汽车试验技术 Automobile Measuring and testing technology 上海理工大学汽车研究所第二讲

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第二章　测试装置的技术特性 • 2.1测试的基本概念 • 2.2测试装置的静态特性 • 2.3测试装置的动态特性 • 2.4 测试装置在典型输入下的动态响应 • 2.5实现不失真测试的条件 • 2.6测试系统动态特性的测试

2.1　测试的基本概念 2.1.1测试系统的组成 2.1.2对测试系统的要求及其主要特性

记录器 被测非电量传感器信号调节器数据处理及其外围设备定度设备校准设备 2.1.1测试系统的组成 • 测试系统： • 由若干相互联系、相互作用的传感器和仪器设备等元件，为实现一定测试目的而组成的有机整体。 • 组成： • 传感器、信号调节器、显示和记录器、数据处理器、外围设备。（定度与校准设备）传感器信号

2.1.1测试系统的组成 • 1)传感器：将其输入的被测非电物理量转换成电信号。2)信号调节器：将电信号变换成传输不失真且便于记录、处理的电信号。如信号源的阻抗变换，信号的放大、衰减与波形变换，信号滤波，多路信号切换等。3)显示和记录器：记录或显示信号调节器输出的信号。显示必要的数据变化图形，供直接观察分析，或将其记录保存，供后续仪器分析、处理。

4)数据处理器：将记录的信号按测试目的与要求提取其有用信息，通过专用计算机进行分析、处理，如概率统计分析、相关分析、功率谱分析和传递特性分析等。5)定度与校准设备：是测试系统的附加设备。测试前要对传感器及测试系统确定其输入与输出物理量转换关系的定度曲线，并根据种较高准确度的参考仪器进行校准，确定整个测试系统的精度。4)数据处理器：将记录的信号按测试目的与要求提取其有用信息，通过专用计算机进行分析、处理，如概率统计分析、相关分析、功率谱分析和传递特性分析等。5)定度与校准设备：是测试系统的附加设备。测试前要对传感器及测试系统确定其输入与输出物理量转换关系的定度曲线，并根据种较高准确度的参考仪器进行校准，确定整个测试系统的精度。

线性线性非线性 y y y x x x 2.1.2 测试系统要求及主要特性 • 基本要求：系统具有单值的、确定的输入—输出关系，其中以输出和输入呈线性关系为最佳。

基本特性 • 单向系统：测试系统对被测量的反作用影响可以忽略。（非接触式测试能满足要求）。 • 线性系统：即输出与输入是线性关系。（实际测试系统不可能在较大工作范围内保持线性）

基本特性： • 静态特性： • 被测试量不随时间变化或变化很缓慢时，测试系统的输入——输出关系。 • 动态特性： • 被测试量随时间变化时，………。

h(t) x(t) y(t) 基本特性 • 系统，输入和输出 • 工程测试问题：处理输入量或被测量x(t)、系统的传输或转换特性h(t)和输出量y(t)三者之间的关系 • 已知系统特性H，通过观察分析输出信号Y，推断其相应的输入信号或被测量X，即测量 • 已知输入信号X，通过观察分析输出信号Y，推断其系统特性H，即系统或仪器的定度过程 • 已知输入信号X和系统特性H，可以推断和估计出系统的输出量，此为输出信号预测。

2.2　测试装置的静态特性 2.2.1 灵敏度 2.2.2 非线性度 2.2.3 回程误差

输出——输入关系：y=a0+a1x+a2x2+…+ anxn（2-1）式中 x——输入的物理量y——输出量；a0，a1，a2,…an——常数。 • 零点漂移（零漂）：当a0≠0时，没有输入的情况下仍有输出，（为非理想的静态特性）。 • 静态特性指标：灵敏度、非线性度和回程误差，此外有分辨率、零点漂移及测量范围。

灵敏度 • 灵敏度S：S=Δy/Δx，对于特性呈直线关系的装置， S=Δy/Δx =y/x=常量。当输入与输出为同一量纲时，灵敏度又称为放大倍数。

灵敏度漂移：被测量不变，外界环境条件等变化，引起测试装置输出变化，表现为测试装置灵敏度的变化。（性能良好灵敏度漂移极小）灵敏度漂移：被测量不变，外界环境条件等变化，引起测试装置输出变化，表现为测试装置灵敏度的变化。（性能良好灵敏度漂移极小） • 灵敏度选取：测试装置的灵敏度越高，测量范围越窄，稳定性也越差。

非线性度 • 定度曲线：静态测试中，通常用试验的办法求得装置的输入输出关系曲线，称之为~~。 • 非线性度：指测试装置的输出、输入间是否保持常值比例关系（线性关系）的一种量度。即定度曲线（实际特性曲线）偏离其拟合直线（理想曲线）的程度。

非线性度=B/A×100% • 式中 A——测试装置的标称输出范围（全量程）A。 B——拟合直线的最大偏差B。

回程误差（迟滞误差） • 定义:测试装置全量程A内的最大滞后量Δhmax和A之比值。 • 意义;也是判断实际测试装置的特性与理想装置特性差别的一项指标。）

小结: • 测试系统要有足够的灵敏度，非线性度和回程误差要尽可能小，才能使测试结果正确。

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