汽車試驗(yàn)的基礎(chǔ)理論

汽車試驗(yàn)學(xué)

2.1汽車測試系統(tǒng)的組成及工作原理

2.2汽車測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性2.3汽車測試系統(tǒng)的動態(tài)特性2.4汽車測試的計算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2.5汽車測試系統(tǒng)的構(gòu)建2.6汽車測試的測量誤差及其分析講授內(nèi)容2.1汽車測試系統(tǒng)的組成及工作原理

1.汽車測試系統(tǒng)的組成

汽車測試系統(tǒng)是指為獲得被測對象的測量參數(shù)的系統(tǒng)，整車或總成部件為被測對象。

汽車測試系統(tǒng)的基本任務(wù)是獲得要測量的被測對象的物理量

汽車測試系統(tǒng)由被測對象、傳感器、信號處理裝置和顯示、記錄裝置等組成。圖2-1汽車測試系統(tǒng)的組成1.汽車測試系統(tǒng)的組成

（1）被測對象

被測對象是指要進(jìn)行汽車試驗(yàn)的整車或總成部件。被測對象上具有要測量的速度、加速度、功率、燃油消耗量、重量、力、電壓、電流等物理量。

（2）傳感器

傳感器是將被測對象的物理量（通常是非電量）轉(zhuǎn)換成電壓、電流或電阻等電量，并形成電信號的裝置。

（3）信號處理裝置

信號處理裝置是將電信號轉(zhuǎn)換成顯示、記錄裝置可顯示、記錄被測對象的物理量的數(shù)字量或模擬量的裝置。

信號預(yù)處理裝置將傳感器輸出信號轉(zhuǎn)換成便于傳輸和處理的規(guī)范信號。

信號傳輸裝置是將信號預(yù)處理后的信號傳輸給信號后處理裝置。信號傳輸裝置主要有調(diào)制、解調(diào)器和數(shù)據(jù)采集卡。

信號后處理裝置是將模擬信號或數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成被測對象的物理量。信號處理裝置主要是單片機(jī)、計算機(jī)的主機(jī)及軟件。1.汽車測試系統(tǒng)的組成

（4）記錄與顯示裝置

記錄與顯示裝置記錄測試信號，并顯示被測對象的物理量。1.汽車測試系統(tǒng)的組成測量分析儀器手持式頻譜分析儀

示波器測試系統(tǒng)的基本組成例汽車通用測試儀器汽車測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集器汽車專用測試儀器VBOX汽車測試系統(tǒng)

汽車測試系統(tǒng)的組成與測試任務(wù)有關(guān)，并不一定都包含圖2-1中的所有裝置。

汽車測試系統(tǒng)與一般測試系統(tǒng)的主要區(qū)別是被測對象。汽車測試系統(tǒng)的被測對象是整車或總成部件，整車是一個剛、柔體有機(jī)結(jié)合的多體系統(tǒng)，具有運(yùn)動的特點(diǎn)；此外，汽車動力性、制動性等測試還與駕駛員、道路、環(huán)境等有關(guān)；還有，在汽車測試過程中，汽車自身有些特性還會發(fā)生變化，如汽車制動的熱穩(wěn)定性，汽車由冷態(tài)到熱態(tài)行駛，電動汽車電池的電壓在行駛中逐漸降低，從汽車構(gòu)造、理論、設(shè)計和控制等方面深入研究整車及總成部件，有助于深層次地認(rèn)識汽車測試系統(tǒng)。1.汽車測試系統(tǒng)的組成2.汽車測試系統(tǒng)的工作原理

如圖2-1所示，整車或總成部件產(chǎn)生要測量的物理量，傳感器將要測量的物理量轉(zhuǎn)換成電量，并形成電信號，信號處理裝置將電信號經(jīng)預(yù)處理、傳輸和后處理，轉(zhuǎn)換成可記錄和顯示被測對象物理量的數(shù)字量或模擬量，記錄與顯示裝置記錄測試信號，并通過數(shù)字或圖、表或光、聲、色彩信號，顯示被測對象的物理量。圖2-1汽車測試系統(tǒng)的組成3.汽車測試系統(tǒng)的輸入、傳輸和輸出關(guān)系

汽車測試問題就是在處理輸入量x(t)、系統(tǒng)的傳輸特性h(t)和輸出量y(t)三者之間的關(guān)系。圖2-2汽車測試系統(tǒng)模型

如果已知傳輸特性h(t)，通過對輸出量y(t)的分析，就能得到輸入量x(t)，稱為測量。

如果已知輸入量x(t)，通過對傳輸特性y(t)的分析就能得到傳輸特性h(t)，稱為系統(tǒng)或儀器的定度過程。

如果輸入量x(t)和傳輸特性h(t)都已知，可以推斷或估計輸出量y(t)，這稱為輸出信號預(yù)測。4.

對汽車測試系統(tǒng)的要求

一個理想的汽車測試系統(tǒng)，要滿足以下三點(diǎn)基本要求。

要求1：測試系統(tǒng)為單值、具有確定的輸入—輸出關(guān)系的系統(tǒng)。

這就要求系統(tǒng)的一個輸入值x只能對應(yīng)一個輸出值y，同樣，一個輸出值y也只能對應(yīng)一個輸入值x。

要求2：測試系統(tǒng)為單向影響系統(tǒng)。

單向影響系統(tǒng)是指測試裝置或測試儀器對被測量的影響可以忽略，不能因?yàn)樵O(shè)置了測試測試裝置或測試儀器而影響被測對象原來的工作狀況。

要求3：測試系統(tǒng)為線性系統(tǒng)。

線性系統(tǒng)是指測試系統(tǒng)的輸出—輸入關(guān)系具有線性關(guān)系。2.2

汽車測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性

1.數(shù)學(xué)模型

汽車測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性是指汽車測試系統(tǒng)的輸入和輸出狀態(tài)都不隨時間變化（或變化極緩慢，在所觀察的時間間隔內(nèi)可忽略其變化而視為常量）的特性。

具有靜態(tài)特性的汽車測試系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型可以表示為（2-1）

具有理想靜態(tài)特性的汽車測試系統(tǒng)為線性系統(tǒng)，其輸入和輸出關(guān)系的數(shù)學(xué)模型為（2-2）2.靜態(tài)特性（1）零點(diǎn)漂移

零點(diǎn)漂移是指當(dāng)測試系統(tǒng)的輸人為零時，輸出不為零。圖2-3零點(diǎn)漂移和靈敏度漂移（2）靈敏度

靈敏度S是測試系統(tǒng)的輸出增量與輸入增量之比。（2-3）圖2-4靈敏度2.靜態(tài)特性（3）分辨率

分辨率是指測試裝置最小輸入量引起輸出量的變化。對于模擬儀表來說，分辨率就是標(biāo)尺的最小刻度值的一半；對于數(shù)字儀表，就是顯示末位的1個單位值。（4）非線性度

非線性度是定度曲線偏離其擬合直線的程度。圖2-5定度曲線與非線性度（2-4）2.靜態(tài)特性（5）回程誤差

正向輸入與反向輸入所對應(yīng)的輸出的差值，稱為滯后量，也是絕對回程誤差。圖2-6回程誤差（2-5）2.靜態(tài)特性（6）重復(fù)度

重復(fù)度是指在相同的試驗(yàn)條件下，對同一被測參數(shù)進(jìn)行重復(fù)測量時測量值的一致程度。（7）信噪比

信噪比是信號幅值對噪聲幅值之比，通常用分貝值dB等對數(shù)參數(shù)表示。

綜上所述，從靜態(tài)特性的角度看，良好的測試系統(tǒng)應(yīng)該具有足夠高和足夠穩(wěn)定的靈敏度、分辨率和信噪比，非線性度和回程誤差則要盡可能地小，重復(fù)度要高，要消除零點(diǎn)漂移。2.3

汽車測試系統(tǒng)的動態(tài)特性

1.數(shù)學(xué)模型

汽車測試系統(tǒng)的動態(tài)特性是指測試系統(tǒng)的輸入和輸出狀態(tài)都隨時間變化的特性。

具有動態(tài)特性的汽車測試系統(tǒng)的輸入和輸出關(guān)系的數(shù)學(xué)模型為常系數(shù)線性微分方程，其一般式為（2-6）2.動態(tài)特性（1）疊加特性

疊加特性是指幾個輸入同時作用于系統(tǒng)所引起的輸出，等于這些輸入單獨(dú)作用于系統(tǒng)所引起的輸出之和。即輸入

的輸出為

，輸入

的輸出為

，則輸入

的輸出為

。（2）比例特性

比例特性是指某輸入的若干倍作用于系統(tǒng)所引起的輸出，等于該輸入單獨(dú)作用于系統(tǒng)所引起的輸出的若干倍。

輸入

的輸出為

。2.動態(tài)特性（3）微分特性

微分特性是指某輸入先求微分，再作用于系統(tǒng)所引起的輸出，等于該輸入直接作用于系統(tǒng)所引起的輸出，再求微分。

輸入

的輸出為

。（4）積分特性

積分特性是指某輸入先求積分，再作用于系統(tǒng)所引起的輸出，等于該輸入直接作用于系統(tǒng)所引起的輸出，再求積分。

輸入

的輸出為

。2.動態(tài)特性（5）頻率保持性

頻率保持性是指線性系統(tǒng)的輸入頻率與輸出頻率相同。若輸入為某一頻率的正弦信號，則其穩(wěn)態(tài)輸出將保持同一頻率。而穩(wěn)態(tài)是指輸入和輸出信號都進(jìn)入等振幅的周期振蕩狀態(tài)，測試系統(tǒng)的常系數(shù)線性微分方程的解為其特解。3.具有動態(tài)特性的汽車測試系統(tǒng)的分析方法

具有動態(tài)特性的汽車測試系統(tǒng)的分析方法有傳遞函數(shù)和頻率響應(yīng)函數(shù)法，其結(jié)果均是要得到汽車測試系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性，這兩個特性是具有動態(tài)特性的汽車測試系統(tǒng)的輸入與輸出的幅值關(guān)系、相位關(guān)系的主要特性。

在汽車測試中，要用到并主要測試這兩個特性；在汽車測試前，通過理論分析，得到這兩個特性，將有利于選擇傳感器及其測試儀器，減小測試誤差，避免傳感器固有頻率選擇的錯誤。3.具有動態(tài)特性的汽車測試系統(tǒng)的分析方法

（1）傳遞函數(shù)

當(dāng)初始條件為零時，系統(tǒng)輸出的拉普拉斯變換與系統(tǒng)輸入的拉普拉斯變換之比，為系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。

令

為復(fù)變量，對式（2-6）的兩邊進(jìn)行拉普拉斯變換，得（2-7）

由式（2-7）得具有動態(tài)特性的汽車測試系統(tǒng)的傳遞函數(shù)（2-8）3.具有動態(tài)特性的汽車測試系統(tǒng)的分析方法

（2）頻率響應(yīng)函數(shù)

令,則

，由式（2-8），得具有動態(tài)特性的汽車測試系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)

將頻率響應(yīng)函數(shù)寫成復(fù)數(shù)的形式（2-9）

幅頻響應(yīng)特性和相頻響應(yīng)特性為（2-11）（2-10）（2-12）3.具有動態(tài)特性的汽車測試系統(tǒng)的分析方法

（3）幅頻響應(yīng)特性和相頻響應(yīng)特性的求解

幅頻響應(yīng)特性和相頻響應(yīng)特性的求解步驟：

（1）確定汽車動態(tài)測試系統(tǒng)的物理模型，進(jìn)行數(shù)學(xué)抽象，寫出具有動態(tài)特性的汽車測試系統(tǒng)的輸入和輸出關(guān)系的常系數(shù)線性微分方程。

（2）對具有動態(tài)特性的汽車測試系統(tǒng)的輸入和輸出關(guān)系的常系數(shù)線性微分方程的兩邊進(jìn)行拉普拉斯變換，得具有動態(tài)特性的汽車測試系統(tǒng)的傳遞函數(shù)

。

（3）令,得具有動態(tài)特性的汽車測試系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)

。

（4）將頻率響應(yīng)函數(shù)

寫成復(fù)數(shù)的形式。

（5）求頻率響應(yīng)函數(shù)的模,得具有動態(tài)特性的汽車測試系統(tǒng)的幅頻響應(yīng)特性

。

（6）求頻率響應(yīng)函數(shù)的輻角,得具有動態(tài)特性的汽車測試系統(tǒng)的相頻響應(yīng)特性

。4.一階系統(tǒng)的幅頻和相頻響應(yīng)特性

圖2-7所示的RC電路是一個可用一階微分方程描述的一階系統(tǒng)

由圖2-7和式（2-6），得一階系統(tǒng)的微分方程為（2-13）圖2-7RC電路4.一階系統(tǒng)的幅頻和相頻響應(yīng)特性

當(dāng)

時，按幅頻響應(yīng)特性和相頻響應(yīng)特性的求解步驟，解得幅頻響應(yīng)特性和相頻響應(yīng)特性分別為（2-14）a)幅頻響應(yīng)特性曲線（2-15）b)相頻響應(yīng)特性曲線圖2-8一階系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性曲線5.二階系統(tǒng)的幅頻和相頻響應(yīng)特性

圖2-9a、b所示的質(zhì)量彈簧阻尼系統(tǒng)和LRC電路均是可用二階微分方程描述的二階系統(tǒng)。

由圖2-9和式（2-6），得二階系統(tǒng)的微分方程為（2-16）a)質(zhì)量彈簧阻尼系統(tǒng)b)LRC電路圖2-9二階系統(tǒng)5.二階系統(tǒng)的幅頻和相頻響應(yīng)特性

當(dāng)

時，按幅頻響應(yīng)特性和相頻響應(yīng)特性的求解步驟，解得幅頻響應(yīng)特性和相頻響應(yīng)特性分別為（2-17）a)幅頻響應(yīng)特性曲線（2-18）b)相頻響應(yīng)特性曲線圖2-10二階系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性曲線6.具有動態(tài)特性的汽車測試系統(tǒng)不失真測量的條件

（1）不失真測量的條件

具有動態(tài)特性的汽車測試系統(tǒng)不失真地測量，就是被測試信號通過測試系統(tǒng)后，其輸出波形與輸入波形精確地相似，幅值和相位允許有差異，如圖2-11所示。圖2-11波形不失真地復(fù)現(xiàn)（2-19）

對于線性系統(tǒng)，要實(shí)現(xiàn)不失真測量，就必須同時滿足兩個條件：幅頻響應(yīng)特性為常數(shù)和相頻響應(yīng)特性成線性，即6.具有動態(tài)特性的汽車測試系統(tǒng)不失真測量的條件

（2）一階系統(tǒng)不失真測量的分析

根據(jù)圖2-8，對于一階系統(tǒng)，為滿足式(2-19)，不失真地測量，就要求

盡可能小，使

盡可能接近1，且相頻響應(yīng)特性的線性較好。其中

，輸入信號的頻率無法預(yù)知和控制，所以一階系統(tǒng)不失真測量的條件就是時間常數(shù)

越小越好。a)幅頻響應(yīng)特性曲線b)相頻響應(yīng)特性曲線圖2-8一階系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性曲線6.具有動態(tài)特性的汽車測試系統(tǒng)不失真測量的條件

（3）二階系統(tǒng)不失真測量的分析1)阻尼比

，或者認(rèn)為取0.6~0.8之間比較合適，這樣，阻尼比變化時，幅頻響應(yīng)特性

接近1的范圍大，且相頻響應(yīng)特性接近直線，有利于不失真地測量。a)幅頻響應(yīng)特性曲線b)相頻響應(yīng)特性曲線圖2-10二階系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性曲線6.具有動態(tài)特性的汽車測試系統(tǒng)不失真測量的條件2)頻率比遠(yuǎn)小于1，即

《1，這樣，幅頻響應(yīng)特性

接近1，受阻尼比變化的影響小，有利于不失真地測量。3)固有頻率也不能太高，否則會導(dǎo)致靈敏度降低。a)幅頻響應(yīng)特性曲線b)相頻響應(yīng)特性曲線圖2-10二階系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性曲線2.4汽車測試的計算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

汽車測試的計算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由傳感器、前置放大器（信號預(yù)處理裝置）、多路模擬開關(guān)、采樣-保持器（S/H）、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）、計算機(jī)、顯示器等組成。圖2-12計算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2.4汽車測試的計算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

1.多路模擬開關(guān)

多路模擬開關(guān)的主要功用是把多個模擬量參數(shù)分時地接通并送達(dá)到模數(shù)轉(zhuǎn)換器，即完成多到一的轉(zhuǎn)換。2.采樣-保持器

采樣器是一種開關(guān)電路或裝置，它在固定時間點(diǎn)上取出被處理信號的值；保持器則把這個信號值放大后存儲起來，保持一段時間，以供模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，直到下一個采樣時間再取出一個模擬信號值來代替原來的值。圖2-12計算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2.4汽車測試的計算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

3.模數(shù)轉(zhuǎn)換器

模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）的功用是對采樣保持電路在時間上離散的模擬電壓值輸出一個n位二進(jìn)制數(shù)字量。

最常用的兩種模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)是計數(shù)器型模數(shù)轉(zhuǎn)換器和逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

模數(shù)轉(zhuǎn)換器的兩個主要技術(shù)指標(biāo)為分辨率和轉(zhuǎn)換時間。圖2-12計算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2.5汽車測試系統(tǒng)的構(gòu)建

汽車測試系統(tǒng)的構(gòu)建是根據(jù)被測對象的測量參數(shù)和汽車測試系統(tǒng)的組成，利用已有的傳感器、前置放大器、示波器、數(shù)據(jù)采集卡、計算機(jī)等，構(gòu)建汽車測試系統(tǒng)。

傳感器、前置放大器、示波器、數(shù)據(jù)采集卡、計算機(jī)等可從生產(chǎn)企業(yè)購制，測試軟件、單片機(jī)等可自行開發(fā)。示波器數(shù)據(jù)采集卡電渦流傳感器+前置放大器1.利用示波器構(gòu)建汽車測試系統(tǒng)

利用示波器構(gòu)建的汽車測試系統(tǒng)主要用于易于測量參數(shù)的靜態(tài)測量，如靜態(tài)的位移、溫度、電壓；也可用于傳動軸振型等動態(tài)測量。

傳感器與前置放大器連接，前置放大器直接與示波器連接。被測對象為汽車或汽車上的部件。傳感器和前置放大器來自傳感器的生產(chǎn)企業(yè)，示波器來自示波器的生產(chǎn)企業(yè)。

測試時，傳感器將被測對象的參數(shù)量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，?jīng)前置放大器轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?，在示波器上顯示波形。圖2-13

利用示波器構(gòu)建汽車測試系統(tǒng)的框圖2.利用數(shù)據(jù)采集卡和計算機(jī)構(gòu)建汽車測試系統(tǒng)

利用數(shù)據(jù)采集卡和計算機(jī)構(gòu)建的汽車測試系統(tǒng)可用于被測對象的不同參數(shù)的靜態(tài)和動態(tài)測試。這種構(gòu)建汽車測試系統(tǒng)的方法，尤其適合構(gòu)建研究性試驗(yàn)、新的試驗(yàn)的汽車測試系統(tǒng)。

傳感器與前置放大器連接，前置放大器與數(shù)據(jù)采集卡連接，數(shù)據(jù)采集卡與計算機(jī)連接。

測試時，傳感器將被測對象的參數(shù)量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，?jīng)前置放大器轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?，通過數(shù)據(jù)采集卡傳遞給計算機(jī)，計算機(jī)處理測試數(shù)據(jù)，并顯示測試結(jié)果。圖2-14

利用數(shù)據(jù)采集卡和計算機(jī)構(gòu)建汽車測試系統(tǒng)的框圖3.利用單片機(jī)和計算機(jī)構(gòu)建汽車測試系統(tǒng)

利用單片機(jī)和計算機(jī)構(gòu)建的汽車測試系統(tǒng)可用于被測對象的單個參數(shù)的靜態(tài)和動態(tài)測試。這種構(gòu)建汽車測試系統(tǒng)的方法，尤其適合構(gòu)建研究性試驗(yàn)、新的試驗(yàn)的測試儀器，對被測對象的單個參數(shù)進(jìn)行測試。

傳感器與前置放大器連接，前置放大器與單片機(jī)連接，單片機(jī)通過USB接口與計算機(jī)連接。

測試時，傳感器將被測對象的參數(shù)量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，?jīng)前置放大器轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?，通過單片機(jī)傳遞給計算機(jī)，計算機(jī)處理測試數(shù)據(jù)，并顯示測試結(jié)果。圖2-15

利用單片機(jī)和計算機(jī)構(gòu)建汽車測試系統(tǒng)的框圖4.利用單片機(jī)構(gòu)建汽車測試系統(tǒng)

利用單片機(jī)構(gòu)建汽車測試系統(tǒng)可用于被測對象的不同參數(shù)的靜態(tài)和動態(tài)測試。這類測試系統(tǒng)多由汽車測試系統(tǒng)的生產(chǎn)企業(yè)構(gòu)建，并形成企業(yè)生產(chǎn)的汽車測試儀器。

傳感器與前置放大器連接，前置放大器與單片機(jī)連接。企業(yè)開發(fā)單片機(jī)，利用單片機(jī)構(gòu)建汽車測試儀器，并開發(fā)專用的測試軟件。

測試時，傳感器將被測對象的參數(shù)量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，?jīng)前置放大器轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?，再傳遞給單片機(jī)，單片機(jī)處理測試數(shù)據(jù)，并顯示測試結(jié)果。圖2-16

利用單片機(jī)構(gòu)建汽車測試系統(tǒng)的框圖1.測量及其分類

測量就是以確定被測參數(shù)的數(shù)值為目的進(jìn)行的一系列試驗(yàn)操作。具體地說，就是應(yīng)用某種測量儀器，將被測量參數(shù)與同一物理量的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，從而確定該參數(shù)數(shù)值的過程。

測量包括直接測量和間接測量兩種。2.6汽車測試的測量誤差及其分析

（1）直接測量

通過測試裝置，將被測量參數(shù)與同一物理量的標(biāo)準(zhǔn)量直接比較，或是用事先經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)量校正的測量儀器進(jìn)行測量，直接求得被測量參數(shù)的數(shù)值。

例如，用尺測量距離就屬于將被測距離與尺的量直接比較的直接測量，而用溫度計測量溫度則屬于用事先經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)量校正的溫度計進(jìn)行的直接測量。這些測量，均可從測量儀器上直接讀出被測量參數(shù)的數(shù)值。1.測量及其分類

（2）間接測量

被測量參數(shù)與某些獨(dú)立的參數(shù)存在確定的函數(shù)關(guān)系，對這些獨(dú)立的參數(shù)進(jìn)行直接測量，然后利用該函數(shù)關(guān)系計算得出被測量參數(shù)。

例如，對矩形的長度和寬度進(jìn)行直接測量，然后計算得出矩形面積，就是對矩形面積的間接測量，矩形面積不是直接測量得到的。對發(fā)動機(jī)或驅(qū)動電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速進(jìn)行直接測量，然后計算得到功率，也是功率的間接測量，功率不是直接測量得到的。1.測量及其分類

（1）測量誤差

測量誤差是被測量參數(shù)的測量值l與真實(shí)值X之間的差值，簡稱誤差，即2.測量誤差及其分類(2-20)

測量值l可通過儀器測量得到，真實(shí)值X往往難以得到。真實(shí)值簡稱真值，可來自被測量參數(shù)的理論值、規(guī)定值、標(biāo)準(zhǔn)中的值，在等精密度測量中，可取多個測量值的平均值。無論直接測量還是間接測量，測量結(jié)果都不等于被測量的真實(shí)值，也即測量存在誤差，難以避免誤差，只能減小誤差。2.測量誤差及其分類

（2）按誤差的性質(zhì)分類

1)系統(tǒng)誤差

系統(tǒng)誤差是保持一定大小、正負(fù)數(shù)值或按一定規(guī)律變化的誤差，是一種非隨機(jī)性誤差。系統(tǒng)誤差由測試系統(tǒng)中非隨機(jī)因素引起的誤差。

系統(tǒng)誤差的來源包括測量設(shè)備的基本誤差、偏離測試條件要求所產(chǎn)生的測試條件誤差、測量理論和方法不完善所帶來的理論誤差和方法誤差及試驗(yàn)人員測量技術(shù)不熟練或其他主觀原因造成的人員誤差等?？筛鶕?jù)測試系統(tǒng)的組成，逐個分析系統(tǒng)誤差的來源。

系統(tǒng)誤差是有規(guī)律的，這種規(guī)律體現(xiàn)在每一次具體的測量中。因此，通過試驗(yàn)找到這種規(guī)律之后，就可以對測定值進(jìn)行修正，以減小或消除系統(tǒng)誤差的影響。（2）按誤差的性質(zhì)分類2)過失誤差

由于測量工作中的錯誤、疏忽大意等原因引起的誤差，稱為過失誤差，又可以稱為“粗大誤差”。3)隨機(jī)誤差

即使在相同的條件下，對同一個參數(shù)重復(fù)地進(jìn)行多次測量，所得到的測量值也不可能完全相同。這時，測量誤差具有各不相同的數(shù)值與符號，這種誤差稱為隨機(jī)誤差，或稱偶然誤差。

在任何測量工作中，隨機(jī)誤差都是無法避免的。隨機(jī)誤差就其個體而言，是沒有規(guī)律、無法預(yù)先估計及不可控制的，但其總體卻符合統(tǒng)計學(xué)的規(guī)律，重復(fù)測量的次數(shù)越多，這種規(guī)律性就越明顯。因此，可以用概率統(tǒng)計的方法，計算隨機(jī)誤差給測量結(jié)果可能帶來的影響。（3）按誤差產(chǎn)生的原因分類1)測試?yán)碚撜`差

測試?yán)碚撜`差是指由于測量理論本身不夠完善引起的誤差。例如，在底盤測功機(jī)上做測試時，車輪在滾筒上滾動替代車輪在地面上滾動，產(chǎn)生車輪滾動的理論誤差。2)測試儀器誤差

測試儀器誤差是指由于儀器的結(jié)構(gòu)和制造不完善或調(diào)整、校正不當(dāng)或位感器的安裝位姿精度等原因引起的誤差。例如，傳感器在汽車上安裝，傳感器的坐標(biāo)與汽車坐標(biāo)間的誤差。

3)測試人員誤差

測試人員誤差是指由于測量者技術(shù)不熟練或受其他主觀因素引起的誤差。例如，駕駛員的駕駛水平與測試誤差有關(guān)，同一駕駛員及不同駕駛員操縱同一輛手動擋汽車換擋，均有換擋的時間誤差，且不可控制；主觀評價汽車的平順性也會因人而異，產(chǎn)生主觀評價誤差。（3）按誤差產(chǎn)生的原因分類4)被測對象誤差

被測對象誤差是指由于被測對象自身變化帶來的誤差。例如，汽車在冷態(tài)及熱態(tài)、跑合與未跑合、加潤滑油等保養(yǎng)前后均會帶來動力性、制動性等測試誤差。

5)測試環(huán)境誤差

環(huán)境誤差是指由于各種環(huán)境因素與要求的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)不一致而引起的測量裝置和被測量對象本身的變化所造成的誤差。例如，大氣的溫度、濕度、氣壓、風(fēng)向等變化引起測試的氣候環(huán)境誤差。

6)測試道路誤差

測試道路誤差是指由于測試道路引起的測試誤差。例如，道路有路面不平度并使汽車產(chǎn)生隨機(jī)振動，引起測試誤差；車輪在道路及滾筒上滾動，有滾動誤差；在汽車?yán)@樁試驗(yàn)中，有汽車運(yùn)動軌跡的誤差。3.測量誤差的表達(dá)方式

（1）絕對誤差

被測量參數(shù)的測定值與真實(shí)值之差為絕對誤差，見式(2-20)，可正可負(fù)。

（2）相對誤差

絕對誤差與真實(shí)值之比為相對誤差，通常用百分比表示，可正可負(fù)，即相對誤差（2-21）4.測試的精確度

（1）精密度

精密度是指對同一被測參數(shù)進(jìn)行多次重復(fù)測量，各測定值之間的接近程度。測量的精密度受隨機(jī)誤差控制。

（2）準(zhǔn)確度

準(zhǔn)確度是指對同一被測參數(shù)進(jìn)行多次重復(fù)測量，測量結(jié)果與被測參數(shù)的真實(shí)值之間的接近程度。測量的準(zhǔn)確度受系統(tǒng)誤差控制。

（3）精確度

精確度就是精密度與準(zhǔn)確度的綜合。測量工作就是希望得到精確度高的結(jié)果。a)高準(zhǔn)確度低精密度b）低準(zhǔn)確度高精密度c）高精確度

圖2-17精密度、準(zhǔn)確度和精確度三者之間的關(guān)系5.隨機(jī)誤差的正態(tài)分布規(guī)律

隨機(jī)誤差服從正態(tài)分布，其數(shù)學(xué)模型用概率密度函數(shù)描述為

隨機(jī)誤差具有以下特征：1)單峰性。2)對稱性。3)有限性。4)抵償性。（2-22）（2-23）a)正態(tài)分布曲線b）不同標(biāo)準(zhǔn)差的正態(tài)分布曲線

圖2-18隨機(jī)誤差的正態(tài)分布曲線6.等精密度測量的算術(shù)平均值與真實(shí)值的關(guān)系

對某個參數(shù)進(jìn)行n次等精密度測量，即得到

，

，…，

等n個測量值，根據(jù)式(2-20)，且考慮真實(shí)值只有一個，則有

，

，…，

。如以

表示測量值的算術(shù)平均值，即

進(jìn)一步得（2-24）

當(dāng)測量次數(shù)無限增加時，可使得

，此時，測量值的算術(shù)平均值就等于被測參數(shù)的真實(shí)值，即（2-25）（2-26）

測量值

與算術(shù)平均值

之差，稱為殘余誤差，簡稱殘差（或稱偏差），以

表示，則有6.等精密度測量的算術(shù)平均值與真實(shí)值的關(guān)系(2-27)

將各測量值的殘差值相加，再根據(jù)式(2-24)，可得(2-28)

可見，各測量值殘差的代數(shù)和等于零。殘差的這個性質(zhì)可用來檢查算術(shù)平均值的計算是否正確。7.汽車測試誤差的分析

（1）汽車測試誤差分析的意義

在汽車測試設(shè)計、過程中及獲得測試結(jié)果后，一定要進(jìn)行汽車測試誤差分析。如果不知道測試的誤差、精密度和準(zhǔn)確度，那么汽車測試結(jié)果將失去意義。

在測試設(shè)計中，進(jìn)行測試誤差分析，是要防止、避免較大的理論誤差，在測試?yán)碚撝笇?dǎo)下，選擇合適的測試方法和儀器，制定高精度的測試方案，為高精度的汽車測試打下理論和設(shè)計基礎(chǔ)。

在測試過程中，進(jìn)行測試誤差分析，是要保證測試過程的正確，正確使用測試儀器，減小測試過程中的操作誤差，防止、避免測試過程中的過失誤