汽车测试技术及传感器(林大)

和试验仪器设备。大量效率更高、功能更强、精度更好地试验仪器开发与
应用，如发动机快速高效的标定系统、可进行汽车整车各项性能试验的多 功能虚拟仪器系统等就是其中之一， 有效地推动汽车试验研究发展。
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车辆工程专业本科系列教材——汽车传感器与测试技术
汽车测试技术的发展与现状
一、汽车测试技术的发展
1 为什么要进行汽车试验？
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绪 论
课程介绍
一、教学基本要求 •对高等学校车辆工程及汽车运用工程相关专业的学生来讲 汽车测试技术是一门专业选修课程。 •学生应掌握汽车测试技术的基础理论和基本方法，主要包 括信号及其分类，测试系统的基本特性，测试信号调理与显 示记录，常用传感器的原理、特点与选用原则，计算机测试 系统以及典型的汽车检测与性能试验等知识；了解汽车检测 及试验过程中测试系统的基本要求与组成原则，汽车测试技 术的现状与发展趋势，以及各种新技术在汽车测试中的应用 等内容。
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汽车测试技术的发展与现状
一、汽车测试技术的发展
2 汽车测试技术发展阶段及其特点 汽车测试技术是随着汽车工业的发展而发展的，汽车工业的发展经历 了手工生产、大批量生产、精益生产和现代生产四个阶段 。在此四个发展 阶段汽车测试技术的发展亦呈现出不同的特征。 汽车产品生产和使用的主要特点是： 大批量生产。 结构复杂多样。 产品性能质量要求高。 使用条件多变，任何设计制造缺陷和技术状态变化都可能造成严重后果。 1）手工生产阶段 由于汽车产品的产量小，对其性能和质量的要求不高，因此汽车测试工 作亦处在一种较为原始的状态。汽车测试的主要方法是操作体验和主观评 价。尽管如此，汽车测试工作仍受到制造者和用户的普遍重视，任何一辆汽 车在出厂之前都要开到道路上去试试；用户在购买之前大多也要试驾；汽车 制造商不时还会举行一些展示汽车性能的比赛活动等 。
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二、汽车测试技术的现状
2 汽车试验仪器设备 2）功能集成
（1）一机多功能 如近几年开发的汽车道路试验 仪器彻底改变了过去一项性能一 套仪器的传统。现在一套仪器几 乎可以完成所有的道路试验项目， 如图1-3所示。
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– 3）掌握信号调理的原理和方法。包括电桥电 路、信号的调制与解调、信号的放大与 滤波、 信号的存储与记录等。 – 4）了解传感器理论。包括各类常用传感器的 原理、结构及性能参数，并能较为正确地选用 传感器。 – 5）对微机组成的测试系统 有一个完整的概念。 – 6）了解汽车工程中典型的测试方法。
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二、汽车测试技术的现状
汽车测试技术涉及试验与检测两个方面，试验主要针对产品研发设计与 性能鉴定；而检测主要是针对产品质量监测及在用状态检测等诸多方面。 汽车试验包括：探索性试验；新结构的原理试验；获取原始控制数据 的标定试验；为产品、结构改进提供支持的功能试验；产品、工艺的验证 试验；整车及总成部件的可靠性、耐久性试验；产品质量控制试验等。 1 汽车试验方法 （1）试验内容不断增加：为了满足人们对汽车日益增加的各项要求，需要
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课程介绍
二、培养的能力与素质 学生应具有运用汽车测试技术基本知识，根据检测与试验的基本要 求，合理选用测试方法及技术，以及构建简单测试系统的能力；应具有 综合运用机械、电子和信息等方面知识与技术的应用型技术人才的基本 素质。 三、所需基础知识 机械原理，电工与电子技术、计算机测控技术、汽车构造、汽车理 论等基础知识。 四、主要参考书
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• 0.1 测试技术与传感器 • 0.1.1 测试技术的重要性 • 测试是人类认识客观世界的手段和科学研究 的基本方法。测试技术是测量和试验技术的 统称，为了获得被测物理量的量值进行测量， 获取有用的信息则需要试验。借助专门的仪 器、设备、设计合理的实验方法以及进行必 要的信号分析与数据处理，获得与被测对象 有关的信息，最后将结果显示或输入其他信 息处理装置、控制系统。 7
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二、汽车测试技术的现状
2 汽车试验仪器设备
2）功能集成 （2）功能组合 将不同功能的仪器设备进行合理的组合，使之构成一个多功能的汽车 试验系统。 该系统包括汽车车轮定位参数检测、整车性能测试、带ABS的制动 性能测试、发动机控制系统检测、发动机预热测试和发动机的调试等功 能，如图1-4所示。该系统由计算机集中控制，如此可大大的提高仪器设 备的工作效率、降低试验成本。
• (2)测试技术的任务 • 2）测试系统的一般组成
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• 0.2 汽车测试技术和传感器 • 汽车是当今社会最重要的交通工具之一，随 着新兴科学技术领域的不断发展，尤其是信 息技术的迅速发展对汽车工业的发展产生了 巨大的影响和渗透。汽车产业的迅速发展也 使相关的高新技术产业得到最大的收益。 • 0.2.1 汽车对人类社会发展所做的贡献 • 自1886年世界上第一部汽车在德国问世以来， 汽车的发展给整个世界和人类生活带来了巨 大而深刻的变化。 10
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• 0.1.2 测试技术的内容和任务及测试系统 一般组成 • 1）测试技术的内容和任务 • (1)测试技术的内容 • 测量原理、测量方法、测量系统以及数据 • 处理。
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2） 汽车试验工作的重要性 汽车试验是一种客观需要 无论是新设计或是正在生产的汽车产品；也不论在设计制造上考虑得多么细致 周密，都需经过科学而严格的试验。 汽车试验的作用 通过试验以检验产品设计、制造及结构的先进性、设计思想的正确性、制造工 艺的合理性、使用维修的方便性、各总成部件的工作可靠性。
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二、汽车测试技术的现状
2 汽车试验仪器设备
为了适应试验方法的变化，会需要更多更新的汽车试验用仪器设备； 为了提高试验精度和降低试验成本，必须有功能更强、精度更好、效率更 高的仪器设备源源不断地取代传统的、落后的设备。 汽车试验用仪器设备发展的重要特征是： 1）自动化程度越来越高：现代汽车试验用仪器设备的开发，不仅包括 仪器设备自身的结构和功能，而且还包括对被测对象进行操控的内容。对 于这类仪器设备，不仅仪器设备自身的操作控制已完全实现了自动化，而 且对于许多试验项目而言，试验中的车辆或总成部件也已由计算机自动操 控，如图1-2所示。
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课程考核方式
期末考试为考试，试卷总分为70分。 课程成绩以100分计， 其中，平时成绩（听课出勤率、平时作业、课 内实验情况）为30分。
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• 课程的重点内容包括:
– 1)掌握信号与信号处理的理论和方法。包括信 号时域和频域的描述方法，建立明确的信号的 频谱概念；掌握频谱分析和相关分析的基本原 理和方法；掌握数字信号处理的基本理论和方 法。 – 2）掌握测试系统特性的评价方法。包括测试 系统传递特性的时域、频域描述，脉冲响应函 数和频率响应函数，一阶、二阶系统的动态特 性描述及其参数的测量方法，以及不失真测试 的条件。
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一、汽车测试技术的发展
2 汽车测试技术发展阶段及其特点 3）精益生产阶段 精益生产阶段始于上个世纪60年代，以日本丰田生产方式的创立为标 志。精益生产方式的突出特点是“以最少的投入，产出尽可能多的和最好的 产品”，即产品技术领先，性能质量最好。显然这需要汽车试验研究的支持。 自精益生产阶段开始，世界各大汽车公司便开始投巨资大规模建设汽车 实验室和汽车试验场。国际上有影响的大公司几乎无一例外地都拥有自己的 汽车试验场。 一些跨国大公司长年都有数百辆整车在汽车整车实验室及汽车试验场进 行试验，各总成部件的试验规模亦相当大。图1-1是国外某汽车公司整车试验 室的一角，其试验规模可见一斑。
不断的增加试验项目和试验内容；汽车功能的扩展，各种新结构、新技术在汽车上 的应用亦需要增加试验内容。
（2）试验方法不断更新：汽车法规的日渐严格，需要更新试验方法； 对汽车要求的日益提高，需要更新试验方法；试验技术的进步也会带来试 验方法的变化。
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一、汽车测试技术的发展
2 汽车测试技术发展阶段及其特点 4） 现代生产阶段 20世纪80年代，为到合理利用资源与优化内部管理、有效控制库存与 流动资金占用、缩短生产周期和降低成本、灵活快速地响应市场变化、最 终提高企业竞争力与获得最大利润等目的的现代生产方式的建立，需进行 各类大量的试验，如新产品的开发与试制、新车型上线生产的工艺调整与 验证、产品质量控制、标准化的实施与持续改进等都需要进行试验。 此外，上述各类工作有效而精准的执行，须研究更新更有效的试验方法
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一、汽车测试技术的发展
2 汽车测试技术发展阶段及其特点
2） 大批生产阶段 二十世纪初，福特在伊利· 惠特尼发明汽车“标准化部件”的基础上发明的“汽 车流水生产线”的建成便宣告汽车大批量生产阶段的开始。随之而来的汽车使用 可靠 性、寿命及性能方面的问题日渐突出。 为了使“流水生产”方式所带来的高效率、低成本得以充分发挥，各汽车生产 厂 商便开始了大量的有关材料、工艺、可靠性、寿命、磨损及性能等诸多方面的试验 研究，并推动了汽车标准化工作的长足进步。 在此期间的汽车试验除借助于其它行业比较成熟的技术和方法外，也逐渐形成 了汽车行业自己的试验研究体系，研究出了具有行业特色的试验方法，开发出了符 合行业发展要求的试验仪器设备，如整车转鼓试验台、发动机性能试验台架、研究 汽车空气动力学的试验风洞、各总成部件的闭式试验台及疲劳试验台等。在此阶 段，道路试验亦得到了足够的重视，汽车试验场在有实力的大公司开始建设。 尽管当时汽车试验的规模不大、范围不是很广、试验设备比较简单，除少数汽 车生产厂家拥有试验场外，汽车的道路试验多在一般公路上进行，但汽车试验工作 12 的基本方法是在这一时期形成的，且为后期的发展打下了良好的基础 。
（1）冯俊萍主编，汽车测试技术及传感器，重庆大学出版社，2009，11 （2）唐岚.汽车测试技术.机械工业出版社. 2006.07 （3）陈勇主编. 汽车测试技术. 北京理工大学出版社. 2008.01
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课程学习的要求
1．结合教材，认真做好听课笔记； 2．保证出勤率（10分）； （作为课程考核的平时成绩的一部分） 3．课内实验和作业题（20分）； （课内实验要有实验总结；作业题课 后自己完成）
3）汽车试验是汽车理论研究的基础 汽车已发展成为人类生产、生活必不可少的交通工具，其功能不仅是 单纯代步而且主要用于运输。汽车技术的高速发展及功能的不断扩充，使 得许多理论问题的研究尚不够充分，不少设计问题无法根据现有理论来解 释，而必须借用汽车试验。这是世界各大汽车公司特别重视汽车试验研究 工作的重要原因。 15