2010汽車測試基礎復習大綱- (自動保存的)

PAGEPAGE32010汽車測試基礎復習大綱第1章緒論測量與測試含義是否是一樣？答：測量——是以被測對象屬性量值為目的的全部操作。測試技術則是測量技術與實驗技術的綜合。測試的過程是從客觀事物中獲取有用信息的認識過程，測試的目的是幫助人們認識各種現(xiàn)象的本質及其規(guī)律，同時也是科學研究的基本方法。測試系統(tǒng)原理框圖答：第2章信號分析1.信號一般有哪幾種分類方法？各分為哪幾類？請簡要說明。答：從信號描述上分——確定性信號與非確定性信號；從信號的幅值和能量上——能量信號與功率信號；從分析域上——時域信號與頻域信號；從連續(xù)性——連續(xù)時間信號與離散時間信號；從可實現(xiàn)性——物理可實現(xiàn)信號與物理不可實現(xiàn)信號。周期信號和非周期信號的頻譜圖各有什么特點？答：周期信號頻譜的特點:（1）離散性（2）諧波性（3）收斂性非周期信號頻譜特點：頻譜是連續(xù)的，它是由無限多個、頻率無限接近的頻率成分所組成。譜線幅值在各頻率上趨于無窮小。簡要說明隨機信號的主要特征參數(shù)以及它們的數(shù)學表達式。答：（P10）表示隨機函數(shù)的單個時間歷程稱為樣本函數(shù)：一般用概率統(tǒng)計的特征量來描述。特點為：（1）不能用精確的數(shù)學關系式來描述時間函數(shù)；（2）不能預測它未來任何時刻的準確值；（3）每次觀測這種信號，結果都不同。第3章測試裝置1.測試系統(tǒng)的基本構成。答：信號的傳感部分，信號的調理部分，信號的顯示與存儲部分。（P12）2.測量裝置有哪些靜態(tài)特性指標；何謂測試系統(tǒng)的動態(tài)特性？答：重復性，靈敏度，回程誤差，線性度；分辨力與分辨率，零點漂移，測量范圍，零點漂移。（P13）系統(tǒng)的動態(tài)特性：指輸入量隨時間變化時，其輸出隨輸入而變化的關系，這種關系的正確性直接影響測試結果。3.測試系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。（P17）答：定義：在初始狀態(tài)為零的條件下，輸出量和輸入量兩者的拉式變換之比定義為傳遞函數(shù)H（s）：特點：（1）H（s）描述了系統(tǒng)本身的動態(tài)特性，它與輸入量和初始條件無關。（2）H（s）不說明被描述系統(tǒng)的物理結構，不管是電路系統(tǒng)，還是機械系統(tǒng)，只要動態(tài)特性相似，就可用同一類型傳遞函數(shù)H(s)來描述。（3）H（s）對于實際的物理系統(tǒng)，輸入x(t)和輸出y(t)均具有各自的量綱，用傳遞函數(shù)描述系統(tǒng)的傳輸、轉換特性，理應真實地反映量綱的變換關系。（４）H（s）中間的分母取決于系統(tǒng)的結構。（激勵點位置、輸入方式、被測量、測點布置）測試系統(tǒng)的頻響函數(shù)定義及其物理意義。（P18）答：定義：是在正弦信號的激勵下，測試裝置達到穩(wěn)態(tài)后輸出和輸入之間的關系。物理意義：頻率響應函數(shù)是在頻率域中描述和考察系統(tǒng)特性的。利用它可以從頻率域形象、直觀、定量地表征測試系統(tǒng)的動態(tài)特性。（補：傳遞函數(shù)和頻率響應函數(shù)的不同:傳遞函數(shù)反映的是：由激勵所引起的、反映系統(tǒng)固有特性的瞬態(tài)輸出以及該激勵所對應系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出；頻率響應函數(shù)反映的是：僅僅是系統(tǒng)對簡諧輸入信號的穩(wěn)態(tài)輸出，不能反映過渡過程。）5.簡述不失真測量的基本條件。（P27）答：其幅頻和相頻特性應分別滿足對于二階裝置，設計時為何要取阻尼比ζ=0.6～0.8？(P13-30)答：第4章常用傳感器及其測量電路1.常用傳感器的分類,以及每種傳感器的基本工作原理、結構、測量電路與使用特點，并舉例加以說明）答：按輸入物理量分：位移傳感器、壓力傳感器、速度傳感器、溫度傳感器、氣敏傳感器等。（P32-33）按工作原理分：電容傳感器、電感傳感器|電磁傳感器、電阻傳感器、電勢傳感器等傳感器分類名稱工作原理結構測量電路使用特點及應用轉換形式中間參量電參數(shù)電阻電阻應變片傳感器外載荷或外界因素的作用下試件發(fā)生變形，電阻絲一起變形，電阻值隨之變化，用測量電路即可側的被測量引線覆蓋層電阻絲、基底電橋電路測彎矩、應力、扭矩、懸臂梁測加速度、氣體壓力運用在各種電子秤、汽車扭矩，汽車加速度等接觸測量壓阻式傳感器利用某些半導體的壓阻效應實現(xiàn)電橋電路絕對壓力，表面壓力，壓力差電容電容傳感器公式（P41）電橋電路、調頻電路、運算放大器電路結構簡單，靈敏度高，分辨力強，可以非接觸測量運用：汽車油箱電感可變磁阻式傳感器P38公式P38圖形（靈敏度：間距變化型、面積變化型）雙螺旋管線圈差動型電橋電路、小位移測量，線性度、靈敏度明顯提高電渦流傳感器電渦流效應（金屬板置于交變磁場或運動磁場中，金屬板表面產生感應電流，這種電流閉合的）P39圖形阻抗分壓試調頻電路、調幅電路振幅、位移、零件計數(shù)、厚度、轉速、無損探傷、電磁爐等差動式變壓器電感變壓器原理：當一次線圈L通入交變電流時，二次線圈會因為變壓器的互感作用產生互感電動勢EP41圖形見結構靈敏度高、限行范圍大，廣泛用于直線位移測量電能量電動勢熱電偶傳感器兩種不同材料導體A、B結成一閉合回路兩個節(jié)點溫度不同時，在該回路中就產生熱電勢，形成電流，這就叫熱電效應2導線兩邊接通，一個節(jié)點燒火，一個節(jié)點測電流，電動勢霍爾傳感器霍爾效應：金屬或半導體薄片置于磁場中，當有電流流過時，在垂直于電流和磁場的方向上將產生電動勢，這種物理現(xiàn)象稱為霍爾效應。P51圖沒有記錄位移力加速度轉速壓電式傳感器某些物質，如石英晶體、壓電陶瓷或高分子壓電材料，受到外力作用時，不僅幾何尺寸會發(fā)生變化，而且內部會被極化，表面產生電荷；當外力去掉時，又重新回到原來的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為壓電效應。q=DF并聯(lián)：電壓放大電路串聯(lián)：電流放大電路該傳感器哈iyi可逆換能器、可用于長距離檢測，用于里、加速度測量磁電式傳感器電磁感應：E=NBvLF分動圈形（線速度和角速度型（圖形見P50））和磁阻型磁電式速度傳感器、磁電式相對速度傳感器、轉速、扭矩等另固態(tài)圖像半導體光敏器件，3個電荷處理功能（光電轉換功能、電荷儲存、電荷轉移功能）圖形P56寬度測量外徑測量主軸徑向跳動測量超聲波傳感器頻率高于20kHz的機械振動波稱為超聲波。它的指向性很好，能量集中，因此穿透本領大，能量損失小遇到兩種介質的分界面（例如鋼板與空氣的交界面），產生明顯的反射和折射現(xiàn)象超聲波探頭（一種環(huán)能裝置，震動機械能《=》電能，故可作接受和發(fā)射兩用，其實就一個雅典傳感器）透射型（可用于遙控器、防盜報警器、接近開關）接受型和發(fā)射接受型可用于接近開關、測距、測液位或物位、金屬探傷以及測厚半導體光敏通常指能敏感到由紫外線和紅外線的光能量，并將光能轉換為電信號的器件，工作原理給予光電效應分：內光電效應（光敏二極管、光敏三極管）和外光電效應光電傳感器在工業(yè)上的應用可歸納為輻射式(直射式)、吸收式、遮光式、反射式、四種基本形式。煙塵濁度檢測儀測轉速、位置檢測等，光電開關2.傳感器的選用原則。傳感器的靈敏度與精確度越高越好么，為什么？答：靈敏度過高測試系統(tǒng)容易收到干擾，信噪比低；測量范圍窄，穩(wěn)定性不高，易有靈敏度交叉問題出現(xiàn)3.哪些傳感器可以用作小位移傳感器？答:可變磁阻式電感傳感器（只是用于低頻），電阻應變片，電容式，磁電式。4.差動式傳感器的特點及應用范圍。答：特點：提高靈敏度，提高線性度（P60筆記）。應用范圍：差動變壓器式變壓傳感器，差動電容式，差動電感傳感器。5.磁電式(光電式)傳感器的類型及在汽車測試中的典型應用實例。答：磁電式傳感器的類型：動圈式（線速度型、角速度型）磁阻式應用實例：磁電式車速傳感器光電式傳感器的類型：內光電效應，外光電效應（光敏電阻、光敏二極管、光明三極管）。應用實例：電式車速傳感器6.電感傳感器(自感型)的靈敏度與哪些因素有關，要提高靈敏度可采取那些措施？采取這些措施會帶來什么后果？答：相關因素：空氣間隙、空氣間隙截面積等。措施：減小空氣間隙，運用差動技術等。帶來影響：測量穩(wěn)定性不高，測量范圍變窄等7.電容傳感器、電感傳感器、電阻應變片傳感器的測量電路有何異同？答：電容傳感器：電橋型電路、調頻電路、運算放大器電路。電感傳感器：阻抗分壓試、調幅電路、電橋電路。電阻應變片傳感器：一般采用電橋電路（直流電橋采用差動輸入運算放大器測量電路）8.電阻絲應變片與半導體應變片在工作原理上有何區(qū)別？各有何優(yōu)缺點？應如何根據(jù)具體情況選用？答：一般的應變片，不管是金屬應變片，還是半導體應變片，都是基于材料的壓阻效應——應力使電阻發(fā)生改變的現(xiàn)象來工作的。但電阻阻值變化引起原因不同：電阻絲主要由幾何尺寸引起；半導體主要有電磁率變化引起。半導體應變片：在較小功率下具有較高的靈敏度和較大的電阻變化；溫度穩(wěn)定性較差，線性度低，應變范圍小。電阻絲應變片：溫度穩(wěn)定性較好，線性度高，應變范圍大，使用方便；電阻絲的信噪比大。如何選用：要求靈敏度高時選用半導體應變片，要求溫度穩(wěn)定性較好、線性度高、應變范圍大時選用電阻絲應變片。9.何謂霍爾效應？其物理本質是什么？用霍爾元件可測量那些物理量？請舉出三個例子說明？答：金屬或半導體薄片置于磁場中，當有電流流過時，在垂直于電流和磁場的方向上將產生電動勢，這種物理現(xiàn)象稱為霍爾效應。其物理本質是由于運動電荷受到磁場中的洛倫茲力作用形成的。用霍爾元件可測量位移、力、加速度和轉速等。例子：1、位移測量：將線性霍爾傳感器放在兩塊磁鐵中間，其磁感應強度為零。這個位置可以作為位移的零點（如下圖），當霍爾傳感器在x方向上有位移時，霍爾元件有一電壓輸出。（P52） 2、測力：霍爾元件裝在懸臂梁一端通過測量位移的變化測出力的大小。3、測轉速：當齒對準霍爾元件時，磁力線集中穿過霍爾元件，可產生較大的霍爾電動勢，放大、整形后輸出高電平；反之，當齒輪的空擋對準霍爾元件時，輸出為低電平。10.什么叫電渦流效應？概述電渦流式傳感器的基本結構與工作原理。答：當線圈中流過高頻交變電流i，并且讓線圈靠近金屬導體時，線圈中產生交變磁通Φ，此交變磁通使鄰近的金屬板表面產生感應電流i1。這種感應電流在金屬體內是閉合的，故稱“渦電流”。基本結構：工作原理：金屬體上產生的渦電流產生交變磁通Φ1，它與線圈磁通Φ相互作用，從而使線圈的等效阻抗Z發(fā)生變化。該變化程度受線圈與金屬導體之間的間距、金屬導體的磁導率、電阻率、線圈的激勵圓頻率等參數(shù)的影響。根據(jù)等效阻抗Z的變化（主要是自感的變化），就可以檢測出其中某一參數(shù)的變化，從而獲得有關物理量變化的信息。11.彈性元件的彈性特性用什么表示？各自的定義是什么？答：（補充彈性特性：作用在彈性敏感元件上的外力與其引起的相應變形(應變、位移或轉角)之間的關系稱為彈性元件的彈性特性，它可能是線性的,也可能是非線性的。）彈性特性用剛度和靈敏度表示。剛度是彈性敏感元件在外力作用下抵抗變形的能力，一般用k表示，K=dF/dx；靈敏度是剛度的倒數(shù)，一般用Sn表示，Sn=dx/dF。12.以變氣隙式自感傳感器位移為例，分析、比較傳感器差動與非差動式的靈敏度。曲線1、曲線1、2為L1、L2的特性，3為差動特性從曲線圖可以看出：差動式電感傳感器的線性較好，且輸出曲線較陡，靈敏度約為非差動式電感傳感器的兩倍，靈敏度高。（PPT-62）非差動式電感傳感器靈敏度相對較低，線性范圍小，測量精度較低。13.有一批渦輪機葉片，需要檢測是否有裂紋，請列舉出兩種以上方法，并簡述所用傳感器工作原理。答：1）渦電流式電感傳感器（P39）原理:渦流效應。當線圈中流過高頻交變電流i，并且讓線圈靠近金屬導體時，線圈中產生交變磁通Φ，此交變磁通使鄰近的金屬板表面產生感應電流i1。這種感應電流在金屬體內是閉合的，故稱“渦電流”。渦電流也將產生交變磁通Φ1，并與線圈磁通Φ相互作用，從而使線圈的等效阻抗Z發(fā)生變化。2）超聲波傳感器（P56）原理：超聲波在遇到兩種介質的分界面（例如鋼板與空氣的交界面）時，能產生明顯的反射和折射現(xiàn)象，超聲波的頻率越高，其聲場指向性就愈好。發(fā)射原理：把鐵磁材料置于交變磁場中，產生機械振動，發(fā)射出超聲波；接受原理:當超聲波作用在磁質材料上時，使磁質材料磁場變化，使線圈產生感應電勢輸出。14.設計利用霍爾元件測量轉速的裝置，并說明其原理。答：霍爾效應：金屬或半導體薄片置于磁場中，當有電流流過時，在垂直于電流和磁場的方向上將產生電動勢，這種物理現(xiàn)象稱為霍爾效應。測量原理：在被測的旋轉體上裝一磁體，旋轉時，每當磁體經過霍爾元件，霍爾元件就發(fā)出一個信號，經放大整形得到脈沖信號，也有的霍爾元件可直接輸出脈沖信號，送運算，兩個脈沖的間隔時間就是周期，由周期可換算出轉速；也可記數(shù)單位時間內的脈沖數(shù)，再換算出轉速。第5章信號處理1.什么是調制和解調，調制和解調的作用是什么?答：調制是利用緩變信號控制高頻信號的某個參數(shù)的變化過程；解調是最終從已調制波中恢復出調制信號的過程。2.交流電橋可作為哪些傳感器的測量電路?答：可變磁阻式傳感器，渦流式電感傳感器，差動變壓器式電感傳感器，電容式傳感器，磁電式傳感器3.常用的調幅（調頻）電路有哪些?相應的解調電路是什么?4.低通、高通、帶通及帶阻濾波器各有什么特點?它們的頻率特性函數(shù)的關系是什么，畫出它們的理想幅頻特性圖?答：低通濾波器，0-F2頻率之間為其通頻帶，它能使信號中低于F2的頻率成分幾乎不受衰減的通過，而高于F2的頻率成分受到極大的衰減。其他的見教材71-72頁5.試用一階RC低通濾波器和RC高通濾波器構成RC帶阻濾波器，畫出其電路圖。答：帶通濾波器可看成是低通濾波器和高通濾波器串聯(lián)組成。低通高通:

6.調幅波是否可以看做是載波與調制信號的疊加，為什么？答：不可以，使載波振幅按照調制信號改變的調制方式叫調幅。經過調幅的電波叫調幅波。載波是可通過調制來強制它的某些特征量仿隨某個信號的特征值或另一個振蕩的特征值而變化，通常是周期性的電振蕩波。調制信號是由原始信息變換而來的低頻信號。7．什么是濾波器的品質因數(shù)？它與濾波器頻率分辨力有何關系？答：性能參數(shù)，通常把中心頻率F0和帶寬B之比成為濾波器的品質因數(shù)，頻率分辨力為決定選擇性的最低中頻濾波器的帶寬，帶寬越窄，分辨力越高。8.調頻信號與調幅信號有何相同之處？有何不同之處？答：調頻信號指的是已調波！調制信號是固定的10.7MHz。在待調信號送入放大級前，插入一個10.7MHz的倍頻信號改變待調信號的頻率而不改變波的幅度，末級放大已調信號，發(fā)射；我們接受到的信號慣稱為調頻信號。載波振幅按照調制信號而改變的調制方式叫調幅信號。經過調幅后發(fā)射出去的電波叫調幅波。第6章測量誤差分析1.什么是誤差，簡要說明誤差的來源；相對誤差和絕對誤差如何定義。答：誤差—測得值與被測量的真值之間的差。絕對誤差—某量值的測得值和真值之差。通常簡稱為誤差。相對誤差—絕對誤差與被測量的真值之比值。誤差的來源：簡要說明系統(tǒng)誤差的分類，如何消除。答：根據(jù)系統(tǒng)誤差的變化分類：恒值系統(tǒng)誤差、變值系統(tǒng)誤差根據(jù)誤差產生的原因分類：工具誤差、裝置誤差、環(huán)境誤差、方法誤差、人員誤差根據(jù)誤差的變化規(guī)律：常值性的、累進性的、周期性的、按復雜規(guī)律變化的3333話化的化的消除方法：（1）測量前就去掉產生誤差的根源；（2）固定不變的系統(tǒng)誤差消除法：代替法、交換法；（3）線性系統(tǒng)誤差消除法；（4）周期性變化的系統(tǒng)誤差消除法。3.間接測量的結果應如何分析誤差。答：設測量結果y是n個獨立變量A1,A2，…,An的函數(shù)，即y=f（A1,A2，…,An）假設各獨立變量所產生的額絕對誤差分量為△Fi，相對誤差分量為γFi,則由這些誤差分量綜合影響而產生的函數(shù)總誤差等于各誤差分量的代數(shù)和，即△y=Σ△Fi（6-25