第3章汽车试验学

1、第三章第三章 汽车试验仪器与设备汽车试验仪器与设备 发动机试验台发动机试验台第一节 发动机试验台 发动机试验台用于发动机性能试验如图3-1所示，由于发动机运转时产生较大的振动和旋转力矩，试验台具有坚固的基础，其下铺有用以吸收振动的垫层，基础与周围隔离并设有排水沟，以防振动向四周地面传递，同时排除水及油污，基础上装有铸铁底板及前后支架，用以安放发动机，为了与不同发动机的安装尺寸相适应，铸铁底板上开有多条T形槽，支架可在底板上移动，高度可以调节。图图3-1 发动机试验台发动机试验台 发动机试验台发动机试验台第一节 发动机试验台 第一节 发动机试验台 发动机试验台发动机试验台 发动机试验时，曲轴通过

2、万向节与测功器轴相连，通过测功器测出发动机输出的有效转矩、转速，从而得到发动机有效功率等参数。测功器有水力、电力和电涡流等多种类型。水力测功器工作时，要供给一定动能的水，以保持水力测功器运转平稳，需设置能保持一定水面高度的专用水塔，在发动机曲轴的自由端，常用万向节连接示功器，用于获得发动机工作时汽缸内的示功图，得到发动机指示功率。 为了测量进气流量，在发动机进气通道上安装一个具有较大容积的稳压筒，以减轻进气过程中气流波动，稳压筒的进气管中装有空气流量计。 试验台设有专用混合散热器代替发动机散热器，所需冷却液由散热器供给，其供水量由混合散热器上的冷却液温度传感器和供水管中的电磁阀按设定温度自动控

3、制，以保持发动机冷却液温度。燃油则由专用油箱经燃油测量装置供至发动机供油系统，其测量值用于确定发动机在单位时间内的燃油消耗量和燃油消耗率。 根据试验内容和要求，还有进气温度、冷却液进水温度、排气温度、燃油温度、机油温度、相对湿度测量仪器，废气分析仪和声级计等。 目前，台架试验更多地采用微机控制系统，进行自动化数据采集、过程控制、结果处理和显示，实现了发动机台架试验的自动控制，提高了测量的准确度和速度。第一节 发动机试验台 发动机试验台发动机试验台 搭铁式车速测试仪搭铁式车速测试仪第二节 车速测试仪 车速测试仪按传感器是否与地面接触，分搭铁式车速测试仪和非搭铁式车速测试仪。搭铁式车速测试仪即第五

4、轮仪，非搭铁式车速测试仪不带第五轮，但具有第五轮仪的全部功能。 搭铁式车速测试仪主要由第五轮、磁电传感器、安装盘、显示器和压紧弹簧等组成，如图3-2所示。图图3-2 搭铁式车速测试仪搭铁式车速测试仪1-第五轮；2-齿圈；2-连接臂；4-导线；5-显示器；6-开关导线；7-脚踏开关；8-安装盘；9-压紧弹簧；10-磁电传感器第二节 车速测试仪 搭铁式车速测试仪搭铁式车速测试仪 磁电传感器通过夹具固定在连接臂上，其端部与齿圈齿顶留有 0.51mm的间隙，传感器信号线与显示器相连，压紧弹簧通过连接臂将第五轮紧压在地面上，防止试验时跳离地面，第五轮安装在车辆尾部的专用支架上，脚踏板开关用于换挡加速和制

5、动性能测试，显示器面板如图3-3。图图3-3 显示器面板显示器面板a）前面板 b）后面板1-显示窗口；2-数字及功能键；3-打印机；4-打印纸输出口； 5-打印机空走纸键；6-发光二极管。第二节 车速测试仪 搭铁式车速测试仪搭铁式车速测试仪 当第五轮随着汽车行驶而转动时，由于齿圈齿顶和齿根相对变化，使传感器产生与齿数对应的电脉冲信号，第五轮齿圈共有86个齿，第五轮转动一圈，传感器发送172个脉冲信号，即172个脉冲信号代表第五轮一个周长的距离L，则每一脉冲所代表的距离为L/172，称其为传感器系数。 试验前应进行传感器系数标定，将标定好的传感器系数置于显示器内存，试验时，显示器定时将收到的脉冲

6、数与传感器系数相乘，得到实际的距离信号，显示器内部的时间振荡器发送相应时间信号，内部处理系统根据当时的时间与距离信号，计算出相应的行驶速度，上述过程每隔一定的时间间隔进行一次，试验结束后，自动打印整个试验过程相应速度下的距离与时间。 第二节 车速测试仪 非接触式车速测试仪非接触式车速测试仪 第五轮仪有时因路面状态不好而打滑或跳离地面，也会因轮胎气压等使测试精度降低，第五轮仪不适合180km/h以上的高速测试，非接触式车速测试仪采用光电相关滤波技术，测试范围可达1.5-250km/h，无须特殊夹具，只需用真空吸盘固定在车身后部或侧面，其核心元件是空间频率传感器，可从路面上的石块、砂粒、沥青路面的

7、各种粒子，或轮胎印在路面上的不规则痕迹中提取特定的反射斑纹，并作出地面反射信息处理。 空间频率传感器如图3-4所示，由投光器和受光器组成，投光器强光射在地面上，由于地面凸凹不平，形成阴暗对比度不同的反射，由受光器的梳状光电管接收。图图3-4 空间频率传感器空间频率传感器1-透镜；2-灯；3-反射镜4-梳状光电管；5-光栅；6-聚光透镜第二节 车速测试仪 非接触式车速测试仪非接触式车速测试仪 当单个受光光电管接收路面反射光时，其产生的光电流的频谱如图3-5a）所示，可见单个矩形光电管几乎没有滤波作用，若受光器采用梳状光电管，则只允许与梳状光电管节距相对应频率处的光电流和低频光电流通过，如图3-5

8、b）所示，从而产生滤波作用，若采用差动结构的梳状光电管，则滤波器特性可滤去低频成分，仅允许与梳形节距相对应的频率成分通过，以实现空间滤波。空间频率传感器利用空间滤波原理获取车辆行驶时的空间光电管，频率的光电流信号，空间频率f与车速v的关系为： （3-1）式中:p0梳状光电管节距； m光学系统放大率。图图3-5 空间频率传感器原理空间频率传感器原理）无滤波作用；）有滤波作用；）空间滤波第二节 车速测试仪 非接触式车速测试仪非接触式车速测试仪第二节 车速测试仪 非接触式车速测试仪非接触式车速测试仪 空间频率传感器将采集的光电流信号经/转换 （1-反射光频谱；2-受光器滤波特性），变成数字量送入车速

9、测试仪，如图3-6所示，跟踪滤波器分析出，计算出v，并作外部显示，脉冲时钟产生时标信号，由车速和时间计算行驶距离。图图3-6 车速测试仪原理车速测试仪原理第三节 油 耗 仪 容积式油耗仪容积式油耗仪 容积式油耗仪使被测流体充满一定容量的测量室，靠流体压差推动齿轮、腰轮、活塞或刮板等旋转，再由传动机构带动积算器，累计液体充满测量室的次数，获得被测流体的总量，再除以测定时间间隔或行驶里程，计算出平均燃油消耗量。 容积式油耗仪的精度较高，安装方便，仪表前后的直管段要求不高，但其结构较复杂，使用时需细心维护。 图图3-7 椭圆齿轮流量传感器椭圆齿轮流量传感器 椭圆齿轮流量传感器的结构原理如图3-7，在

10、计量室内装有一对互相啮合的椭圆齿轮，在流体压差的作用下，交互驱动，各自绕定轴旋转，每转一周，两齿轮从月牙空腔中排出液体，用齿轮传动和积算部分连接，由仪表指针直接指出被测流体总量。 容积式油耗仪容积式油耗仪第三节 油 耗 仪 活塞式流量传感器如图3-8所示，当燃油流经传感器时，其内部的液压马达旋转，其转数与流量成正比。 传感器下部为测量器，燃油经滤油器进入，推动四个活塞运动，使曲柄轴转动，曲柄轴每转一周，四活塞各排油一次，经排油腔排出定量燃油。 传感器上部为光电检测器，曲柄轴转动，经磁耦椭圆齿轮流量传感器合轴带动控制器轴转动，由控制器轴上光隙板经光电管转换为电脉冲信号输出，燃油流量传感器产生的脉

11、冲信号经放大整形、分频，然后送入计数器，累计燃油消耗量，当车辆进入测量段起点时，油耗仪开始测量，当车辆离开测量段终点时，停止测量，则记数器记录了车辆通过测量段的累加燃油消耗量，若同时记录车辆通过测量段的时间，则可计算出车辆油耗。 容积式油耗仪容积式油耗仪第三节 油 耗 仪 图图3-8 活塞式流量传感器活塞式流量传感器 ）结构； ）油路1-光隙板；2-光电管；3-排油腔；4-活塞；5-滤清器；6-曲柄轴；7-缸体；8-磁耦合轴第三节 油 耗 仪 质量式油耗仪质量式油耗仪 容积法测定燃油消耗量，会因燃油密度和环境温度变化导致测量误差，质量法测定燃油消耗量，不受燃油密度等因素影响。 质量式油耗仪由称

12、重装置、控制装置和记录装置等组成，如图3-9，燃油从油箱经电磁阀和管注入称重装置的油杯中，通过油管供给发动机，电磁阀由两个限位开关控制，限位开关装在平衡块行程限位器和限位开关7的继电器上，待测油量由两个光敏二极管以及装在指针上的光源控制，光敏二极管5用于控制记录装置，光敏二极管10装在活动滑块上，滑块通过齿轮齿条移动，齿轮轴与鼓轮相连，鼓轮带有以克为单位的分度盘，通过鼓轮转动，燃油消耗量显示在分度盘上。第三节 油 耗 仪 质量式油耗仪质量式油耗仪图图3-9 质量式油耗计质量式油耗计 1-油杯；2-出油管；3-电磁阀；4-加油管；5、10-光敏二极管； 6、7-限位开关；8-限位器；9-光源；1

13、1-鼓轮机构；12-鼓轮；13-计数器第三节 油 耗 仪 质量式油耗仪质量式油耗仪 测量燃油消耗量时，先对油杯1充油，称量轮秤左端下沉，当平衡块行程限位器到达限位开。 关于7的位置时，电磁阀关闭，停止充油，当油杯中燃油流向被测发动机时，由于质量减轻而使称量秤左端上升，通过杠杆机构推动指针摆动，当光源的光束射到光敏二极管5上时发出信号，记录仪开始工作，当油杯中燃油耗尽时，光束便射到光敏二极管10上，发出信号使记录仪停止工作，记录仪由两个带数字显示的半导体计数器组成，一个用于计算发动机曲轴转速，另一个计算器用于计时。 垂直陀螺仪垂直陀螺仪第四节 陀 螺 仪 垂直陀螺仪用于测量车辆的侧倾角和俯仰角，

14、可同时输出角度和角速率信号，具有体积小、成本低、可靠性高等特点。 垂直陀螺仪由三自由度陀螺仪、修正装置和指示机构或角度传感器等组成，如图3-10，修正装置由摆式敏感元件和力矩器组成，摆式敏感元件为液体开关或汞开关，液体开关相当于一个能够传输电信号的气泡水准仪，其中装有特殊导电液体并设置有电极，液体开关安装在陀螺内框架的底面上，力矩器为力矩电动机，其结构为扁环形或弧形，使仪表结构紧凑，两个力矩电动。机轴平分行别于安机装体在纵陀轴螺安内装、外时框，外轴框方轴向和当内陀框螺轴外方框向，五极的力矩电动机分别称为纵向和横向修正力矩电动机。 垂直陀螺仪垂直陀螺仪第四节 陀 螺 仪图图3-10 垂直陀螺仪垂

15、直陀螺仪1-外环轴；2-外环；3-陀螺房；4-内环轴；5-五极式液体开关；6、7-扁环形修正电动机 垂直陀螺仪垂直陀螺仪第四节 陀 螺 仪 垂直陀螺仪遵循进动规律，自转轴绕某一框架轴偏离垂线，由绕另一框架轴的修正力矩进行修正，修正力矩的方向指向减小偏角的方向，使自转轴进动回到垂线位置。 当自转轴重现垂线时，液体开关保持水平，气泡处于中间位置，均匀地盖在四个电极表面约一半的位置，中心电极经导电液体至四个电极的电阻相等，此时每个力矩电动机中两个控制绕组通过的电流大小相等，方向相反，因此不产生修正力矩作用。 当自转轴偏离垂线时，液体开关随之倾斜，气泡向处于高位的电极移动，中心电极经导电液体至相应一对

16、电极中两个电极的电阻不等，此时相应的力矩电动机中两个控制绕组通过的电流大小不等，因此产生修正力矩作用，使自转轴绕框架轴进动，直到液体开关中的气泡处于中间位置，即自转轴回到垂线位置，利用指示机构或角度传感器测出自转轴绕框架轴的进动角度，即可得到车辆的侧倾角与俯仰角。 航向陀螺仪航向陀螺仪第四节 陀 螺 仪 航向陀螺仪使自转轴保持近似水平，可测量车辆的横摆角，航向陀螺仪由陀螺房、水平修正电动机、方位修正电动机、纬度修正电位器和自整角机等组成，如图3-11所示，水平修正可保证仪表正常工作，方位修正可确保仪表的测量精度。 图图 3-11 航向陀螺仪航向陀螺仪角速度陀螺仪角速度陀螺仪第四节 陀 螺 仪图

17、图 3-12 角速度陀螺仪角速度陀螺仪 角速度陀螺仪由单自由度陀螺仪制成，当基座以角速度Y转动时，由于支承推力矩L的作用，使陀螺仪产生绕内环轴的进动，进动角速度为，并随时间而增大，当基座转动的方向改变时，陀螺仪绕内环轴的进动方向随之改变，可利用单自由度陀螺仪的该特性测量角速度，如图3-12所示。第四节 陀 螺 仪角速度陀螺仪角速度陀螺仪 为提高测量精度，常采用积分陀螺仪加反馈回路构成力反馈式角速度陀螺仪，如图3-13，当基座绕输入轴以角速度转动时，陀螺仪绕内环轴转动，此时信号传感器产生正比于转角的电压，该电压经放大后反馈到力矩器，产生与转角大小成正比的力矩，由于采用负反馈，力矩方向与偏转方向相

18、反，测量出力矩的大小和方向，便可得到基座转动角速度的大小和方向，当测量横摆角速图3-13力反馈式角速度陀螺仪控制原理度时，陀螺仪的基座与车身固定，输入轴与汽车z轴（通过质心指向上方）重合。图图3-13 力反馈式角速度力反馈式角速度陀螺仪控制原理陀螺仪控制原理1-力矩器；2-内环组合件；3-信号传感器；4-放大器压电式加速度计压电式加速度计第五节 汽车平顺性测量仪器 平顺性试验采集各种振动和冲击信号，尤其是大量的随机振动信号，以小型数字计算机为主体,配以采样、A/D转换和数据处理系统，进行平顺性评价指标、频谱及频率响应函数的处理，测试仪器包括加速度计、前置放大器和磁带记录仪、信号处理系统及激振设

19、备等。 1.结构原理 压电式加速度计如图3-14所示，在压电晶体上固定一质量块，当受到振动加速度时，质量块产生的惯性力作用在压电晶体上，使其表面产生电荷。 图图3-14 压电式加速度计压电式加速度计a）中心压缩式；b）环形剪切式；c）三角剪切式 1-基座；2-压电晶体；3-质量块；4-弹簧；5-锁紧环第五节 汽车平顺性测量仪器压电式加速度计压电式加速度计 压电式加速度计结构简单、尺寸小、质量轻、工作可靠、测量频率范围宽，主要用于动态测量和冲击测量，在动态测量时，其频率越高，测量系统的绝缘电阻越小，为了消除外界电场的影响，传感器、连接导线和电路的各部分均应屏蔽。 2.选择与安装（1）加速度计的选

20、择 速度计应按振动测试要求、振动体加速度大小、振动频率高低和环境条件（如温度、磁场、噪声等）来选择，剪切式晶体元件热积电系数极小，具有良好的温度特性，由于没有热噪声影响，测低频时可获得较高的信噪比，剪切式晶体元件与基座安装面垂直，所以基座应变时晶体影响极小，具有良好的基座应变灵敏度指标，剪切式加速度计壳体仅起屏蔽作用，它与质量块、弹簧系统并不直接接触，因此受外界声、磁等环境影响小，近年来剪切式加速度计得到广泛应用。 压电式加速度计压电式加速度计第五节 汽车平顺性测量仪器（2）加速度计的安装 安装加速度计时，接触表面必须平滑，否则会增加测量的误差，常用的安装方法如图3-15所示，不同安装方式，连

21、接刚度不同，同一加速度计的频响曲线不同。图3-15a）所示是用螺栓连接，其上限频率为10000Hz。图3-15b）所示是用绝缘螺栓加云母垫圈连接，其上限频率约为7000Hz。图3-15c）所示是用永久磁铁吸住，其上限频率约为3000Hz。图3-15d）所示是用手持测针按住，其上限频率约为500Hz。图3-15e）所示是用薄蜡层黏结，其上限频率约为5000Hz。图3-15f）所示是用黏结剂黏结，其上限频率约为7000Hz。 压电式加速度计压电式加速度计第五节 汽车平顺性测量仪器图图3-15 加速度计的安装方法加速度计的安装方法 电压放大器和电荷放大器电压放大器和电荷放大器第五节 汽车平顺性测量仪

22、器 电压放大器放大压电式加速度计输出的微弱电压信号，并将加速度计的高输出阻抗转换成较低值，由于其电路特性，易产生很大的低频误差，并且电缆线的电容量对电压放大线路测试的影响很大，随着电缆种类和长度改变，其输入电压改变，电压灵敏度也发生变化，使用频率下限也要变化，为保证有足够的灵敏度，电缆不能太长，要用低噪声电缆， 在实际使用时很不方便，多采用电荷放大器。 电荷放大器由电荷放大级、适调放大级、低通滤波器、输出放大级、过载指示器、复零装置和稳压电源等组成，较电压放大器结构复杂、成本高、易损坏。第五节 汽车平顺性测量仪器多功能微机多功能微机(或便携机或便携机)信号处理系统信号处理系统 信号处理系统是在

23、微机或便携式微机上安装专用的A/D转换器，将输入的模拟信号转换成数字信号，并配置一些基本软件，可进行操纵稳定性试验处理、平顺性试验处理，以及工程信号处理。 电子液压振动试验台能在室内再现汽车实际行驶中遇到的各种复杂工况，用于研究汽车在随机振动环境中的振动状态和疲劳损坏原因。此外，电子液压振动试验台不受自然条件影响，能有效地控制工作台面的位移、速度和加速度，精确地测定和观察汽车各部分的振动状态。结构原理结构原理第六节 电子液压振动试验台 电子液压振动试验台有四个电子液压激振器，汽车的四个车轮直接放在激振器上部的工作台上，如图3-16所示。电子液压振动试验台闭环数控系统实现了室内再现技术，如图3-

24、17所示。 试验时，将规定的载荷谱输入计算机，计算机输出的控制信号，经由D/A转换器，将数字信号变为模拟信号，通过功率放大器控制激振器工作，进行各种试验，各类传感器从被试对象获得各种加载后的信息，经由电荷放大器输入到A/D转换器，将模拟量数字化，数字信息被输入到快速傅里叶解析器，求出傅里叶系数，送入计算机与标准载荷频谱进行比较，并进行相应修正，然后再把修正的频谱重新传递给加载系统，通常上述过程进行多次，才能使加载程度满足要求。结构原理结构原理第六节 电子液压振动试验台图图3-16 液压振液压振动试验台工作原动试验台工作原理理1a-遥控台；1b-磁带记录仪；2a-信号发生器；2b-放大器；2c-

25、校正放大器；3-电子伺服阀；4-工作液压缸；5-位移传感器；6-液压泵结构原理结构原理第六节 电子液压振动试验台图图3-17 电子液电子液压振动压振动试验台试验台闭环数闭环数控系统控系统结构原理结构原理第六节 电子液压振动试验台 汽车振动系统非常复杂，各种现象往往交织在一起，进行振动试验时，将有关总成或构件单独置于试验台上，试验时，应特别重视对总成、构件的组合和加振方法，以再现在实际车辆上产生的现象，若模拟试验进行顺利，则会发挥出台架试验的优点，即依次更换不同总成，高效地进行改进试验。 1.使用操作 将整车前轴或前、后轴置于激振台上，若测定簧上振动特性，则以频率为0.5-3Hz、振幅为10-4

26、0mm激振，测出弹簧上部的各点加速度等参数，从而求出俯仰振动或跳跃振动的频率和大小，若测定簧下振动特性，则以频率为5-30Hz、振幅为1-5mm激振。 第六节 电子液压振动试验台结构原理结构原理 分析激振时，在左右以相同相位激振，还要以相反相位激振，除测定车身、悬架的振动加速度外，还要测定发动机、变速器等处的加速度，可用再现实际路面行驶时振动的激振方法，研究车辆的振动特性。2.应用特点 在道路模拟试验机上进行试验，试验条件恒定，可实施复杂的振动测试。试验时，将整车或车辆的部分总成、部件置于试验机上，通过激振机构进行加振。 除了使用电磁式振动台和油压激振机进行振动试验外，还可将近似于各种路面的凹

27、凸板安装在转鼓上，进行车辆振动试验，此方法对于车辆前、后方向的振动输入，更接近实际路况。第七节 五气体分析仪结构原理结构原理 对于同时检测CO、CO2、HC、NOx和O2的五气体分析仪，CO、CO2、HC通过不分光红外线不同波长能量吸收原理测定，NOx浓度采用化学发光法测定，O2浓度通过在测试通道中设置氧传感器测定。 五气体分析仪由反应室、NOx-NO催化转化器、光电倍增管、放大器和记录器等组成。如图3-18，分析仪检测时，汽车尾气进入催化转化器，尾气中的NO2经催化转化器转化为NO后进入反应器，O3发生器产生的O3同时进入反应器，NO与O3发生化学反应，产生化学发光，经滤光片进入光电倍增管转

28、化为电信号，经信号放大器放大后，由记录器记录并显示NO2的浓度。图图3-18 五气体分析仪的控五气体分析仪的控制原理制原理 1-NO2-NO 催化转化器；2-反应器；3-O3发生器；4-真空泵；5-光电倍增管；6-记录器；7-放大器五气体分析仪面板按键功能及管线连接方法五气体分析仪面板按键功能及管线连接方法第七节 五气体分析仪 五气体分析仪能测量汽车废气中的CO、CO2、HC、NOx和 O2五种气体的浓度，同时还可以测量发动机的过量空气系数，可用于监测汽车发动机工作状况和有害气体的排放量，五气体分析仪前面板如图3-19所示，面板按键功能如下:（1）显示窗口四组发光二极管，用于显示测量结果； （

29、2）FLOW流量指示计监测通过分析仪的取样气体的流量； （3）POWER键打开或关闭分析仪； 图图3-19 五气体分析仪前面板五气体分析仪前面板第七节 五气体分析仪（4）START键激活测量模式；（5）DUAL，EXHAUST键/指示灯双排气管模式，显示特定排气管的废气浓度； （6）状态指示灯显示分析仪的操作模式； （7）PUMP键备用模式开关泵； （8）ZERO键激活调零模式；（9）CALLBRATE键将分析仪置于校准模式； （10）EXHAUSTDILUTION键废气稀释检查功能 五气体分析仪后面板及管线连接如图3-20所示。图图3-20 五气体分析仪后面板五气体分析仪后面板及管线连接及管

30、线连接1-弯管接头；2-氧传感器；3-风扇；4-RS232C接口；5-熔断丝；6-电源插头；7- 传感器；8-排气口；9-排水口；10-过滤器；11- 清洁空气入口五气体分析仪面板按键功能及管线连接方法五气体分析仪面板按键功能及管线连接方法第七节 五气体分析仪 五气体分析仪的校准五气体分析仪的校准（1）返回工厂校准状态 五气体分析仪出厂前根据当时气候条件，利用标准气体对其进行精确校准，校准常数及校正因子储存于分析仪，用户不能改变工厂标准常数，但校正因子会随着现场校准而改变。 按住CALIBRATE键，再按ENTER键，此时CAL灯熄灭，分析仪进行自动调零，然后回到备用模式，即工厂校准状态，若C

31、AL灯熄灭后，分析仪未进行自动调零，必须按ZERO键进行调零，五气体分析仪维持工厂校准状态，就能获得准确的测量结果。 （2）用标准气体进行现场校准 当需要进行精确测量而对分析仪的精确度怀疑时，可用标准气体对分析仪进行现场校准，标准气体的校准一般数周或数月进行一次，在备用模式下，按CALIBRATE键，进入校准模式。第七节 五气体分析仪 五气体分析仪的校准五气体分析仪的校准选择校准通道并设定校准值 按DISPLAY键选择校准通道，被选中的通道其小数点闪烁，根据标准气体浓度设定校准值，按上、下键可以增减设定值，CO、CO2、NOx按标准气瓶上标称的浓度设定，HC按丙烷的浓度乘以分析仪的P. E.

32、F转换系数（在备用模式下按DISPLAY键5s读取）设定，O2利用空气校准，需将O2的设定值设为0.0，选择氧通道后，同时按住上、下键，O2的设定值变为0.0。 各通道的标准值设定完毕，按START键存储设定值。 导入标准气体 将标准气瓶对准分析仪的标准气体入口（CALIN），用力向下压，标准气体进入分析仪，待分析仪读数基本稳定即可停止导入标准气体，通常需要5-7s。 确认标准气体正确导入五气体分析仪后，按START键进入校准，此时VAL灯闪烁约30s后熄灭，校准工作完成。 第八节 废气分析仪滤纸式烟度计滤纸式烟度计 废气分析仪用于柴油车排放测量，分滤纸式烟度计和不透光度计，滤纸式烟度计用于测

33、量柴油车烟度，不透光度计用于测量柴油车的可见污染物。1.检测原理 用滤纸式烟度计测试自由加速工况下柴油机的烟度时，需从排气管抽取规定容积的废气，并使之通过规定面积的标准洁白滤纸，其滤纸被染黑的程度称为烟度，用SF表示，烟度无量纲，用FSN表示，滤纸染黑的程度不同，照射到滤纸表面光线的反射能力不同。 （3-2）式中：Rd、RC污染滤纸和洁白滤纸的反射因数 Rd/RC的值由0-100，分别对应于全黑滤纸的反射和洁白标准滤纸的反射，当污染滤纸为全黑时，烟度值为10，滤纸没有受到污染时，烟度值为0。第八节 废气分析仪滤纸式烟度计滤纸式烟度计1.滤纸式烟度计的结构原理 滤纸式烟度计有手动、半自动和全自动

34、三种类型，其结构都由取样装置、烟度检测装置和控制装置组成，如图3-21。1）取样装置 取样装置由取样探头、活塞式抽气泵和取样软管等组成，取样软管将取样探头与活塞式抽气泵连在一起，取样探头的结构形状能保证取样时不受排气动压的影响，取样时，滤纸在泵筒内，取样探头在活塞式抽气泵的作用下抽取废气，抽气时炭烟留在滤纸上并将其染黑，夹持机构保证滤纸的有效工作面直径为31mm，取样完成后，滤纸夹持机构松开，染黑的滤纸由进给机构送至烟度检测装置。 第八节 废气分析仪滤纸式烟度计滤纸式烟度计图图3-21 滤纸式烟度计滤纸式烟度计1-脚踏开关；2-电磁阀；3-抽气泵；4-滤纸卷；5-取样探头；6-排气管；7-进给

35、机构；8-染黑的滤纸；9-光电传感器；10-指示电表滤纸式烟度计滤纸式烟度计第八节 废气分析仪2）烟度检测装置 烟度检测装置由环形硒光电池、光源和指示仪表构成，如图3-22所示，检测时，光线通过有中心孔的环形光电池照到滤纸上，一部分光线被滤纸上的炭烟吸收，另一部分光线被反射到环形光电池上，使光电池产生光电流，电流大小反映了滤纸反射率的大小，滤纸反射率取决于滤纸的染黑程度，滤纸染黑程度越高，滤纸反射率越低，光电流越低，滤纸染黑程度越低，滤纸反射率越高，则光电流越大。 指示电表为微安表，来自硒光电池电流强度不同，指示电表指针的位置不同，仪表盘以0-10均匀刻度，测量全白滤纸时指针位置为0，测量全黑

36、滤纸时指针位置为10。 图图3-22 烟度检测烟度检测装置装置1-环形硒光电池；2- 光源；3- 指示仪表；4-电源开关；5-灯泡6-滤纸滤纸式烟度计滤纸式烟度计第八节 废气分析仪3）控制装置 控制装置包括抽气泵电磁开关、滤纸进给机构和压缩空气 烟度检测装置清洗机构等，压缩空气清洗机构可在废气取样前，用压缩空气 清除探头内和取样管内积存的炭粒。第八节 废气分析仪不透光度计分全流式不透光度计分全流式 不透光度计利用透光衰减率测定排气中可见污染物，如图3-23所示。测定前，鼓风机向空气校正管吹入干净空气，旋转转换手柄，使光源和光电池分别置于校正管两侧，作零点校正，旋转转换手柄，将光源和光电池导移入

37、至测量测试管管，光两源侧发，将出需的要光测被定排的气一中部的分可汽见车污排染气物连续吸收池，光电检测单元可连续测出光源发射光透过排放气体的透光强度，并通过光电转换显示测量结果。 图图3-23 不透光度计不透光度计1-光源；2-排气入口 ；3-透排光气度测试管；4-光电池；5- 转换手柄；6-空气校正管；7-鼓风机；8-排气出口 全流式不透光度计测量全部排气的透光衰减率，分流式不透光度计将排气中部分废气引入取样管，送入不透光度计进行连续分析，我国排放标准规定使用分流式不透光度计。第九节 声 级 计声级计的结构原理声级计的结构原理 汽车噪声的测量是汽车噪声控制与评价的重要组成部分，汽车噪声测试采用

38、声级计。 声级计由传声器、放大器、量程开关、计权网络、检波器、显示器、读数 /保持开关、复位按钮、灵敏调节电位计、时间计权开关和电源开关等组成，如图3-24所示。 图图3-24 声级计声级计1-电源开关；2-显示器；3-量程开关；4-传声器；5-灵敏度调节电位计；6-读数 / 保持开关；7-复位按钮；8-时间计权开关；9-电池盖板钮第九节 声 级 计声级计的结构原理声级计的结构原理1.传声器 传声器将声压信号转变为电压信号，是声级计的传感器，电容式传声器主要由金属膜片和金属电极组成，金属膜片与金属电极构成了平板电容的两个极板，当膜片受到声压作用时，膜片则发生变形，使两个极板之间的距离发生改变，

39、电容量随之变化，从而产生交变电压，其波形在传声器线性范围内与声压级波形成比例，电容式传声器动态范围大，频率响应平直，灵敏度高，稳定性好，但需要通过前置放大器进行阻抗变换。 2.放大器和衰减器 声级计的放大电路采用两级放大器，即输入放大器和输出放大器，输入衰减器和输出衰减器用于改变输入信号的衰减量和输出信号的衰减量，使表头指针指在适当位置。每挡的声级计衰减量为10dB输入和输出两个衰减器的刻度盘常制成不同 颜色，目前为黑色与透明色，由于许多声级计的高、低端以0dB为界限，故在旋转时要防止超过界限，以免损坏装置。3.计权网络 通过计权网络测得的声压级，是经过听感修正的声压级，从声级计上得出的噪声级

40、读数必须注明测量条件。第九节 声 级 计声级计的结构原理声级计的结构原理声级计的结构原理声级计的结构原理第九节 声 级 计4.检波器和指示表头 检波器将迅速变化的电压信号转变成变化较慢的直流电压信号，指示表头是一只电能表，只要对其刻度进行标定，即可从表头上直接读出噪声级的分贝值，声级计表头阻尼有快、慢两挡，快挡的平均时间为0.27s，慢挡的平均时间为1.05s，当对稳态噪声进行测量或需要记录声级变化过程时，使用快挡比较合适，在被测噪声的波动比较大时，使用慢挡比较合适。 声级计面板上还备有一些插孔，这些插孔若与便携式倍频带滤波器相连，可组成小型现场使用的简易频谱分析系统，若与录音机组合，可将现场

41、噪声录制在磁带上，供后续进行详细分析，若与示波器组合，可观察到声压变化的波形，并可用照相机将波形摄制下来，还可以将分析仪、记录仪等仪器与声级计组合、配套使用。 声级计的使用声级计的使用第九节 声 级 计1.检测步骤（1）将声级计的计权网络开关置于A位置；（2）将声级计传声器放到距被检汽车正前方2m、离地面高1.2m处；（3）选择适于被测声级的量程 在被测声级未知时，需将衰减器刻度盘预先放大到最大衰减位置，然后在实测中再逐步旋至被测声级所需要的衰减挡，读取仪表指示值，并监听扬声器声音是否悦耳。 2.使用声级计的注意事项（1）避免在本底噪声大的场所检测 本底噪声是指测量对象的噪声不存在时，周围环境

42、噪声，检测场地的本底噪声应比所测车辆的扬声器声响至少低10dB，并保证测量不被其他声源干扰； 声级计的使用声级计的使用第九节 声 级 计（2）检测时要注意仪表量程的选择应由高到低，防止指针超出刻度线以外，仪器的测量范围分3580dB、60105dB和85130dB三挡，测量前应根据被测声音的大小将量程开关置于合适的挡位，如无法估计其大小，应先将量程开关置于最高挡，测量扬声器声级时使用85130dB挡； （3）检测时要避免声级计受反射声、大风和电磁波的影响； （4）声级计要避免受到振动和冲击，注意防潮和避免阳光直射； （5）声级计在不使用期间，应取下干电池，若显示器左下方显示电压低，应更换电池，

43、更换电池时，应关闭电源； （6）声级计前端的多孔泡沫塑料圆球是风罩，在室外测量或风速超过0.5m/s时，应使用风罩，以减少风噪声的影响； （7）声级计每年要接受有关部门的检定。 第九节 声 级 计声级计的校准声级计的校准 标准声源的声压级多为94dB或124dB，采用94dB标准声压级更接近于一般噪声测量场合，有利于提高校准后声级计的测量准确度，采用124dB校准声压级时，由于声压级较高，即使在强噪声环境中也能正确校准，声级计长时间没使用或使用一段时间后，需对指示表头进行校准，使用“活塞发声器”或“声级校准器”进行，活塞发声器适合于精密声级计和其他要求较高的声级测量仪器的声级校准，而声级校准器

44、则适合于普通声级计和其他要求不高的声级测量仪器的校准，两种声级校准设备的使用方法基本相同。 （1）活塞发声器 装好活塞发声器的干电池，将发生器插入声级计传声器，接通发声器电源开关，声级计指针若指示大于或小于124dB（A）时，用表头指针调零钮进行调节； 第九节 声 级 计声级计的检定声级计的检定（2）声级校准器 将声级校准器插入声级计的传声器，接通电源后，可在声级计微音膜片上产生94dB（A）的声压级。若环境压力不是标准大气压，或条件所限必须用不相配的校准器校准传声器时，必须对标准设备的标称声压级进行修正，对于气压改变对校正的影响，可直接查校正曲线得到校正值并加到标称值上，由于仪器不配套带来的

45、耦合容积变化产生影响，按公式计算修正。第九节 声 级 计声级计的检定声级计的检定（1）外观检查 声级计不应有机械损坏、接触不良、灵敏度显著下降等现象。（2）声级计固有误差的检定 在基准环境条件下，用替代法按图3-25所示进行检定，将标准传声器放置在自由行波声场中，标准传声器的参考轴应与声源的参考轴重合，且使传声器膜片正对自由行波，传声器膜片与声源参考点的距离为1m。 图图3-25 声级计固有误差的检定声级计固有误差的检定正弦信号发生器置于参考频率上，调节其输出，使标准系统指示94dB作为参考声压级，保持声源、声压不变，取出标准传声器，将被检声级计放置在标准传声器原来位置上，并使两个传声器接收面

46、先后一致，读出被检声级计指示值，即为声级计的绝对灵敏度，指示值与94dB之差为声级计的固有误差。 声级计的检定声级计的检定第九节 声 级 计（3）整机“线性”响应及频率计权 对于具有整机“线性”响应的声级计，首先按频率点,用替代法按图3-25所示相对于恒定声压逐点作出响应的曲线，然后测量A、B、C、D 频率计权，按公差要求检查是否合格； 在传声器频响与声级计散射特性已知的情况下，A、B、C、D 频率计权特性曲线可用电方法自动扫描画出。 （4）声级计的动态范围 按图3-26所示检定声级计输出的失真度，用高声压传声器校准器提供频率为10002000Hz的高声压，使信号输出幅度逐渐增大，直到声级计谐

47、波失真度达到10，此时腔内声压即为声级计的动态范围上限。图图3-26 检定声级计输出检定声级计输出的失真度的失真度声级计的检定声级计的检定第九节 声 级 计（5）量程控制器 量程控制器检定装置原理框图如图3-27所示，声级计的量程控制器置于参考量程位置，调节信号发生器输出使声级计产生某一指示值，然后将声级计的量程控制器增加或减少，调节精密衰减器，使声级计的指针指示到原来位置，衰减器的改变值与量程控制器改变值之差，即量程控制器的误差，应满足要求。 （6）有效值特性用不同峰值因数的连续矩形脉冲和猝发声与 2000Hz 的连续信号相比较。 图图3-27 量程控制器检定装置原理框图量程控制器检定装置原

48、理框图矩形脉冲。声级计置于“ 线性” 或“ C 计权”，如声级计只有 A 计权或 B 计权，则只进行猝发声试验，时间计权放在“慢”挡。 第九节 声 级 计声级计的检定声级计的检定 在被检声级计施加2000Hz正弦信号，同时加到具有真实有效值响应的标准系统，标准系统与被检声级计有相同的频率计权特性，调节信号幅度使声级计指示在指示器主要范围上限以下2dB处，并记下仪表的有效指示值，施加持续时间为200s、上升时间小于10s的矩形脉冲列，选择脉冲列的周期，使其有检定所需的峰值因数，调节脉冲幅度使有效值表指示与施加正弦信号时指示相同，这时声级计指示与原来指示值之差应符合要求，矩形脉冲检定装置原理框图如

49、图3-28所示。图图3-28 矩形脉冲检定装置矩形脉冲检定装置猝发声 用频率为2000Hz的猝发声信号发生器代替图3-28中的脉冲信号发生器，猝发声的重复频率为40Hz，持续时间根据需要的峰值因数确定，检定程序同矩形脉冲。 声级计的检定声级计的检定第九节 声 级 计 （7）“快”、“慢”时间计权特性 用宽度为200ms的1000Hz单个猝发声信号加给声级计，其示值应比幅度相等的连续信号示值低1dB，其误差应满足要求； 过冲 用1000Hz正弦信号突然加给声级计，接着保持稳定，其最大示值不应超过最后稳定示值的1.1dB。 （8）“慢”时间计权特性用宽度为500ms的1000Hz单个猝发声信号加给

50、声级计，其示值应比幅度相等的连续信号示值低4.1dB，其误差应满足要求； 过冲 用1000Hz正弦信号突然加给声级计，接着保持稳定，其最大示值不应超过最后稳定示值的1.6dB； （9）脉冲时间计权特性 单个猝发声检定装置原理如图3-29所示。 图图3-29 单个猝发声检定单个猝发声检定装置原理框图装置原理框图第九节 声 级 计声级计的检定声级计的检定a . “脉冲”挡对宽度分别为20ms、5ms、2ms 的2000Hz猝发声信号的示值与同幅度频率的连续信号示值相比应满足要求； b.使猝发声持续时间保持2ms不变，幅度增加10dB，对1型声级计的指示应增加（101）dB，满刻度指示的猝发声加到声

51、级计上，声级计的最大响应应满足要求。 连续猝发声 a.将持续时间为5ms，重复频率分别为100Hz、20Hz、2Hz，幅度等于信号连续时产生刻度指示的猝发声加到声级计上，声级计的最大响应应满足要求； b.猝发声重复频率不变，而幅度增加5dB，声级计应增加（51）dB。声级计的检定声级计的检定第九节 声 级 计（10）“峰值”时间计权特性 将图3-29中的猝发声发生器换成矩形脉冲发生器，调节持续时间为1ms，使声级计指示在指示器主要范围上限以下1dB处，然后施加100s，使脉冲的峰值幅度和参考脉冲幅度一样，试验脉冲比参考脉冲在声级计上的指示最多低2dB； （11）指示器的线性误差 检定框图如图3

52、-27所示，声级计置于参考量程挡，调节信号输出，使指示器指示满刻度，然后调节衰减器，检查声级计指示器主要范围内、外的线性误差应满足要求； （12）稳定性检定 上述检定完成后，按声级计固有误差的检定方法，再次检定声级计的灵敏度，应满足要求。 第十节 减速度仪摆锤式制动减速度仪摆锤式制动减速度仪 减速度仪分摆锤式和滑块式两种，摆锤式制动减速度仪是在车辆制动时，随着摆锤的摆动而指示不同的减速度值，滑块式减速度仪是重块沿一铜管制成的导轨在惯性力作用下移动，根据位移的不同，指示减速度的大小，其误差较大。 摆锤式减速仪由振动元件、传动放大装置、示度机构和阻尼器组成，如图3-30所示，当汽车恒速行驶时，摆锤

53、处在垂直位置，当汽车变速行驶时，摆锤在惯性力作用下摆动，摆动方向代表加速或减速，摆角大小代表减（加）速度的强度。 图图3-30 摆锤式减速仪摆锤式减速仪第十节 减速度仪滑块式制动减速度仪滑块式制动减速度仪 滑块式制动减速度仪如图3-31所示，在纵轴方向安装有上下平行的两根导轨，在其中放置一滑块，滑块通过三个滑轮以很小摩擦力在导轨上滑动，滑动通过一个螺旋弹簧系在减速度仪的主体上，为了防止滑块移动时冲击过大，用空气阻尼器加以限制，减速度仪记录纸由电动机带动，记录纸的送进方向与滑块移动方向垂直，滑块移动方向与车辆行进方向平行。 车辆以一定的制动初速度制动时，滑块以原车运动的惯性继续向前移动，直至滑块

54、惯性力与螺旋弹簧的张力相等，滑块停止，滑块的滑动过程由固定在滑块上的记录触针记录在记录纸上，滑块移动的距离与汽车减速度成比例，为减小测量误差，通常将减速度仪安装在汽车中部进行检测。 图图3-31 滑块式制动减速度仪滑块式制动减速度仪底盘测功机底盘测功机第十一节 底盘测功机 汽车使用性能通过道路试验测定，还可在室内通过底盘测功机测定，试验时，通过加载装置给滚筒轴施加负荷，模拟汽车在实际行驶时的阻力，进行汽车动力性、燃油经济性和排放特性等测量。 底盘测功机又称滚筒试验台，主要由加载装置、测量装置、滚筒装置及其他装置组成，如图3-32所示。图图3-23 滚筒式底盘测功机方案滚筒式底盘测功机方案a）单轮单滚筒式；b）双轮双滚筒式；c）单轮双滚筒式第