汽车测试技术

二、测试结果的函数补偿
测试结果的参数补偿主要用于静态测 量，其补偿方法有两种：
引入修正函数 消除系统误差
1、引入修正函数
在进行汽车试验之前，先对测试系统进行精确地标定，以 确定系统的输出y(t)与输入x(t)之间的修正函数f (t)。将试验结果
y(t) 乘以修正函数 f (t)便是被测参量地大小，即：
偿的工作原理。
事实上，信号的电桥补偿只要将两个相同的电阻式传 感器分别接到1、2或3、4两个臂上即可。
若电桥四个桥臂上的电阻值均随被测量的变化,(见图 5-1(a)),称为全臂电桥；若只有两个桥臂上的电阻随被测 量而变，称为双臂半桥；若只有一个桥臂上的电阻值随被 测量变化，称为单臂半桥。显然，若要利用电桥进行信号 补偿，就必须采用双臂半桥或全桥。
若电桥的输出端所接的仪表或放大器的输入阻
抗很大时，可视为电桥的输出端开路。据欧姆定理
便可列出桥路a、b和a、d之间的电位差方程，即：
U ab
I1 ( R1
R1 )
(R1
R1 R1 R1) (R2
R2 ) U0
U ad
I2 (R4
R4 )
(R3
R4 R4 R3 ) (R4
R4 ) U0
x(t) f (t) • y(t)
（5-5）
这种补偿方法在汽车试验中经常用到。如进行汽车基本
性能试验及汽车排放和噪声测试之前，通常应对测试系统 （如五轮仪、燃油流量计、废气分析仪和声级计）进行标定， 以确定其修正函数 f (t)。
实现函数补偿的方法有两种：1）将修正函数输入测试系
统（键入或旋钮调节），测试系统自动完成对测试结果的修 正；2）人工处理，试验人员通过手工计算来完成测试结果的 修正工作。方法1）在汽车试验中被广泛采用，方法2）在某 些特殊场合仍有采用，如汽车燃料经济性的环境修正等。
U
0
（5-1）
若接在四个桥臂上的四个电阻式传感器的参数完全
相同,即 R1 R2 R3 R4 R0 ,且在测试过程中,各电阻式传感
器电阻量的变化均较小并同号,即 Ri＜＜R 0 (i 1,2,3,4)。R1、R2
R3 、R4同时为正或同时为负，则式（5-1）可改写为：
U bd
U0 4
( R1 R0
1、直流电桥
图5-1(a)是直流电桥的基本型式，电桥的四个臂上均 为纯电阻,分别为 R1 、 R2、R3 和 R4。若用四个电阻式传 感器去取代四个桥臂电阻 R1 、R2、R3 和R4 ，则此电桥就变 成了图5-10(b)所示的型式。
图5-1 直流电桥 （a）直流电桥的基本型式 （b）将传感器接入电桥的型式
输出电压为：
[ - ] Ubd U ab Uad
R1 R1 (R1 R1) (R2 R2 )
R4 R4 (R3 R3 ) (R4 R4 )
U0
=- (R1 R1)(R源自文库 R3)
(R1 R1 R2 R2
(R2 R2 )(R4 R4 ) )(R3 R3 R4 R4 )
2、交流电桥
若将电容或电感式传感器接入电桥，电桥的电源就不能 是直流电，而应该向电桥供交流电。
对于交流电桥，直流电桥所有的特性，如①利用加减特 性对信号进行补偿；②利用平衡电桥消除供电电压对测试结 果的影响等。交流电桥均有，所不同的是在直流电桥中，各 桥臂上是纯电阻；在交流电桥中，各桥臂上是复阻抗（即便 是交流电桥臂上是纯电阻器件，但由于电阻器件也存在分布 电容，因此它仍然是复阻抗）。将复阻抗Z1 、Z2 、Z3 和Z4 去代 换直流电桥中的 R1 、R2 、R3 和 R4 ，则直流电桥的所有计算公式 都适合于交流电桥。正因为如此，再加上受到篇幅的限制， 在此不作详细介绍。
电桥补偿 函数补偿 通道补偿 均衡补偿
一、电桥补偿
电桥具有灵敏度高、测量范围宽、容易实现 对因环境变化所引起的测量误差的补偿，因此在 测试工程中得到了广泛的应用。电桥的电源可以 是直流电，也可以是交流电。若接入电桥的激励 电压（或称供电电压）是直流电，称为直流电桥， 若供电电压是交流电，称为交流电桥。
对于直流电桥的基本型式（见图5-1(a)），它的输出
电压为：
U bd
(
R1
R1
R3 R2
)(
R2 R2
R4 R3
)
U
0
当 Ubd 0 时，则有
R1R
3 R2 R4
0
R2 R3 R1 R4
式(5-4)就是直流电桥的平衡条件。
（5-3） （5-4）
当然，电桥的平衡不能靠改变接在桥臂上的传感器来实 现，常用的方法是在桥臂上串接可变电阻。
2、消除系统误差
通过对测试结果的误差进行分析， 找出测试结果中的系统误差，然后再利 用数学方法消除其系统误差。这种方法 在第七章静态测试数据处理中专门讨论。
三、通道补偿
测试信号的通道补偿主要用于消除测试信号的 干扰。在进行测试信号的采集和记录时，专门拿出 一个信号通道来记录外界的干扰信号（该通道不记 录任何测试信号），这个通道称为补偿通道。在进 行试验数据处理之前，将测试信号与补偿通道进行 比较，这样便可消除外界的干扰。
第五章 信号的记录、补偿与输出
测试系统的精度不仅与系统的动态特 性或静态特性有关，而且还与测试系统所 处的环境及干扰有关，为了获得满意的测 试结果，需对测试信号进行补偿和修正； 经补偿、修正和调理后的测试信号还需将 其记录下来，以便对其进行分析、处理和 输出测试结果。
5.1 信号的补偿和修正
测试信号的补偿与修正有多种不同的方法， 常用的主要有：
若将欲组成差动结构的两个传感器分别接在电桥的1、 2或3、4臂上，电桥不仅可实现两个传感器的差动连接， 而且还自动地实现了信号地自动补偿。
式（5-2）还告诉我们，电桥的输出与电桥供电电压有 关，电桥供电电压的波动会带来测量误差。为了避免供电 电压波动对测试结果的影响，最简单的方法是调节图51(a)所示电桥中各桥臂上的电阻值R1 、R2 、R3和 R4，使电桥 的输出电压Ubd 0 ，这种电桥称为平衡电桥。
R2 R0
R3 R0
R4 ) R0
（5-2）
式（5-2）就是电桥的加减特性。若式(5-2)中的R1 、R2
R3 和 R4 是因环境变化(如温度的变化)所引起的,且各电 阻式传感器均处于相同的测试环境,即R1 R2 R3 R4 , 则电桥的输出电压 Ubd 0 ，传感器因环境的变化所引起的
电阻输出在电桥中自动被消除，这就是对测试信号进行补