汽车试验学 第2版 课件全套 朱冰 第1-9章 汽车试验概述- 智能网联汽车试验

汽车试验学

AutomotiveExperiments教材：《汽车试验学》（第2版）机械工业出版社朱冰、杨志华主要内容试验学基础：如何准确测量一个机械量，并从中提取有用信息。理论的应用：如何根据已有的理论知识，组织一项汽车试验。课程简介2试验学基础：如何准确测量一个机械量，并从中提取有用信息。汽车试验的基本概念；测试系统的数学转换特性：从数学层面界定测试系统有哪些特性，什么样的特性是“好”的；硬件的物理变换原理：传感器和中间变换装置的工作原理，特性分析；误差分析：结果数据“有多可信”；数据处理：结果数据“有什么用”。理论的应用：如何根据已有的理论知识，组织一项汽车试验。整车性能试验总成及零部件试验各项试验的标准及理论依据、测量原理、操作要点、相关思考与启发。课程简介3存在的问题和需要注意之处：本课程知识点较散，涉及方面较多；课时所限，教材上相当多的内容为选学，课堂上不讲或者略讲，有些考核要求的内容也布置自学；鼓励结合先修课和试验标准等，进行自主研究与拓展；章后习题的作用主要是引导读者主动复习、检验学习效果，未必是考试重点。所以更要认真听讲、熟悉教材课程简介4第一章汽车试验概述一、基本概念

汽车试验P1：通过实测手段确定汽车的或与汽车有关的某个（些）参数。（广义应包括虚拟仿真测试）

定量与定性评价

强调“参数”，则侧重于定量评价，这是汽车试验主要的操作和评价方法；

有些情况下也采用定性评价，例如有关操纵稳定性或通过性的一些试验，采用主观评价法，由试验员给出诸如“好”、“较好”、“一般”、“较差”……的定性评价。

思考：客观试验+定量评价，通常更加准确、公平且可比性强，那么为什么还要有主观试验+定性评价？第一章汽车试验概述5第一章汽车试验概述二、理论分析与试验的关系理论分析自有其价值P1；但是—理论不能完全取代试验，因为试验具有如下必要性P1~2：（1）理论源于实践。（2）汽车的使用条件复杂，理论模型难以全面、真实、准确地反映所有影响因素。很多情况下试验结果更可信。（3）竞争激烈的汽车行业，不允许过分“精益求精”的理论研究。寻求在工程精度许可范围内的试验结论有时是更为有效的。（4）试验不仅能解决当前面临的具体工程问题，而且能促进汽车理论研究的发展。与（1）类似第一章汽车试验概述6三、汽车试验的分类存在不同的分类方法（准则）可以按：试验目的、试验对象和试验场所分类。P2~41.按试验目的分类（1）质量检查试验（2）新产品定型（鉴定）试验（3）科研探索类试验

技术含量较高，本课程较重视2.按试验对象分类按车辆结构层次划分为三类：（1）整车试验（2）机构及总成试验（3）零部件试验3.按试验场所分类（1）室外（开放）道路试验

模拟真实，结果可信；干扰因素较多（2）室内台架试验

易于消除无关因素影响；需注意工况模拟（3）试验场试验

更加规范的标准性“室外道路”

使用试验

“以使用为试验”，较少见第一章汽车试验概述产品检验性试验第七、九章第八章7四、汽车试验的基本步骤制定试验大纲设备和人员的准备具体操作和试验报告五、汽车试验标准存在不同等级和适用范围。是试验的依据，也可自行拟定P6。六、相关问题试验与检测两者在测量学意义上无本质区别，物理变换原理也相同。检测更强调行业性，强调操作的便捷性与智能化，以及结果的可比性；试验更强调学术性，强调试验模拟的可靠性，强调数据结果的精确度。

（回顾：油耗的测量；联想：制动的测量）本课程不再严格区别专业试验设备与车上测试设备专业试验设备测试精度高，往往成本较高，安装调试复杂；车上测试设备仅对日常行驶提供参考，精度要求不高，对工作可靠性要求高。本课程适当兼顾第一章汽车试验概述8第二章机械量的电测量技术基础（汽车试验的基本理论）模块化与电测法P9整套测试系统是由若干既相互联系、又相对独立的环节（可称之为“子系统”）组成，这就是模块化。Modularization现代的专业测试技术，普遍是先将被测非电量转换为某种电信号，再进行后续的传输、处理和记录显示等，这就是电测法。Electrical

measuring第一节测试系统的数学转换特性将整套测试装置看做一个系统，其功能就是将输入x转换为输出y。

“测试系统”的范畴：仅指针对被测信号的感知、传输处理和记录分析等流程所使用的装置。P9

本节重点从数学转换的角度研究测试系统的特性，不详细介绍测试元件的物理构型与原理。P13数学特性为物理元件提供设计指导和评价准则第二章机械量的电测量技术基础9一、测试系统的组成其主干包括P10：传感器

信号调节器

记录器（显示）另有定度及校准装置。传感器sensor：将被测物理量（通常是非电量）转换成电信号的装置。P10信号调节器（中间变换）adjustment的作用：对来自传感器的信号，经过中间处理后，才能成为合适的电信号，供记录或显示。

P10为使测试系统正常工作，还需有定度和校准设备calibration&correction……2第二章机械量的电测量技术基础10一、测试系统的组成其主干包括P10：传感器

信号调节器

记录器（显示）另有定度及校准装置。2第二章机械量的电测量技术基础定度：确定测试装置的输出—输入定量关系。亦称标定。校准：在同一输入信号的作用下，用该工作装置与更高精度等级的标准装置的输出信号进行比较，找出工作装置的误差，进行修正。11二、对测试系统的基本要求（理想化）1.具有单值、确定的输出—输入关系：即“一一映射”（亦称“单调性”

）否则，同一个输入会引起不同的输出、或者同一个输出对应不同的输入，系统将无法工作。2.具有单向性

简言之，测试系统不影响被测系统。就是说不能因为安置了测试系统而影响被测系统原来的工作状况。

3.满足线性度即系统的输出—输入关系成线性。由于很多测试装置的物理背景就是非线性的，所以需要设法优化硬件装置，或在后续数据处理过程中将非线性数据修正成线性的。第二章机械量的电测量技术基础12三、系统的基本思想

系统，可理解为“将输入x转换成输出y的装置”。将其功能视作一个函数：在输入、系统和输出三者中，已知两个，就可以求另一个：已知系统特性和输出，求输入，就是测量。已知输入和输出，求系统特性，就是定度（标定）。求输出，称为输出信号预测（可看做某种仿真）。（三者不可能都已知，否则会出现冗余、即“数据干涉”。）系统特性=输出与输入的关系。联系：汽车理论平顺性的研究，有的原理。此处，研究的目的是确定__？系统特性指的是__？第二章机械量的电测量技术基础对于试验来说，为了“由输出推测输入”，必须研究系统特性。13四、测试系统的静态特性

“静态”，输入和/或辨析P13输出不随时间变化。

（静态/动态，不同于稳态/瞬态。static≠steady）由此可知，静态特性的表达和描述中，不会出现时间t。我们可以直接研究输入x和输出y之间的关系。P13静态基本数学模型

其中，x为系统的输入量、y为输出量；a0~an为常数。系统及其特性，就取决于a0~an的数值。给定一组a0~an，在数学上就是确定了一个系统。如果系统是绝对理想的，满足单值、单向和线性的条件，那么其输出—输入关系式应该是一条过原点的直线

。绝对理想的系统是不存在的，系统的实际特性曲线与上述理想直线之间存在着各方面的偏差，就构成了系统的静态特性。第二章机械量的电测量技术基础141.曲线的截距—零点漂移零点漂移:当测试系统的输入为零时，输出不为零。显然，这就是

a0不为零造成的。零点漂移不会造成严重的测量误差，只是数据曲线不通过原点，不大符合人们的认知习惯。其消除也不困难。（如果a0随时间变动，则需认真对待，设法消除。）2.曲线的斜率—灵敏度灵敏度S是系统的输出增量Δy与输入增量Δx之比，也就是输出—输入关系曲线上各点的斜率。灵敏度是很重要的静态特性参数，反映系统将输入转换成输出时的“放大能力”。显然灵敏度就是输出对输入的一阶导数，其数值取决于公式中a0~an等系数。注意，灵敏度不一定是无量纲的，因为输出和输入的物理量可能不同。第二章机械量的电测量技术基础15

一般来说，测试装置的灵敏度高些为好。但灵敏度过高，往往会引起测量范围变窄、装置的稳定性下降。对于给定的测试系统，由于系统自身特性的改变或者环境条件改变等因素的影响，造成公式中a0~an等系数变化，也即灵敏度的改变，或者叫“灵敏度漂移”。P16第二章机械量的电测量技术基础163.对细节的感知能力—分辨率

分辨率又称分辨力或灵敏限，指的是测试装置能将两个相邻的独立细节区分开的最小间隔。换言之，当测试系统的输入（即被测量）变化量由无穷小逐渐增大到该间隔时，其产生的输出将会被察觉到。例如，对于模拟仪表来说，分辨率就是标尺最小刻度值的一半；对于数字仪表，就是显示末位的1个单位值。

分辨率与灵敏度有类似之处、但不完全是一个概念。通俗地讲，灵敏度指的是一定输入下，系统的输出被“放大”了多少倍；而分辨率是说输入的变动达到一定程度，输出就会被“感知”到。第二章机械量的电测量技术基础174.曲线与直线的偏差—非线性度非线性度是指测试系统的实际输出—输入关系与理想线性关系的偏差。如图所示。图中实线为定度曲线P17，也就是通过测试得到的系统输出—输入关系实际特性；虚线是根据实际特性进行拟合得到的理论直线。B是实际曲线与理论直线的最大差值，A是仪器的标称输出范围（即满量程）。定量评价：非线性度=B/A×100%

工作中，实际关系特性曲线往往以数据点的形式给出；理论直线也不是实际特性曲线的简单首尾相连。4第二章机械量的电测量技术基础185.曲线上行和下行的差异—回程误差“单值、确定的输出—输入关系”没有得到满足，表现为同一输入量下，正向输入（输入量由小到大，即加载）和反向输入（输入量由大到小，即卸载）时，所对应的输出量不同，这就是回程误差。如图所示。回程误差

=最大滞后量/全量程×100%

回程误差的产生，主要来源于①各种滞后的物理效应，②仪器设备存在不工作区（死区—输入变化而输出几乎不变的区间P17改）。

滞后效应包括磁性材料的磁化与退磁、弹性材料的变形与恢复等；

机械运动结构中的摩擦和间隙（自由行程）则是产生不工作区的主要原因。

摩擦思考题……非线性度不需要讨论其产生原因。Hysteresisloop第二章机械量的电测量技术基础196.信噪比

SNR,signal-to-noiseratio

信噪比，即信号幅值对噪声幅值之比，通常用分贝值dB等对数参数表示P211。这里的“噪声”，指的是杂乱无章的随机干扰。

幅值的含义：对于正弦信号，幅值可以取均方根值RMS或者峰值Peakvalue；对于非正弦信号，取信号峰值。相互影响：装置的灵敏度和分辨率过高，其信噪比往往较低。因此，要权衡各方面因素，综合考虑。P18严格来说，“信噪比”应该属于动态范畴，因为信号有可能是随时间变化的。但是其定义和分析思路，与下文的频率响应特性有很大不同，故置于此处。综上所述，从静态特性的角度看，良好的测试系统应该具有足够高和足够稳定的灵敏度、分辨率和信噪比；非线性度和回程误差则要尽可能地小；零点漂移可设法消除。第二章机械量的电测量技术基础20五、测试系统的动态特性

动态指的是系统的输入和/或输出随时间变化的状态。

对于汽车试验来说，因为被测量（输入）大多处于变化中，所以研究测试系统的动态特性更有意义。同时，与静态特性相比，动态特性也更复杂。辨析与讨论：对于静态特性，由于输入x和输出y之间存在唯一的对应关系，我们可以直接研究y-x的关系。即：第二章机械量的电测量技术基础21

而对于动态特性，由于输入和输出都在变化，研究其个体值的对应关系很困难、也没有意义。例如：

所以，需要研究的是输入函数x(t)和输出函数y(t)之间的关系。系统的功能，或者说系统特性，就是如何把函数x(t)转换成函数y(t)。换言之，系统的特性，必然体现为y(t)—x(t)的关系。

类推Mathematicalideas：静态特性，研究两个变量之间的关系，所以系统的功能是一个代数函数；

动态特性，研究两个函数之间的关系，那么系统的功能就应该相当于一个微分方程。（联系汽理操稳性、平顺性等）第二章机械量的电测量技术基础系统处于动态，x与y个体值的关系不易确定。221.测试系统的动态数学模型——微分方程系统特性体现为输出量和输入量之间的关系，所以首先要建立系统的输出—输入关系的数学模型。

数学模型，一般是在对实物原型进行适当假设和简化的基础上，根据物理定律，建立起一个或者一组（微分）方程，将系统的输入量和输出量联系起来。P16大多数测试系统都是线性的，而且系统参数为常数，所以其数学模型是常系数线性微分方程。（亦称“时不变线性系统”或“线性定常系统”等）其通式可以写作：不需常数项a0~an、b0~bm为常数。前提：结构参数。P16第二章机械量的电测量技术基础232.线性系统的主要性质（1）叠加特性

：几个输入同时作用于系统所引起的输出，等于这些输入单独作用于系统所引起的输出之和。叠加特性又称可加性。这个特性的本质就是：一个激励的存在，并不影响其他激励引起的响应。由此，可以衍生出信号分析中广泛使用的“分量”的思想。P16（2）比例特性

：某输入的若干倍作用于系统所引起的输出，等于该输入单独作用于系统所引起的输出的若干倍。（3）微分特性

：某输入先求微分、然后作用于系统所引起的输出，等于该输入直接作用于系统所引起的输出、再求微分。（4）积分特性

：某输入先求积分、然后作用于系统所引起的输出，等于该输入直接作用于系统所引起的输出、再求积分。第二章机械量的电测量技术基础（5）频率保持性

：线性系统，若输入为某一频率的正弦信号，则其稳态输出将保持同一频率。

（注意：必须是稳态条件下，即输入和输出都进入等幅周期振荡状态。）

意义和作用：

由于信号在线性系统中传输和变换时，其频率不会改

变，所以，我们通常以信号的频率作为其“索引信息”。P17

另外，对于线性测试系统，如果确知输入的频率，那么系统的输出信号中就只有该频率的成分才有可能是这个输入引起的，其余频率的分量都是噪声干扰，可以采取诸如滤波等技术手段将其去除。24动态特性回顾：线性微分方程、线性系统的性质……第二章机械量的电测量技术基础253.传递函数（相对次要）

由数学分析可知，对微分方程进行拉普拉斯变换（拉氏变换Laplacetransform），可以建立传递函数H(s)。定义：传递函数

=输出的拉氏变换/输入的拉氏变换有：

，

s是一个复参量回顾：微分方程传递函数仅取决于系统自身的特性，与输入量无关。传递函数仅在数学的层面上反映系统的动态特性，与系统的具体物理结构无关。

P17第二章机械量的电测量技术基础26可以看出，当我们利用频率响应函数分析系统的动态特性、而并不需要研究传递函数本身时，可以由微分方程直接导出频响函数。4.频率响应函数（频率响应特性）Frequencyresponsefunction

非常重要（1）频率响应函数的数学定义当系统的输入为简谐输入时，可以取

。则传递函数

就变成频率响应函数

，简称频响函数或频响。建议复习汽理的定义联系P18“复振幅”第二章机械量的电测量技术基础27（2）频率响应特性的基本思想（频率响应函数的工程解释）对于一个线性系统，令其输入为任意正弦信号

那么根据频率保持性，达到稳态时其输出的频率将保持不变，输出量与输入量的差异在于幅值和相位。于是可以将稳态输出写作：可见，系统的特性（转换关系）就表现为将X0转换为Y0、

φ1转换为φ2。于是定义频率响应函数：系统的输出谐量与输入谐量之比P21

复振幅P18：包含幅值与相位信息频响函数是复数，存在模和相角……第二章机械量的电测量技术基础28经过详细数学推证，我们定义：幅频函数（幅频特性）:频率响应函数的模，又称幅值比，为输出幅值与输入幅值之比。即相频函数（相频特性）:频率响应函数的相角，为输出向量与输入向量的相位之差。即系统特性就是输出—输入关系。对于稳态正弦信号，就体现为幅值比和相位差，也就是幅频特性和相频特性。第二章机械量的电测量技术基础29由上述分析和讨论可知，求解系统动态特性的思路如下：确定系统的物理模型，进行数学抽象，生成微分方程；由微分方程可以确定传递函数、进而写出频率响应函数，或者由微分方程直接写出频响函数；求频响函数的模，就是幅频特性；求频响函数的相角，就是相频特性。线性系统的动态特性就体现为幅频特性

和相频特性。（不同研究内容和目的，对幅频特性和相频特性的重视程度可能不同。

联系汽理，操稳性和平顺性……）下面，我们研究一阶系统和二阶系统的频率响应特性……第二章机械量的电测量技术基础30（3）一阶系统

如果系统的微分方程中求导的最高阶数是一阶，就称该系统为一阶系统。

结合教材推证P20、18、19；重点结论如下系统特征参数：灵敏度和时间常数；幅频函数、相频函数及其曲线；时间常数对幅频特性和相频特性的影响P20一阶系统的实例，有忽略质量的弹簧阻尼系统和忽略电感的简单RC电路等。第二章机械量的电测量技术基础感性推测：为了测试效果“好”，对时间常数的要求是____？返回不失真31（4）二阶系统

无论是测试系统还是其他应用的工作系统，以二阶系统最为常见。

重点结论：P20、21（过程相对次要）系统特征参数：灵敏度（常令为1）、固有频率和阻尼比；幅频特性、相频特性及其曲线，共振的概念；阻尼比和固有频率对幅频、相频特性的影响。二阶系统的实例，有弹簧阻尼质量系统和简单LRC电路等。思考：为什么和汽车理论“平顺性”得到的曲线不完全一样？（下页）第二章机械量的电测量技术基础返回不失真323.幅频特性曲线的讨论3）高频段

悬架对输入位移起衰减作用，阻尼比ζ减小对减振有利。与ζ无关第三节汽车振动系统的简化，单质量系统的振动0.1110频率比λ=ω/ω010lg|z/q|-101-1lgλ0.11|z/q|10-2:1-1:1单质量系统位移输入与位移输出的幅频特性用于评价？不太重要可见，本课程所讲述的频率响应特性，其具体表达未必具有普遍性。第二章机械量的电测量技术基础335.不失真测量的条件对任何测试系统，我们总是希望其频响特性好、灵敏度高、响应速度快和时间滞后小。然而，全面满足这些要求是困难的、有些甚至是矛盾的。那么对于动态测试来说，首先要实现不失真测量。不失真测量：输出与输入波形精确地相似，幅值和相位允许有差异。如图所示。第二章机械量的电测量技术基础34由数学分析可知，对于线性系统，要实现不失真测量，必须同时满足两个条件：幅频特性为常数、相频特性成线性。一阶系统不失真测量的条件就是时间常数τ越小越好。二阶系统不失真测量的要求有如下三点：1.阻尼比ζ≈0.7（一般认为取0.6~0.8之间比较合适）；2.频率比或者固有频率足够高；3.固有频率也不能太高，否则影响灵敏度。P23第二章机械量的电测量技术基础35

P24在本节分析中，认为系统的频率响应特性取决于系统参数，即a0~an、b0~bm等参数。这种思路适用于系统的原理分析、设计和选择等工作。

但是，如果该系统是测试研究的对象，工作目的是确定某个给定系统的特性，那么上述参数很可能是不知道的。此时，就需要采用试验的方法，利用输出和输入的关系来求解系统的频率响应函数。可以参看第六章利用功率谱密度函数求解系统频响特性的有关内容。拓展思考：关于悬架系统阻尼比的计算，有两个公式：

和。请结合上文讨论，分析各自的思想和应用范围。（参见《汽车理论》P277、217。）第二章机械量的电测量技术基础36本节内容较多，小结如下：测试系统的基本组成包括传感器、信号调节器和记录与显示装置三个主干环节，以及定度和校准等辅助装置。理想的测试系统应该具有单值确定的输出—输入关系，并具有单向性。最好是线性的。为了进行试验（测量），必须研究测试系统的特性。系统特性分为静态特性和动态特性。系统的静态特性包括零点漂移、灵敏度、分辨率、非线性度、回程误差和信噪比等。动态特性（主要）指的就是频率响应特性，具体来说由幅频特性和相频特性构成。已知系统参数，就可以写出微分方程、传递函数、频率响应函数、幅频函数和相频函数。良好的、不失真的测量系统，要求幅频特性为常数、相频特性成线性。对于一阶系统而言，就是要求时间常数尽量小；对于二阶系统而言，就是要求有适中的阻尼比和足够高（但不能过高）的固有频率。第二章机械量的电测量技术基础37第二节传感器传感器是将被测物理量（通常是非电量）转换成电信号的装置，也称为感应器或变送器。

在实际工作中，同一物理量可以采用多种传感器来测量；同一类型的传感器也可以用来测量多种物理量。

传感器的基本构造可以分为两部分：敏感元件和辅助元件。敏感元件是传感器的核心，直接负责将被测非电量转换为输出的电信号；其它辅助元件则为敏感元件提供必要的机械联接、支承与定位、防护以及信号传送等。根据输出电信号的性质，传感器可以分为两类：发电式和参量式。发电式传感器输出的是电动势，包括电压、电流和电荷等，不需要外电源；参量式传感器的输出是各种电参量，包括电阻、电容和电感等，需要外电源。第二章机械量的电测量技术基础38一、电阻式传感器凡是能将被测非电量转化为电阻变化的传感器，都可称为电阻式传感器。电阻式传感器产生的电阻变化需要经转换电路转换为电动势，才能进行进一步的传输、处理和记录。电阻式传感器可以测量力、力矩（包括弯矩和扭矩）、压强、线应变（不能测量剪应变）、加速度、位移、温度等非电量，应用范围很广。电阻式传感器根据产生电阻变化的机理不同，又可分为电阻应变片式传感器和滑变电阻式传感器。前者更常见、更经典。第二章机械量的电测量技术基础391.电阻应变片式传感器电阻应变片Resistancestraingauge，简称应变片，是一种将试件的线应变转化为电阻变化率的传感装置。

事实上，任何物理量，只要能设法转换成应变，都可以由应变片来测量。而且应变片还具有尺寸小、重量轻、使用方便、响应速度快、对被测系统影响小以及环境适应性较强等优点，因此广泛应用于力、力矩、压强、温度及加速度等的测量。简介：电阻应变效应、应变片的种类、特性、粘贴工艺、应变片式传感器等……P26~30第二章机械量的电测量技术基础40将电阻变化率与应变之比称作导线材料的灵敏系数：

sensitivitycoefficient当试件在一维应力作用下，应变片主轴线与主应力方向一致时，应变片的电阻变化率与试件主应变的比值，称为应变片的灵敏系数：二者的准确含义是不同的。由于存在横向效应和胶层传递应变失真等因素，应变片的灵敏系数小于导线材料的灵敏系数。K的具体数值需要做标定试验来确定。P28基本传递：应变导线材料/应变片电阻变化率第二章机械量的电测量技术基础412.滑变电阻式传感器即电位计式传感器第二章机械量的电测量技术基础典型实例圆柱式测力传感器（详细原理参见电桥部分）42

滑变电阻式传感器原理简单、制造容易、输入—输出的线性度较好。其主要问题在于，为确保良好接触，触点和电阻器之间需要一定的预接触压力，当触点运动时产生一定的摩擦力，有可能影响被测物体原来的运动状况，特别是对于低输入能量的运动量。（“低输入能量”，指的是被测系统的运转能力较弱，较小的阻力就能影响乃至阻碍其正常运转。）这就是一种“单向性”差的表现。翼片式空气流量传感器节气门位置传感器第二章机械量的电测量技术基础专业试验仪器与车上传感设备P743P31自阅

上述应变片式和滑变电阻式传感器，主要都是靠机械运动或变形来改变电阻值。

还有一类电阻式传感器，不依赖运动和变形，而是单纯靠温度变化来改变电阻材料的电阻率，从而改变输出。例如，用于测量发动机冷却水温和进气温度的绕线电阻式温度传感器，其传感核心是高纯度的镍线电阻，其电阻值随水温或气温的改变而变化。这种传感器响应速度较慢，不能用于追踪迅速变化的温度。第二章机械量的电测量技术基础44二、电容式传感器电容式传感器是将被测物理量的变化转换为电容值变化的一种传感装置，属于参量式传感器。其基本构造就是一个具有可变参数的电容器。平行板式电容器电容式传感器的三种类型：变极距、变面积、变介电常数变极距型电容传感器最擅长的是测量位移，特别是微小的位移。应用实例：声级计、进气压力、不分光气体分析。电容式传感器的性能特点、对于极板间距的要求P34差动测量…最常见第二章机械量的电测量技术基础45

为提高灵敏度及线性度，且消除外界干扰，可以采用差动测量。差动测量定义：是一种应用广泛的测试方法，其基本思想是设计两套相同的测量装置，同一个被测量同时施加于这两个装置，但两者的输出相反，一个增大、一个减小。将两个测量装置的输出相减，最终得到的输出就提高了一倍；同时，由于两个装置相同、工作环境也相同，可以在很大程度上抵消外界干扰的影响。

(a+b)-(-a+b)=2a原理与特性：46三、电感式传感器电感式传感器，就是将被测非电量转换为电感的传感器，属于参量式传感器。这类传感器的结构特征是具有参数可变的电感绕组（即线圈）。

电感式传感器本身并不利用电磁感应原理工作P39。故单向性好。电感式传感器分为自感式和互感式两类。

自感又分为可动铁芯型（即螺管型）和可动衔铁型（包括变气隙型和变截面型）

差动型：第二章机械量的电测量技术基础自学，下次课研讨47互感式通常制成差动变压器。电感式传感器的性能特点优点：与电容式传感器相比，可测较大位移。本身无机械摩擦，单向性好和工作寿命优于电位计。灵敏度和分辨率较高。缺点：动作部分的惯量比较大，固有频率降低，只能测量低频信号，不适合测量高频信号。第二章机械量的电测量技术基础研讨48四、压电式传感器压电效应Piezoelectriceffect：某些材料当沿着一定的方向对其施加压力（或拉力）时，材料不仅发生机械变形，而且内部发生极化，在两侧表面出现等量的异号电荷，电荷量与压力大小成正比。当外力去掉后，该材料又重新回到不带电的状态。汽车试验中，主要用于测振动加速度（不适于制动减速度）。第二章机械量的电测量技术基础49主要问题：传感器的输出信号弱、阻抗高。解决方案：配套前置放大器pre-amplifier

。两片压电晶体，可以采取串联或者并联的方式连接。性能对比：P40当压电晶体串联series时，适于采用电压放大式前置放大器。其性能较差（放大器输出受信号频率和电路分布电容影响，对导线要求较高），成本较低。当压电晶体并联parallel时，适于采用电荷放大式前置放大器。其性能较好（放大器输出与信号频率和电路分布电容无关，测量频带宽），成本较高。第二章机械量的电测量技术基础50五、磁电式传感器电磁感应：通过闭合回路面积内的磁通量发生变化时，回路内会产生感应电动势，其大小正比于磁通量的变化率。在汽车试验中，磁电式传感器主要用于转速的测量。测速发电机与脉冲转速计“测频率比测幅值更可靠”P42第二章机械量的电测量技术基础被测转速由输出电脉冲的频率反映，与输出电量的幅值等无关。与P41图2-39原理相同51六、霍尔式传感器霍尔效应Halleffect

P42典型应用:施加一个给定的控制电流，通过测量输出霍尔电压，来测量所在位置的磁场方向和磁感应强度。

其他物理量如位移、电流或者速度，如果能引起这个磁场的变化，那么也可以使用霍尔传感器来测量。在汽车试验中，常用于测量转速或角位移。霍尔电压：霍尔效应第二章机械量的电测量技术基础52触发叶轮进入/离开空气隙传感器输出信号霍尔式曲轴转速与位置传感器通过输出的脉冲频率反映被测转速，与磁电式有类似之处。与磁电式相比，霍尔式传感器：单向性较好P43；输出电压幅值与转速无关P44。第二章机械量的电测量技术基础53七、光电式传感器光电效应photoelectriceffect四种类型P45

一般了解（1）外光电效应

又称光电子发射效应。金属或半导体光电材料在光照下表面逸出光电子，这是最经典、最狭义的光电效应。典型器件是光电管和光电倍增管。（2）光伏特效应

半导体PN结在光照下产生电动势。典型器件是光电池和光敏二极管、三极管。（3）光导效应

又称内光电效应。高电阻率的半导体在光照下导电载流子增加，电阻率下降。典型器件是光敏电阻、或称光导管。（4）热电效应

某些陶瓷材料在光照下受热，表面产生移动电荷（但不逸出）。锆钛酸铅（PZT）等压电陶瓷具有压电效应，同时也具有这种热电效应。

光电式传感器体积小、精度和集成度高，在工业制造和控制领域常用于测量物体的形状和位置、位移和距离、感光光学特性，以及非接触测量高温物体的温度等。第二章机械量的电测量技术基础自学，下次课研讨54在汽车试验中，常用于转速的测量。

投射式

反射式简要了解自阅

在进行给定路段的车速试验时，有时采用一种光电管遮蔽的原理测量汽车到达起点或终点的时刻。P46

另外，在机油品质的检测或柴油机烟度的测试等需要判定被测物质清洁度的试验中，也常采用光电式传感器。P46

一些四轮定位仪，也采用光电式测量原理。

P46第二章机械量的电测量技术基础研讨：联想与比较55八、热电式传感器主要类型及各自特点、工作范围P46-48

重点了解：热电偶汽车试验使用的传感器种类繁多、原理各异。有些试验使用的专用传感器，没有包含在本节的传感器分类定义中，在第七章和第八章汽车试验部分会有所介绍。热电偶thermocouple基本原理：A和B两极之间的热电动势，取决于T和T0两端之间的温差。第二章机械量的电测量技术基础56第三节信号的中间变换、传输与记录

传感器将被测非电量转换为电信号后，一般还不能直接读取或记录，要通过信号调节器进行中间变换。

针对不同的传感器和不同的试验目的，需要进行的中间变换方法很多，所使用的变换装置（信号调节器）可能是通用的、也可能是针对某种测量专用的。这里按大类介绍几种典型的信号调节器。

本节还要介绍信号的记录和传输问题。第二章机械量的电测量技术基础57一、电桥电桥是将电阻（电容或电感等）电参量的变化转变为电压输出的一种中间变换电路，一般与应变片式传感器配合使用。由于电阻电桥的电路较简单，调节容易，灵敏度和线性度较理想，而且与之配套的电阻应变片式传感器技术十分成熟，因此在测试信号的处理变换中得到广泛应用。

电桥按照供桥电压（激励电压）的不同，可分为直流电桥和交流电桥。

按照输出测量方式的不同，可分为平衡式电桥与非平衡式电桥。

目前应用较多的是非平衡式交流电桥。

直流电桥和交流电桥的基本原理完全相同，只是交流电桥的调节和测量方式更复杂一些，下面主要以直流电桥为例介绍电桥的基本理论。第二章机械量的电测量技术基础581.电桥电路与平衡条件电桥输出电压（精确值）P48可见，电桥平衡条件就是：一般的电桥在初始状态下，四个桥臂阻值都相等，即：平衡条件自然满足。式中，R1~R4指的是某个桥臂的电阻值，未必是一个电阻元件。第二章机械量的电测量技术基础592.电桥输出电压与加减特性现在令每个桥臂的电阻值都发生变化：同时假定各桥臂电阻变化量ΔR远小于原始电阻R0，则电桥输出电压（近似）为：或因此，可以将电桥输出电压公式总结为电桥加减特性：电桥可以把各桥臂电阻变化所引起的输出电压自动加减而后输出。P50电桥加减特性概括为：对臂相加、邻臂相减。第二章机械量的电测量技术基础603.电桥的不同接法与灵敏度被测载荷→弹性体→线应变→应变片→电阻变化率→电桥→输出电压

灵敏系数K

灵敏度S单臂电桥Wheatstone

bridg双臂电桥KelvinBridge全桥Fullbridge电桥灵敏度就是输出电压与电阻变化率之比，即：掌握（1+μ）问题自阅P51第二章机械量的电测量技术基础614.电桥加减特性的应用（1）消除温度变化的影响—将温度相同的应变片接为邻臂包括补偿片法和工作片自行消除。（2）放大输出，提高灵敏度利用“对臂相加”：将两个感受同号应变的应变片，接在电桥的对臂；利用“邻臂相减”：将两个感受异号应变的应变片，接在电桥的邻臂。（3）消除无关载荷的影响利用“对臂相加”：将感受异号干扰的应变片，接在电桥的对臂；利用“邻臂相减”：将感受同号应变的应变片，接在电桥的邻臂。第二章机械量的电测量技术基础62现举一例P52：一根转动的圆轴，同时受到弯矩和扭矩，要求测量扭矩、也就是要消除弯矩的影响，同时还要尽量放大输出。应如何贴片和接桥？掌握不等臂电桥的特性

自阅P53掌握具体解释P53第二章机械量的电测量技术基础63课程作业一1.针对P29图2-17的圆柱式力传感器：1）解释其贴片和接桥的道理。（也就是如何消除温度变化的影响、如何测量并尽量放大拉/压力。）2）该电桥的灵敏度是多大？3）为什么在同一桥臂上串接两个电阻？（也就是说，相对于只接一个应变片，有何好处？提示：测量拉压力时，可能存在弯矩，这是需要消除的干扰。）2.在扭矩的测量和车速的测量两者中，选择一个，收集并阅读相关资料，掌握其传感器（或称“测量仪”等亦可）的典型构造、基本原理、性能特点和适用范围等知识，撰写不少于1000字的综述报告一份。第二章机械量的电测量技术基础645.平衡式与非平衡式电桥

如果输入信号改变，输出仪表的显示值也直接改变，我们把这种测量方法称作非平衡法，或者叫偏位法。如果输入信号改变，通过试验人员调节测试装置，确保输出仪表示值不变，通过调节量来反映被测输入量，这种方法就是平衡法，或者叫零位法。比如，弹簧秤/天平。

这种零位测量法，输出—输入关系以及系统的测试误差仅取决于可调电阻标度的精确度，与电源电压无关。

由于零位法测量需要随着输入量的变化由操作者主动调节可调电阻，不适于跟踪快速变化的信号，所以零位法一般用于测量静态信号。电桥的其余内容，自阅，不作具体要求。第二章机械量的电测量技术基础656.交流电桥供桥电压为交流直流电桥的优点很多：高稳定度的直流电源容易获得；直流电桥平衡条件较简单；输出的直流电压容易测量和显示；直流电对容抗和感抗不敏感，所以对应变片、电桥和应变仪之间导线的要求较低。直流电桥的缺点是直流放大器较复杂，抗干扰能力不理想，所以目前广泛采用交流电桥。交流电桥和直流电桥的工作原理相同，基本计算公式也通用；区别在于：交流电桥的供桥电压是交流电源，各桥臂上除了有纯电阻，还可能有电感和电容（事实上直流电桥的各桥臂上也有电感和电容，但是对于直流电，电感相当于短路、电容相当于断路，不需考虑）。平衡条件和调节方式更复杂。

第二章机械量的电测量技术基础667.应变仪

供桥电压的施加、输出电压的拾取、输出和放大、电桥平衡的调节等，都由应变仪来完成。

应变仪的核心功能是信号放大，根据放大器的工作原理，应变仪分为直流放大和交流载波放大两类。直流放大式应变仪对电桥提供直流供桥电压，构成直流电桥，交流载波放大式应变仪构成的则是交流电桥，目前使用较多。按被测信号的变化规律，应变仪分为静态应变仪和动态应变仪。静态应变仪用于测量静止的或变化缓慢的应变，通常采用零位法（平衡式）测量。动态应变仪的工作频率在0~2kHz，高频被测信号的输出一般不能直读、也不能采取零位测量法，而是与各种记录器配合使用，记录电桥输出电压。第二章机械量的电测量技术基础67二、滤波器

自阅，基本了解1.基本功用与工作特性功用：频率选择用幅频特性描述其特性：高通、低通、带通、带阻，截止频率结合汽车理论的实例P63滤波与平滑处理P57图2-58a-b=c2.带宽与倍频程选择性自阅第二章机械量的电测量技术基础68三、放大器

掌握基本结论主要问题是阻抗匹配Impedancematching第二章机械量的电测量技术基础1.信号源（传感器）—>放大器原则：传感器输出电压尽可能多地转换为放大器输入电压。匹配：放大器输入阻抗尽可能高于传感器的内阻抗。2.放大器—>负载（记录器）原则：负载获得的功率尽可能大。匹配：负载阻抗与放大器输出阻抗互为共轭复数。69五、信号传输掌握若干重点基本类型

P61掌握集流环collecting

ring的若干要点，自阅：旋转试件和固定设备之间电信号的传输，就需要采用集流环。

包括滑环式、水银槽式和旋转变压器式。P64滑环式集流环的触头存在接触电阻，与应变片配套使用时，应尽量消除其影响。三种措施P64第四节计算机数据采集系统略第二章机械量的电测量技术基础70第三章典型汽车试验设备与设施略讲

在上一章测试系统原理和特性的基础上，将测试硬件（和软件）集成起来，构成专用的汽车测试装置，从小到大，习惯上分别称为仪器instrument、设备equipment和设施facilities。体量最大的是试验场testfield。课堂上只介绍几类仪器设备的若干要点。其余内容，有兴趣的同学可以自学，或者查阅其他资料。71容积式油耗仪的类型：主要是容积式和质量式。P80-81回顾汽车理论课程实验，自阅、基本了解第三章典型汽车试验设备与设施72声级计

：传感核心是电容式传感器（微音器）。P82大体了解“A、B、C声级”与“快慢档”计权网络：P88考虑不同频率的声音对最终测量结果的“贡献程度”，也就是各声音要按频率加权（实际上是对次要的、不重视的频段加以衰减），这就是计权网络的功用。三种计权网络中，A声级的加权方式和人耳的生理特征最接近，在汽车试验中应用最广。表头阻尼：或称动特性。“快”档用来测量随时间起伏变化较小的噪声。当采用“快”档测量而指示读数波动大于4dB时，应采用“慢”档测量自主拓展：负荷拖车第三章典型汽车试验设备与设施73转鼓试验台（底盘测功机）

基本自阅、掌握若干重点提供了一个可以在室内条件下模拟室外道路行驶的平台。主要由滚筒装置、测功装置、测量装置、飞轮机构和控制与指示装置等部分组成。

P86单滚筒底盘测功机，滚筒直径大，表面曲率小，最突出的优点就是轮胎—滚筒的接触状况与实际道路行驶较为接近，行驶工况模拟得更真实，测试精度高。缺点是试验台占地面积大、建造成本高，轮胎在滚筒外表面顶点的对中、安置和定位较困难，使用不便。单滚筒底盘测功机多用于大型制造企业、科研单位和高校实验室等。双滚筒底盘测功机，滚筒直径小，前后两排滚筒便于轮胎的定位和安放，台架成本低，操作简便，作业快捷。但是轮胎—滚筒的接触状况与实际路面行驶差别很大，轮胎—地面间的受力和变形模拟得很不真实（最大的问题就是滚动阻力比实际道路行驶大很多），测试精度较差。多用于检测机构和销售、维修企业。第三章典型汽车试验设备与设施74转鼓试验台的阻力，由测功器dynamometer施加（功率吸收装置）。测功器主要有三种类型：P87①水力hydraulic测功器，原理简单，调控精度差，已趋淘汰；②电力electric测功器结构紧凑、功能强大，作为发电机时充当负载、提供阻力，且能实现能量回收，作为电动机时则能提供动力、拖动被测汽车运转（即可以“双模式”运行），但结构复杂，成本很高；③国内生产和使用较多的是电涡流eddycurrent式测功器，电涡流测功器只能作为负载、提供阻力，其测试精度高、结构较简单、易于调控、测量的转速和功率范围都较大。电涡流测功器不能将能量回收，最终要以热能的形式耗散掉，所以一般需采用较高效的水冷式冷却方式，实验室要有配套的基础设施。变工况试验，需要模拟汽车在道路上行驶时的惯量（或者说动能）。电力测功机可以直接施加惯性阻力。而电涡流测功器，需要利用飞轮机构Flywheelmechanism来模拟整车惯量。由于试验台需要适应不同质量的试验车、同一辆车在不同档位下的旋转质量换算系数也不同，所以一套飞轮机构一般具有多个飞轮。第三章典型汽车试验设备与设施75导读：卫星-惯导系统P74、驾驶机器人P72、硬件在环平台P88了解汽车试验场的道路设施种类。P98-99第三章典型汽车试验设备与设施76第四章试验设计理论与方法

略讲第四章试验设计理论与方法第一节相似理论

一、相似的基本概念常见的相似性有:1)空间(几何)相似。2)时间相似,又称为谐时性。3)运动相似。4)力相似。二、相似准则

第二节正交试验设计

基本概念试验指标：在一项试验中,用来评价试验效果的,称为试验指标。因素：在试验中需要考察的且对试验指标可能有影响的因素,简称为因素。水平：某因素在试验中可能处于的状态,称为该因素的水平。试验条件：每个因素各选一个水平,就组合成一种试验条件。全面试验：对所有不同组合的试验条件都进行试验,称为全面试验。78二、正交试验设计的基本方法(1)分析各因素的不同水平对试验指标的影响各因素的最优水平组合起来,就是最优试验条件(或称为最优设计方案)。

(2)对比各因素对试验指标的影响程度不同组的平均值之中,最大值与最小值之差,就是这个因素的极差,用R来表示。80第五章测量误差分析

掌握若干要点一、基本概念误差=测定值-真实值，即P1131.直接测量与间接测量P113

基本了解2.测量误差的分类P113（1）系统误差Systematicerror：保持恒定或者按一定规律变化的误差。（2）过失误差Gross

error：也叫“粗大误差”或“粗差”，是由于操作者在测量工作中犯错误或疏忽大意而产生的明显偏离真实值的误差。（3）当我们确定排除了系统误差和过失误差后，测定值之间依然存在差异，这就是随机误差Randomerror，也叫“偶然误差”。3.精确度（精度）=精密度+准确度P115精密度受随机误差控制、准确度受系统误差控制。例图5-2……第五章测量误差分析81二、随机误差的统计学规律1.随机误差服从正态分布随机变量Δ的概率密度

，标准差2.正态概率积分随机误差出现在某对称区间内的概率P117-1218常用数据：可联系汽理P282-283精密度与随机误差、准确度与系统误差σ：Standarddeviation第五章测量误差分析82三、系统误差的发现P118

系统误差产生的原因复杂，且不具抵偿性，必须加以重视。

目前还没有能够发现各种系统误差的普遍适用的方法，可以根据具体情况，尝试选用下列方法，发现系统误差。

残差分析法对同一被测量，进行多次重复测量，计算各测定值的残差。将各残差Residualerror按测量序号绘成曲线，如图所示。P121残差分析法不适于发现固定的系统误差。P119系统误差的其他问题，自阅。图a表示不包含变化的系统误差；图b表示存在线性变化的系统误差；图c表示存在周期变化的系统误差；图5-5d是某种复杂的系统误差。第五章测量误差分析83四、等精密度直接测量参数测定值的处理与计算总结P124对同一被测参数进行重复测量，得到测量列liP120

（为了全面表达测量结果，还需要给定置信系数K

P117或置信概率p

P124）。

假定测定值之中已不包含系统误差。1.测量列的最可信赖值—算术平均值P1202.计算各测定值的残差P1213.测量列的标准差估计—贝塞尔方法P1214.异常数据的取舍判定—拉伊达准则P1215.测量结果的标准差估计P1236.测量结果的表达P124（不要求掌握t分布法）建议练习P128.5本章讲述的是测量误差的一般性的、较经典的分析方法，提供误差分析的基本思想。随着现代测试技术的进步，尤其是传感系统精度和可靠程度的提高，很多具体试验工作中，不一定要完全按照本章介绍的方法进行各种分析和计算。反映测定值之间的离散程度；反映测量结果之间的离散程度。第五章测量误差分析84第六章试验数据处理含义辨析：误差分析和数据处理都是对实测的数据进行“计算”，有类似之处，但基本目的不同。误差分析，是要考察试验所获得的数据有多大的可信度；数据处理，则是通过对实测数据进行“加工”、提炼出（更加）有用的信息。数据处理，首先是对数据进行分类。试验数据根据变化规律的不同，可以分为静态数据和动态数据。其划分依据很简单，就是数据是否随时间变化。

相关术语：第二章的系统特性，准确称呼应为“测试系统的静/动态特性”、而非“静/动态测试系统的特性”，因为系统本身是无所谓静态/动态的；这里则是“静/动态数据处理”、而不是“数据静/动态处理”。第六章试验数据处理85第一节静态测量数据的处理一、静态数据的概念：不随时间变化了解三种表达方法P129：列表、图形、经验公式二、回归分析P131Regressionanalysis（拟合fitting）

掌握基本思想（线性回归P131-138是多项式回归的最简单形式、样例，不再单独展开）多项式回归的最小二乘原理Leastsquareprinciple

P143

最优解<=>残差的平方和最小（示意图见下页）基本步骤P143：

已知若干数据对x1,y1,x2,y2,…,xn,yn；列含有待定系数的回归方程（事先给定方程构型，如次数m参阅P142）；写残差平方和P143，令其最小（确定存在？），则有，i=0~m解(m+1)元线性方程组，得到各待定系数，问题得解。几元几次？“三个问题”P131第六章试验数据处理86三、回归分析的检验

简要了解其含义P1351.回归分析的显著性检验—“问题有没有道理”2.回归方程的精度检验—在该问题框架下某解的效果如何最小二乘回归，就是追求残差的平方和最小。（此图以线性回归为例，可推广为高次多项式回归）返回显著性（以线性回归为例）精度第六章试验数据处理回归分析的精度及显著性检验在求回归方程的过程中，回归直线是在误差最小的条件下推到出来的，但是还不能肯定两个变量之间的关系的确是直线关系。因此，当从一组试验数据中求出回归直线后，必须进一步判断做直线方程回归是否有意义，这就是回归分析的显著性检验。此成分越小，说明y与x的线性关系越密切回归分析的精度及显著性检验回归分析的显著性检验F检验法相关系数法回归分析的精度及显著性检验相关系数法静态测量数据处理SPSS（StatisticalProductandServiceSolutions），“统计产品与服务解决方案”软件。最初软件全称为“社会科学统计软件包”（SolutionsStatisticalPackagefortheSocialSciences），但是随着SPSS产品服务领域的扩大和服务深度的增加，SPSS公司已于2000年正式将英文全称更改为“统计产品与服务解决方案”，这标志着SPSS的战略方向正在做出重大调整。SPSS为IBM公司推出的一系列用于统计学分析运算、数据挖掘、预测分析和决策支持任务的软件产品及相关服务的总称，有Windows和MacOSX等版本。静态测量数据处理静态测量数据处理Anova是指方差分析(AnalysisofVariance，简称ANOVA)93第二节动态测量数据的处理与分析一、（动态）数据的分类

确定性数据及其频谱图的关系。（参见后页）随机过程P146平稳性和各态历经性重点掌握：确定性数据第六章试验数据处理94正弦数据的时间历程和频谱复杂周期数据的时间历程和频谱准周期数据的频谱瞬变数据的时间历程第六章试验数据处理95

通俗地讲，随机过程P146就是一个可以重复进行的物理过程，每进行一次，就得到一个观测结果，各次之间互不相同。比如，“给定车辆在给定道路上以给定速度行驶”，这就是一个随机过程。我们在车身某点安装一个振动加速度传感器，每行驶一次，就会得到一条加速度时间历程曲线x(t)。重复若干次，就会得到x1(t)，x2(t)，…，xn(t)，每条曲线都不同。其中任意一次时间历程xi(t)就是一个样本（理论上样本的记录时间应该是无穷大）。所有可能的样本的集合x1(t)，x2(t)，…，xn(t)（n→∞）称为样本空间，也就是随机过程。另外，某给定时刻t0的加速度值xi（t0）是一个随机变量，其随机性取决于样本的次数i，每次样本记录到t0时刻的加速度值是不同的。平稳性P147，是指统计特性不随时间的推移而变化。例如，汽车理论计算加权加速度均方根值P262，，时长T本质上不起作用，就像测速度，v=s/t，如果是匀速的，那么t不起作用。各态历经性P147，指的是随机过程的总体平均参数可用任意时间历程按时间平均所求得的统计参数代替。P147“极大的方便”第六章试验数据处理96二、数据处理的基本步骤主要了解红字内容1.数据准备预处理，主要是剔除异常数据（野点）。后续可能采用模拟或数字处理。Samplingtheorem对于数字化处理，采样很重要，必须遵从采用定理：采样频率不能低于信号中最高频率的2倍。否则，就会发生原始信号中的高频成分折叠到低频成分上去的现象，就是混叠。2.数据检验首先进行确定性检验。频谱分析法。对于随机性数据，还要进行平稳性、周期性和正态性检验。3.数据分析这是数据处理的主要工作，根据数据类型和工作目的不同，可以从不同角度对数据进行分析：时域、值域和频域。也是本节的主要内容。第六章试验数据处理动态测量数据的处理与分析采样X=从数学角度解释，可以认为采样就是用等间隔的单位脉冲序列去乘连续信号，各采样点上的信号大小就变成了脉冲序列的权值，采样定理：采样频率不能低于信号中最高频率的两倍频率混叠98三、时域分析1.相关系数略相关：两个变量间的线性关系。2.自相关函数（1）基本定义由相关系数可以导出自相关函数……P151（2）主要性质P152-153是偶函数极大值和极限值

周期函数的自相关……下页（3）主要应用周期性检验P154自阅含义性质第六章试验数据处理99P153例6-3求任意正弦函数的自相关函数

因此，对周期函数做自相关分析，可以保留原函数的幅值和频率信息，但是会丢失初始相位信息。第六章试验数据处理1003.互相关函数

大致了解、类比记忆（1）基本概念与自相关类似：或（2）主要性质及应用“基本物理因素的滞后时间”（P154）概念性质第六章试验数据处理101四、值域分析掌握各参数含义均值—直流分量均方值—信号的强度（“能量”、“功率”）方差—波动分量概率密度—本质描述但是没有上述三者直观、便捷P158方差/标准差与均方值/均方根P157第六章试验数据处理102五、频域分析基本思想P158：把待研究的动态数据看做若干简谐信号的叠加，研究该数据就等价于研究这些正弦波。一个正弦波有频率、幅值和相位三个独立的信息，如果我们能做到“任意给定一个正弦波的频率，就能指出该频率分量的幅值和相位”，那么我们就能得到所有参与叠加的正弦波的信息，也就是获取了待研究数据的信息。这种以频率信息为“索引”，研究各频率分量信息的方法，就是频域分析（频谱分析）。周期方波的傅氏级数展开……第六章试验数据处理动态测量数据的处理与分析频域分析104根据数据类型的不同，频域分析的方法不同，频谱表达的形式也不同。1.周期性数据的频域分析—谐波分析满足狄利克雷条件P145的周期函数，做傅里叶级数展开，将周期性数据展开成若干频率离散的谐波。如，周期方波2.非周期确定性数据的频域分析—傅氏变换傅里叶积分变换存在的条件：狄氏条件+无穷绝对可积性P160经典例题：矩形窗函数的频谱分析P160图见下页傅氏变换：傅氏逆变换：第六章试验数据处理105时间窗谱窗1，|t|≤T

0，|t|>T

思维延拓：如果时间窗收缩为脉冲，那么其频谱将均匀扩展到整个频域。这是各类“脉冲试验求解频率响应特性”的理论基础。如：转向盘转角脉冲试验《汽车理论》P219或各类“敲击试验”

第六章试验数据处理1063.随机性数据的频域分析—功率谱分析因为随机性数据一般不满足“无穷区间上的绝对可积性”，不能直接做傅氏变换，而要在某种前提P161下对其自相关做傅氏变换。PSDF：Powerspectraldensityfunction功率谱表达的是信号强度的频域分布，联系汽理式（6-16）自阅了解：自谱与互谱双边谱与单边谱4.谱分析的应用P175（1）求解系统的频响特性联系汽理式（6-14）与本书P？的呼应（2）相干分析不是“相关分析”下页5.泄漏问题源于采样定理自阅（可视作思维训练）（结合窗函数问题，时间窗与谱窗的关系。）第六章试验数据处理动态测量数据的处理与分析频域分析(2)相干分析一般，当相干函数时，可以认为输出与输入是相关的、或“凝聚”的。

108第七章汽车整车性能试验有相当多的内容布置为自学，一定要认真完成。试验标准问题：“出发点和定位”

P167建议多查阅试验标准，学习、研究、思考第一节通用试验条件自阅第二节动力性试验以汽车理论未做项目为主一、底盘测功试验底盘测功的概念：测量驱动轮的输出功率（或驱动力）。底盘测功机（转鼓试验台）的构造和原理参见P85测试工况：节气门全开、最高挡、三个速度P170需注意的要点：新车散热功率测定值的影响因素第七章汽车整车性能试验109二、滑行试验整车性能试验的首做项目目的：滑行阻力、传动效率可以在测功机上进行，注意标准值不同P171三、最低稳定车速试验含义、目的、基本操作P172

两个“最低稳定车速”P173四、爬坡试验1.爬陡坡试验（1）坡路实测法坡路的要求基本操作特点

（2）负荷拖车法自主拓展建议查阅《GB/T12539-2018汽车爬陡坡试验方法》，理解“变动载荷或档位确定最大爬坡度”的方法2.爬长坡试验基本自阅

其本质—“长时间、大负荷”能力最高车速试验和加速试验自阅建议查阅《GB-T