《汽车试验基础理论》PPT课件

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1、第二章汽车试验基础理论第一节试验测试系统组成与特性第二节测量不确定度与误差理论基础1第一节试验测试系统组成与特性试验测试系统组成测试系统是由若干相互联系相互作用的单元（试验装置、仪器设备和传输及控制部件），为实现特定的测试目的而组成的有机整体。对于实现不同目的的试验测试系统来说，其复杂程度是不同的，通常可以由一些基本的、实现单一功能的基本系统组成。2一般情况下，一个完备的试验系统应包括：1、信号的转换系统通常使用相应的传感器，将被测非电参量转换为电参量信号，作为测试系统的输入信号。2、信号的调整系统这一系统通常由若干个放大器、滤波器、变换器等组成，通过信号源的阻抗变换、信号的放大、衰减与波形变

2、换、信号滤波、多路信号切换或调制解调，将传感器输出的电信号变换成不失真且便于传输、记录、处理的电信号。3、信号的记录与处理系统一方面对包含被测参数信息的信号进行记录或显示，显示必要的数据变化图形，供直接观察分析，或将3其保存，供后续仪器分析、处理；另一方面，将记录的信号按测试目的与要求提取其有用信息，通过专用或通用计算机进行分析、处理，如概率统计分析、相关分析、功率谱分析和传递特性分析等。此外，为了确保测试系统的有效工作，还应包括相应的辅助装置。4、试验的激发装置需要建立相应的试验激发装置（试验台），作为试验测试系统的前端，用以最大限度地获得被测参数可能的特征量。5、定度和校准装置是测试系统的

3、辅助设备，测试前要对传感器及测试系统确定其输入与输出物理量转换关系的定度曲线，并4根据一种较高准确度的参考仪器进行校准，确定整个测试系统的精度。试验测试系统的数学模型通常的工程测试问题总是处理输入量或被测量系统的传输或转换特性和输出量三者之间的关系。1）测量：如果系统的特性已知，通过对输出信号的观察分析，就能推断其相应的输入信号或被测量。2）定度过程：如果输入信号已知，通过对输出信5号的观察分析，就能推断测试系统的特性，这就是通常的系统或仪器的定度过程。3）信号预测：如果输入信号和系统的特性已知，则可以推断和估计系统的输出量，这就是通常的输出信号预测。大多数的测试系统都可以假定为具有集中参数、

4、有限自由度和参数时变系统的物理系统。因此，测试系统都可以作为线性非定常系统处理，即系统的输入信号（激励）和输出信号（响应）之间可用下列微分方程式来描述：6若表示上述系统的输入、输出对应关系，则常系数线性系统具有如下基本性质：1）叠加特性是指几个输入同时作用于系统时的输出，等于这些输入单独作用于系统时系统各输出的总和，即72）比例特性是指当系统输入增大若干倍，其输出也增大若干倍，即则对任意常数，都有3）微分特性系统对输入微分的响应等同于对原输入响应的微分，即84）积分特性若系统的初始状态为零，则系统对输入积分的响应等同于原输入响应的积分，即5）频率保持性若系统输入为某一频率的正弦（余弦）激励，则

5、其稳态输出也将只有该同一频率而不改变。9理想测试系统理想的测试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。单向系统是指测试系统对被测量的反作用影响可以忽略。例如振动测试时，要求传感器的质量很小，使其对被测振动物体的固有频率的影响可忽略不计。线性系统，即输入与输出是线性关系。在静态测试中，系统的线性关系虽然是所希望的，但不是必需的（因为在静态测试中，用校正曲线或输出补偿技术作非线性校正尚不困难）。在动态测试中，测试系统本身应该力求是线性系统，这不仅是因为在动态测试中作非线性校正目前还相当困难，而且只能对线性系统作比较完善的数学处理与分析。然而，实际测试系统不可能在

6、较10大的工作范围内保持线性。因此，只能在一定的误差范围和工作范围内做线性处理。试验测试系统的基本要求1）测试系统呈线性关系测试系统应该具有单值的、确定的输入-输出关系，其中以输出和输入呈线性关系为最佳。2）测试目的保证具有与测试目的和要求相适应的测量精度。3）测试过程中信号不失真测试系统在任何时刻的输出与对应时刻的输入之比11是确定的常数，以确保测试结果在精度要求范围内不失真地反映被测物理量。4）系统必须有足够的信噪比信噪比过小甚至使信号淹没在噪声中，使其所需要的信息无法正确分离获取，将给测试结果带来很大的不确定度。5）系统响应的时间较短任何测试的过程都存在整个测试系统达到稳定的响应时间

7、，而只有稳态的输出才能得到稳定可靠的数据。因此，良好的动态测试系统应该具有尽可能短的响应时间和尽可能小的超调量。12试验测试系统的静态特性测试系统的静态特性是指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（或变化缓慢，在所观察的时间间隔内可忽略其变化而视为常量）。此时，输入输出关系可用下式表示，即其中：表示输入的物理量表示输出量表示常数当时，表示即使在没有输入的情况下，仍有输出，通常称