的是已调波！调制信号是固定的10.7MHz。在待调信号送入放大级前，插入一个10.7MHz的倍频信号改变待调信号的频率而不改变波的幅度，末级放大已调信号，发射；我们接受到的信号惯称为调频信号。载波振幅按照调制信号而改变的调制方式叫调幅信号。经过调幅后发射出去的电波叫调幅波。第6章测量误差分析1.什么是误差，简要说明误差的来源；相对误差和绝对误差如何定义。答：误差—测得值与被测量的真值之间的差。绝对误差—某量值的测得值和真值之差。通常简称为误差。相对误差—绝对误差与被测量的真值之比值。误差的来源：简要说明系统误差的分类，如何消除。答：根据系统误差的变化分类：恒值系统误差、变值系统误差根据误差产生的原因分类：工具误差、装置误差、环境误差、方法误差、人员误差根据误差的变化规律：常值性的、累进性的、周期性的、按复杂规律变化的3333话化的化的消除方法：（1）测量前就去掉产生误差的根源；（2）固定不变的系统误差消除法：代替法、交换法；（3）线性系统误差消除法；（4）周期性变化的系统误差消除法。3.间接测量的结果应如何分析误差。答：设测量结果y是n个独立变量A1,A2，…,An的函数，即y=f（A1,A2，…,An）假设各独立变量所产生的额绝对误差分量为△Fi，相对误差分量为γFi,则由这些误差分量综合影响而产生的函数总误差等于各误差分量的代数和，即△y=Σ△Fi（6-25