汽车试验学复习课课件

汽车试验学复习课汽车试验学复习课 201506-17 手工生产阶段的汽车试验技术手工生产阶段的汽车试验技术 在早期的手工生产阶段，由于汽车产品的产量在早期的手工生产阶段，由于汽车产品的产量小，人们对其性能和质量的要求不高，因此汽车试小，人们对其性能和质量的要求不高，因此汽车试验工作亦处在一种较为原始的状态。汽车试验的主验工作亦处在一种较为原始的状态。汽车试验的主要方法是要方法是操作体验和主观评价操作体验和主观评价。尽管如此，汽车试。尽管如此，汽车试验工作仍受到制造者和用户的普遍重视，任何一辆验工作仍受到制造者和用户的普遍重视，任何一辆汽车在出厂之前都要汽车在出厂之前都要开到道路上去试试开到道路上去试试；用户在购；用户在购买之前大多也要买之前大多也要上车体验一番上车体验一番；汽车制造商不时还；汽车制造商不时还会举行一些会举行一些展示汽车性能的比赛活动展示汽车性能的比赛活动 。大批生产阶段的汽车试验技术 二十世纪初，福特在二十世纪初，福特在伊利伊利惠特尼发明汽车惠特尼发明汽车“标准化部件标准化部件”的基础上的基础上发明的发明的“汽车流水生产线汽车流水生产线”的建成便的建成便宣告汽车大批量生产阶段的开始宣告汽车大批量生产阶段的开始。随。随之而来的之而来的汽车使用可靠性、寿命及性能方面的问题日渐突出汽车使用可靠性、寿命及性能方面的问题日渐突出。为了使。为了使“流流水生产水生产”方式所带来的高效率、低成本得以充分发挥，各汽车生产厂商便方式所带来的高效率、低成本得以充分发挥，各汽车生产厂商便开始了开始了大量的有关材料、工艺、可靠性、寿命、磨损及性能等诸多方面的大量的有关材料、工艺、可靠性、寿命、磨损及性能等诸多方面的试验研究，并推动了汽车标准化工作的长足进步试验研究，并推动了汽车标准化工作的长足进步。在此期间的汽车试验除。在此期间的汽车试验除借助于其它行业比较成熟的技术和方法外，也借助于其它行业比较成熟的技术和方法外，也逐渐形成了汽车行业自己的逐渐形成了汽车行业自己的试验研究体系，研究出了具有行业特色的试验方法，开发出了符合行业发试验研究体系，研究出了具有行业特色的试验方法，开发出了符合行业发展要求的试验仪器设备，如整车转鼓试验台、发动机性能试验台架、研究展要求的试验仪器设备，如整车转鼓试验台、发动机性能试验台架、研究汽车空气动力学的试验风洞、各总成部件的闭式试验台及疲劳试验台等。汽车空气动力学的试验风洞、各总成部件的闭式试验台及疲劳试验台等。在此阶段，道路试验亦得到了足够的重视，在此阶段，道路试验亦得到了足够的重视，汽车试验场在有实力的大公司汽车试验场在有实力的大公司开始建设开始建设。尽管当时汽车试验的规模不大、范围不是很广、试验设备比较。尽管当时汽车试验的规模不大、范围不是很广、试验设备比较简单，除少数汽车生产厂家拥有试验场外，汽车的道路试验多在一般公路简单，除少数汽车生产厂家拥有试验场外，汽车的道路试验多在一般公路上进行，但上进行，但汽车试验工作的基本方法是在这一时期形成的，且为后期的发汽车试验工作的基本方法是在这一时期形成的，且为后期的发展打下了良好的基础展打下了良好的基础 。精益生产阶段的汽车试验技术 精益生产阶段始于上个世纪精益生产阶段始于上个世纪6060年代，以日本丰田生产方式年代，以日本丰田生产方式的创立为标志。精益生产方式的突出特点是的创立为标志。精益生产方式的突出特点是“以最少的投入，以最少的投入，产出尽可能多的和最好的产品产出尽可能多的和最好的产品”。最好的产品包括两个方面的。最好的产品包括两个方面的含意，即：含意，即：1 1、性能质量要最好；性能质量要最好；2 2、产品技术领先产品技术领先。欲做到这。欲做到这些，显然离不开汽车试验研究的支持。自精益生产阶段开始，些，显然离不开汽车试验研究的支持。自精益生产阶段开始，世界各大汽车公司便开始世界各大汽车公司便开始投巨资大规模建设汽车实验室和汽车投巨资大规模建设汽车实验室和汽车试验场试验场。国际上有影响的大公司几乎无一例外地都拥有自己的。国际上有影响的大公司几乎无一例外地都拥有自己的汽车试验场。一些跨国大公司长年都有数百辆整车在汽车整车汽车试验场。一些跨国大公司长年都有数百辆整车在汽车整车实验室及汽车试验场进行试验，各总成部件的试验规模亦相当实验室及汽车试验场进行试验，各总成部件的试验规模亦相当大。图大。图1-11-1是国外某汽车公司整车试验室的一角，其试验规模是国外某汽车公司整车试验室的一角，其试验规模可见一斑。可见一斑。现代生产阶段的汽车试验技术 自上世纪自上世纪8080年代起，美国人经十多年的努力创立起来了现代生产方式，年代起，美国人经十多年的努力创立起来了现代生产方式，其核心思想是：通过合理利用资源与优化内部管理、有效控制库存与流动其核心思想是：通过合理利用资源与优化内部管理、有效控制库存与流动资金占用、缩短生产周期和降低成本、灵活快速地响应市场变化、最终达资金占用、缩短生产周期和降低成本、灵活快速地响应市场变化、最终达到全面提升企业竞争力与获得最大利润等目的。到全面提升企业竞争力与获得最大利润等目的。美国人进行了大量的各类美国人进行了大量的各类试验，从某种意义上讲现代生产方式的建立过程就是一个需进行各类大量试验，从某种意义上讲现代生产方式的建立过程就是一个需进行各类大量试验的过程，如试验的过程，如内部拉动计划的制定、标准化的实施与持续改进、新产品内部拉动计划的制定、标准化的实施与持续改进、新产品的开发与试制、新车型上线生产的工艺调整与验证、产品质量控制等都需的开发与试制、新车型上线生产的工艺调整与验证、产品质量控制等都需要试验的直接帮助要试验的直接帮助；此外，要想上述各类工作能有效而精准的执行，就必；此外，要想上述各类工作能有效而精准的执行，就必须研究、更新更有效的试验方法和试验用仪器设备，如此便有效地推动了须研究、更新更有效的试验方法和试验用仪器设备，如此便有效地推动了汽车试验研究的发展。如大量效率更高、功能更强、精度更高的试验仪器汽车试验研究的发展。如大量效率更高、功能更强、精度更高的试验仪器就是在最近些年研究出来的。就是在最近些年研究出来的。发动机快速高效的标定系统、可进行汽车整发动机快速高效的标定系统、可进行汽车整车各项性能试验的多功能虚拟仪器系统等车各项性能试验的多功能虚拟仪器系统等就是其中之一。就是其中之一。汽车试验的分类汽车试验的分类 任何一款全新开发的汽车产品，从设计构思到任何一款全新开发的汽车产品，从设计构思到市场化的产品开发全过程中，试验费约占全部开发市场化的产品开发全过程中，试验费约占全部开发费的费的1/31/3以上，其试验项目累计达千余项。为了帮以上，其试验项目累计达千余项。为了帮助读者了解如此复杂的汽车试验内容，下面介绍三助读者了解如此复杂的汽车试验内容，下面介绍三种常见的分类方法。种常见的分类方法。按试验特征分类按试验特征分类 按试验对象分类按试验对象分类 按试验目的分类按试验目的分类 按试验特征分类按试验特征分类n室内台架试验室内台架试验n汽车试验场试验汽车试验场试验 n室外地道路试验室外地道路试验 室内台架试验室内台架试验 室内台架试验的重要特征在于，试验不受环境室内台架试验的重要特征在于，试验不受环境的影响，且可的影响，且可2424小时不停地进行，如此它特别适合小时不停地进行，如此它特别适合于汽车性能的对比试验和可靠性、耐久性试验。室于汽车性能的对比试验和可靠性、耐久性试验。室内台架试验的突出特点是试验效率高。室内台架试内台架试验的突出特点是试验效率高。室内台架试验不仅适用于汽车的总成部件，也适用于汽车整车。验不仅适用于汽车的总成部件，也适用于汽车整车。汽车试验场试验汽车试验场试验 汽车试验场试验越来越受到汽车界的重视，其汽车试验场试验越来越受到汽车界的重视，其原因是汽车试验场上可以设置各种不同的路面，如扭原因是汽车试验场上可以设置各种不同的路面，如扭曲路面、比利时砌石路面、高速环道、汽车性能试验曲路面、比利时砌石路面、高速环道、汽车性能试验专用跑道等。在汽车试验场上可在不受道路交通影响专用跑道等。在汽车试验场上可在不受道路交通影响的情况下完成汽车各项性能试验，尤其是汽车的可靠的情况下完成汽车各项性能试验，尤其是汽车的可靠性、耐久性试验及环境适应性试验。由于在汽车试验性、耐久性试验及环境适应性试验。由于在汽车试验场上可以进行高强化水平的试验，因此可以大大地缩场上可以进行高强化水平的试验，因此可以大大地缩短试验周期。短试验周期。室外道路试验室外道路试验 汽车产品最终都要交到用户手中到不同气候、汽车产品最终都要交到用户手中到不同气候、不同交通状况的地区、不同道路条件的各种路面上行不同交通状况的地区、不同道路条件的各种路面上行驶。要想汽车的各项性能都能满足实际使用要求，就驶。要想汽车的各项性能都能满足实际使用要求，就必须到实际的道路上进行考核。因此，任何一种新开必须到实际的道路上进行考核。因此，任何一种新开发出来的汽车产品都必须要经历室内的台架试验、汽发出来的汽车产品都必须要经历室内的台架试验、汽车试验场试验及室外道路试验这一复杂的试验过程。车试验场试验及室外道路试验这一复杂的试验过程。由于试验场试验和室外道路试验均在道路由于试验场试验和室外道路试验均在道路上进行，因此业内常将二者统称为道路试验。上进行，因此业内常将二者统称为道路试验。按试验对象分类按试验对象分类 按试验对象的不同，汽车试验可分为整车试验、按试验对象的不同，汽车试验可分为整车试验、总成与大系统试验、零部件试验三大类。总成与大系统试验、零部件试验三大类。汽车由若干个不同的总成、数万个零部件组汽车由若干个不同的总成、数万个零部件组成。要想制造出性能优良的整车，就必须确保每一个成。要想制造出性能优良的整车，就必须确保每一个零部件及各大总成的质量。但在此需特别指出的是，零部件及各大总成的质量。但在此需特别指出的是，即使全部用质量上乘的汽车零部件不等于就一定能组即使全部用质量上乘的汽车零部件不等于就一定能组装出性能优良的汽车整车。由此可见，不仅汽车整车装出性能优良的汽车整车。由此可见，不仅汽车整车应进行全面而苛刻的试验，汽车零部件及各大总成均应进行全面而苛刻的试验，汽车零部件及各大总成均应进行大量的各类试验。应进行大量的各类试验。按试验目的分类按试验目的分类 按试验目的的不同，汽车试验可分为质检试验、新产品定型试验和科研试验三类。汽车试验有各种各样不同的目的，围绕着如何保证汽车产品质量所开展的试验称为质量检查试验，质量检查试验，简称质检试验；简称质检试验；以考核新开发的汽车产品是否符合设计要求及考核其是否满足汽车法规为目的的试验称为新产品定型试验；新产品定型试验；为了推进汽车的技术进步所开展的各项试验，如汽车新产品、新结构、新技术、新材料、新工艺等的试验以及汽车试验新方法的探索性试验统称为科研试验科研试验。各类试验的关系各类试验的关系 对于汽车试验而言，无论是何种试验对象（整对于汽车试验而言，无论是何种试验对象（整车、总成、零部件），还是哪种试验目的（质检、定车、总成、零部件），还是哪种试验目的（质检、定型、科研），通常均需进行室内台架试验、汽车试验型、科研），通常均需进行室内台架试验、汽车试验场试验和室外的道路试验，其试验顺序是：先进行室场试验和室外的道路试验，其试验顺序是：先进行室内台架试验，若台架试验达到了相关要求则进行试验内台架试验，若台架试验达到了相关要求则进行试验场试验，试验场试验的结果符合相关要求后，在汽车场试验，试验场试验的结果符合相关要求后，在汽车产品正式投放市场之前，必须要进行道路适应性试验产品正式投放市场之前，必须要进行道路适应性试验。汽车总成及零部件的试验场试验无法独立进行，必。汽车总成及零部件的试验场试验无法独立进行，必须将其装在整车上试验；汽车总成及零部件室内台架须将其装在整车上试验；汽车总成及零部件室内台架试验均利用专用总成部件试验台架独立进行试验。试验均利用专用总成部件试验台架独立进行试验。汽车试验技术与设备汽车试验技术与设备 汽车试验方法汽车试验方法 谈到汽车试验方法，人们很容易想到国家及行业谈到汽车试验方法，人们很容易想到国家及行业标准。事实上国家及行业标准所涉及的试验内容只是其中很标准。事实上国家及行业标准所涉及的试验内容只是其中很少的一部分。汽车试验的内容很广，它包括：少的一部分。汽车试验的内容很广，它包括：探索性试验探索性试验；新结构的原理试验新结构的原理试验；获取原始控制数据的标定试验获取原始控制数据的标定试验；为产品、为产品、结构改进提供支持的功能试验结构改进提供支持的功能试验；产品、工艺的验证试验产品、工艺的验证试验；整；整车及总成部件的可靠性、耐久性试验；车及总成部件的可靠性、耐久性试验；产品质量控制试验产品质量控制试验等。等。关于汽车试验方法的发展，主要表现在如下两个方面。关于汽车试验方法的发展，主要表现在如下两个方面。试验内容逐年增加试验内容逐年增加 试验方法不断更新试验方法不断更新 试验内容逐年增加试验内容逐年增加n 为了满足人们对汽车日益增加的各项要求，为了满足人们对汽车日益增加的各项要求，需要不断的增加试验项目和试验内容；需要不断的增加试验项目和试验内容；n 汽车功能的扩展，各种新结构、新技术汽车功能的扩展，各种新结构、新技术在汽车上的应用亦需要增加试验内容。在汽车上的应用亦需要增加试验内容。试验方法的不断更新u高等级公路及高速公路的发展带来了汽车行高等级公路及高速公路的发展带来了汽车行驶速度的显著提高，需要更新试验方法；驶速度的显著提高，需要更新试验方法；u汽车法规的日渐严格，需要更新试验方法；汽车法规的日渐严格，需要更新试验方法；u人们对汽车要求的日益提高，需要更新试验人们对汽车要求的日益提高，需要更新试验方法；方法；u试验技术的进步也会带来试验方法的变化。试验技术的进步也会带来试验方法的变化。汽车试验仪器设备汽车试验仪器设备 为了适应试验方法的变化，不可避免地为了适应试验方法的变化，不可避免地会有更多更新的汽车试验用仪器设备推出；为会有更多更新的汽车试验用仪器设备推出；为了提高试验精度和降低试验成本，必须有功能了提高试验精度和降低试验成本，必须有功能更强、精度更好、效率更高的仪器设备源源不更强、精度更好、效率更高的仪器设备源源不断地取代传统的、落后的设备。汽车试验用仪断地取代传统的、落后的设备。汽车试验用仪器设备发展的重要特征是：器设备发展的重要特征是：自动化程度越来越高 现代汽车试验用仪器设备的开发，不仅包括现代汽车试验用仪器设备的开发，不仅包括仪器设备自身的结构和功能，而且还包括对被仪器设备自身的结构和功能，而且还包括对被测对象进行操控的内容。对于这类仪器设备，测对象进行操控的内容。对于这类仪器设备，不仅不仅仪器设备自身的操作控制已完全实现了自仪器设备自身的操作控制已完全实现了自动化动化，而且对于许多试验项目而言，而且对于许多试验项目而言，试验中的试验中的车辆或总成部件也已由计算机自动操控车辆或总成部件也已由计算机自动操控。功能集成功能集成 一机多功能一机多功能 如近几年开发的汽车道路试验仪器如近几年开发的汽车道路试验仪器彻底改变了过去一项性能一套仪器的传统。彻底改变了过去一项性能一套仪器的传统。现在一套仪器几乎可以完成所有的道路试验现在一套仪器几乎可以完成所有的道路试验项目。项目。将不同功能的仪器设备进行合理的组合，将不同功能的仪器设备进行合理的组合，使之构成一个多功能的汽车试验系统使之构成一个多功能的汽车试验系统 该系统包括汽车车轮定位参数检测、整车性能该系统包括汽车车轮定位参数检测、整车性能测试、带测试、带ABSABS的制动性能测试、发动机控制系统检的制动性能测试、发动机控制系统检测、发动机预热测试和发动机的调试等功能。该系测、发动机预热测试和发动机的调试等功能。该系统由计算机集中控制，如此可大大的提高仪器设备统由计算机集中控制，如此可大大的提高仪器设备的工作效率、降低试验成本。的工作效率、降低试验成本。在实验室再现各种试验环境在实验室再现各种试验环境 为了全面了解各种不同使用环境对汽车整为了全面了解各种不同使用环境对汽车整车及零部件各项性能的影响，一些跨国汽车公车及零部件各项性能的影响，一些跨国汽车公司都建有可再现不同使用环境的实验室。司都建有可再现不同使用环境的实验室。高精度、高效率 为了满足日益严格的汽车排放法规要求，最大限度地保为了满足日益严格的汽车排放法规要求，最大限度地保护驾驶员及乘客的安全、尽可能地提高汽车的乘坐舒适性，护驾驶员及乘客的安全、尽可能地提高汽车的乘坐舒适性，继发动机采用电脑控制系统之后，汽车其它各大总成已逐渐继发动机采用电脑控制系统之后，汽车其它各大总成已逐渐开始采用电脑控制技术。电脑控制的依据除来自于各种不同开始采用电脑控制技术。电脑控制的依据除来自于各种不同传感器提供的汽车各总成部件工作状况的信息外，更主要的传感器提供的汽车各总成部件工作状况的信息外，更主要的是，还需在实验室对电脑控制的汽车总成进行大量的试验，是，还需在实验室对电脑控制的汽车总成进行大量的试验，以采集电控所需的大量数据，只有这样才能保证电脑高精度以采集电控所需的大量数据，只有这样才能保证电脑高精度地控制汽车各总成部件工作。这种在实验室采集控制所需信地控制汽车各总成部件工作。这种在实验室采集控制所需信息的过程称为息的过程称为“标定标定”。由于标定的内容十分复杂且精度要。由于标定的内容十分复杂且精度要求亦很高，因此求亦很高，因此“标定标定”所需的时间一般都很长，所用仪器所需的时间一般都很长，所用仪器设备通常都比较复杂。设备通常都比较复杂。测试系统的静态特性测试系统的静态特性n测试系统的静态特性静态特性：若被测量不随时间而变或随时间缓变若被测量不随时间而变或随时间缓变时，系统的输出与输入之间的关系时，系统的输出与输入之间的关系。其数学表达式为：式中：系统的输出（测试结果）；系统的输入（被测量）；与系统相关的常数。若 ，则表示，即使没有输入仍有输出，即当 时 ，称为测试系统的零点漂移称为测试系统的零点漂移。显然测试系统不应存在零点漂移。理想的静态测试系统理想的静态测试系统 对于任何一个测试系统，若除 外，其它常数 均为零，则测试系统的输出与输入的关系最为简单，是人们追求的目标。所以常将 称为理想系统理想系统，它是一种没有零点漂移的线性系统一种没有零点漂移的线性系统。评价测试系统静态特性的指标有：灵敏度灵敏度、分辨分辨率率、重复性重复性、漂移漂移、回程误差回程误差和线性度线性度等。灵敏度灵敏度 输入量的增量输入量的增量 所引起输出量所引起输出量 变化的变化的大小，称为灵敏度大小，称为灵敏度，用E表示，即：对于非线性系统，灵敏度就是静态特性曲线上各点的斜率。当测试系统输出与输入的量纲相同时，显然灵敏度E E反映的是输出量与输入量的倍数关系，故将其称为放大倍数放大倍数。分辨率分辨率 测试系统能测量到最小输入量变化的能力，即测试系统能测量到最小输入量变化的能力，即能引起输出量发生变化的最小输入变化量能引起输出量发生变化的最小输入变化量，用 表示。由于测试系统在全量程范围内,各测量区间的 不一定总是相等，因此常用全量程范围内最大的常用全量程范围内最大的 即即 来表示来表示。重复性重复性 重复性是指用同一测试系统在相同的测试条件重复性是指用同一测试系统在相同的测试条件下对同一被测量进行多次测量，其各次测试结果的下对同一被测量进行多次测量，其各次测试结果的接近程度接近程度。重复性的好坏，在很大程度上反映了测反映了测量结果中随机误差的大小量结果中随机误差的大小。换言之，随机误差大，则测试结果的重复性就差。回程误差回程误差 回回程程误误差差又又称称迟迟滞滞性性。在测试过程中，经常会出现正向输入（输入由小到大）所得到的输出规律与反向输入（输入由大到小）系统的输出规律不一致（图2-3），二二者者之之差差称称为为回程误差回程误差。图2-3 回程误差 线性度线性度 线性度是指定度曲线偏离理想直线的程度线性度是指定度曲线偏离理想直线的程度。常用定度曲线与理想直线的最大偏差与测试系统量程之比来表示，即：式中：线性度；定度曲线与理想直线的最大偏差；测试系统的量程。漂移漂移 漂移漂移有两类，即有两类，即零点漂移零点漂移和和灵敏度漂移灵敏度漂移。无论是哪种漂移，。无论是哪种漂移，常都是由温度的变化及元器件性常都是由温度的变化及元器件性能的不稳定所引起。图能的不稳定所引起。图2-42-4是零点是零点漂移和灵敏度漂移的示意图。对漂移和灵敏度漂移的示意图。对于一般的测试系统，灵敏度越高，于一般的测试系统，灵敏度越高，则测量范围越小，稳定性亦相对则测量范围越小，稳定性亦相对较差，即漂移亦相对较明显。较差，即漂移亦相对较明显。图2-4 漂移 测试系统的动态特性测试系统的动态特性 输输入入量量随随时时间间变变化化时时，输输出出随随输输入入变变化化的的规规律律，称称为为系系统统的动态特性的动态特性。在输入变化时，人们所测得的输出量不仅受到研究对象（如汽车）动态特性影响，而且还受到测试系统动态特性的影响。如进行汽车行驶平顺性试验，在测试条件完全相同的情况下，用同一仪器系统，对汽车不同位置的测试，其结果均不相同；用两种完全相同的仪器对汽车同一部位的测试，其结果也不可能完全相同。前面述及，为了获得准确的测试结果，希望所组成的仪器希望所组成的仪器系统是线性的系统是线性的，其原因是：只有线性系统才便于用数学方只有线性系统才便于用数学方法对其进行处理法对其进行处理；在动态测试中，非线性校正比较困难在动态测试中，非线性校正比较困难。线性系统的微分方程线性系统的微分方程式中：系统的输入；系统的输出；和 与系统结构参数有关的常数。动态系统的性质动态系统的性质n叠加性叠加性n比例性比例性n微分性微分性n积分性积分性n频率保持性频率保持性频率保持性的作用频率保持性的作用n 可可以以利利用用线线性性系系统统的的频频率率保保持持特特性性消消除除干干扰扰。若已知某线性系统输入的频率，则该系统输出的频率必然与之相同，显然，其它频率的信号就是来自外界的干扰噪声；n 可可以以利利用用线线性性系系统统的的频频率率保保持持性性判判断断系系统统的的属属性性。对于一个未知系统，若输出的频率与输入的频率相同，则该系统一定是一线性系统。系统的传递函数系统的传递函数 若线性系统的初始条件为零，即当 时，则对线性系统微分方程（2-5）拉氏变换的结果为：将输出的拉氏变换与输入拉氏变换的比值称为系统的传递函数，常用 表示，即：工程中的测试系统一般均为稳定系统，其传递函数分母中S的幂次总是高于分子中S的幂次，因此，分母中S的幂次n代表微分方程的阶数。所对应的系统分别称为一阶系统，二阶系统，三阶系统，。传递函数的特点传递函数的特点：1 1、传递函数中没有函数中没有输入，即入，即它与系它与系统的的输入无关入无关；2、它是由适合任何线性系统的微分方程(2-5)所得到的，因此它适合于各它适合于各类系系统，如：电系统、机械系统及机、电混合系统等。复杂系统的传递函数复杂系统的传递函数n串联系统的传递函数串联系统的传递函数 图2-5是 和 组成的串连系统，设其传递函数为 ，由传递函数的定义可得：图2-5 串联系统 推而广之，由n个子系统串连在一起的大系统，其传递函数为：并联系统的传递函数并联系统的传递函数 图2-6是一并联系统，其传递函数H(s)为:对于n个子系统并联组成的系统，其传递函数为：图2-6 并联系统 闭环系统的传递函数闭环系统的传递函数 图图2-72-7是两个子系统是两个子系统 和和 组成的闭环系统，该系组成的闭环系统，该系统的传递函数为：统的传递函数为：(2-15)图2-7 闭环系统 (2-16)(2-17)(2-18)将式(2-16)、(2-17)、(2-18)代入式(2-15)并整理得：(2-19)测试系统的动态响应测试系统的动态响应 研究系统动态特性的目的就在于要深入地了解测试系统的动态响应（即输出），因为测测试试系系统统的的输输出出才才是是我我们们进进行行试验所要得到的结果试验所要得到的结果。对于任何一个测试系统，若输入（也称激励）不同，则输出（响应）亦必然不同。为了便于分析又能全面地了解系统的动态响应，人们常利用正弦、阶跃、脉冲等输入来研究系统的动态响应。n测试系统的频率响应测试系统的频率响应 n测试系统的阶跃响应测试系统的阶跃响应 n测试系统的单位脉冲响应测试系统的单位脉冲响应 n测试系统的单位斜坡响应测试系统的单位斜坡响应 测试系统的频率响应测试系统的频率响应 若系统的输入是一个正弦函数（常幅简谐函数），对于线性系统而言，系统的输出一定是同频率、定幅、相位差为 的正弦函数。而且其输出与输入的幅值比相位差正好等于频率响应函数，即：(2-24)式中：、分别为输入和输出的幅值；输出与输入的相位差。所以，人们常将输入入为正弦函数的系正弦函数的系统输出与出与输入富氏入富氏变换的的比称比称为频率响率响应。幅频特性和相频特性幅频特性和相频特性 频率响应函数的模 和相角 均是频率的函数，在工程上常将其分别称为幅幅频频特特性性和相相频频特特性性。在直坐标图上画出的 和 曲线分别称为幅幅频频特特性性曲曲线线和相相频频特特性性曲曲线线。对于动态系统，为了表达上方便，常将 和 画在对数坐标中，从而便可得到曲曲线线 和和 曲曲线线，二二者者统统称称为伯德（为伯德（BodeBode）图）图，如图2-8所示。图2-8 一阶系统伯德图 (a)曲线 （b）曲线奈奎斯特图奈奎斯特图 将将频频率率响响应应函函数数的的实实部部 和和虚虚部部 分分别别作作为为横横坐坐标标和和纵纵坐坐标标，画画出出它它们们随随 的的变变化化曲曲线线，称称为为奈奈奎奎斯斯特特（NyquistNyquist）图图，如图2-9所示。图中，自坐标原点到曲线上某一频率点所作的矢量长度便是该频率点的幅值 ，该矢量与横坐标的夹角便是相角 。图2-9 一阶系统的奈奎斯特图二阶系统的频率响应函数二阶系统的频率响应函数 若式（2-5）中除了 、和 不为零外，其它各系数均为零，则有：（2-33）图2-11 实际的二阶系统（a）机械振动系统 （b）RLC电路 该系统的微分方程为：（2-34）（2-35）式中：m系统的质量；C系统的阻尼系数；K系统的刚度；R、L、C电阻、电感、电容。比较式（比较式（2-342-34）和式（）和式（2-352-35）不难发现任一的二阶系统和由弹簧、质）不难发现任一的二阶系统和由弹簧、质 量、阻尼组成的机械振动系统具有型式相同的数学模型量、阻尼组成的机械振动系统具有型式相同的数学模型。为了便于分析二 阶系统的特征，在此借用机械振动的概念,令 、并将其代入式（2-34）整理得：(2-36)对式(2-36)作拉氏变换，便得到二阶系统的传递函数，即：(2-37)若系统的输入 ，则可得到二阶系统的频率响应函数 。（2-38）式中：系统的固有频率，；系统阻尼比，或称相对阻尼系数，；系统振动的圆频率。由式（238）可得到二阶系统的幅频特性和相频特性，即：（2-39）（2-40）图2-12 二阶系统的幅频（a）,在 附近,，即当 时,系统产生共振；增大，减小；时，；的频率范围窄；，的频率范围宽。，过阻尼；，临界阻尼；，欠阻尼。图2-12 二阶系统的相频特性（b）,在 附近,即当 时,系统产生共振；此时,由 突然变为 ,对于欠阻尼系统，由于当 时，系统的输出与输入的相位差 ，因此可利用这一特点测定系统的固有频率。此测试系统固有此测试系统固有频率的方法称为频率共振法频率的方法称为频率共振法。测试系统的阶跃响应测试系统的阶跃响应 对对系系统统突突然然加加载载或或突突然然卸卸载载均均属属阶阶跃跃输输入入。阶跃输入信号是一种常见的基本信号，其输入方式既简便易行，又能充分揭示系统的动态特性。阶跃输入信号的函数表达式为：t0 t0 (2-41)式中：A阶跃幅值，当A1时称为单位阶跃，工程测试中所谈到的阶跃响应，均是指在单位阶跃输入下，系统的响应。一阶系统的阶跃响应一阶系统的阶跃响应 单位阶跃函数x(t)的拉氏变换 ,将其代入一阶系统的传递函数式(2-29)并整理得：（2-42）对上式进行拉氏逆变换得一阶系统的阶跃响应函数 （2-43）在灵敏度归一化（K1）的情况下，常将系统的输出与输入之差定义为系统的动态误差，用 表示，即：(2-44)在t0点的切线斜率 ，据此，在系统参数未知的情况下，由一阶系统阶跃响应的实验曲线可确定其时间常数；t=4时，Y(t)=0.982，此时系统输入值与系统稳态响应值之差不足2。因此,工程上常将工程上常将t=0-4t=0-4时间段系统的输出称为时间段系统的输出称为瞬态瞬态，t t44时，认为系统已进入稳态时，认为系统已进入稳态。越小，系统进入稳越小，系统进入稳态所需的时间就短态所需的时间就短；反之，系统进入稳态的时间就长系统进入稳态的时间就长。图2-14 一阶系统的阶跃响应和动态误差曲线 a阶跃响应曲线 b动态误差曲线 二阶系统的阶跃响应二阶系统的阶跃响应 将单位阶跃函数的拉氏变换 代入二阶系统的传递函数(2-37)并整理得：（2-45）对上式进行拉氏逆变换得：(1)(=1)(2-46)(1)式中：相位差，。测试系统的动态误差为：（2-47）由式(2-46)和(2-47)知,当测试系统的响应时间 时，动态误差 ，即测试系统没有稳态误差（这一结论对于振动和噪声的测试十分有用）。但系统的响应在很大程度上决定于阻尼比和固有频率,如图(2-15)所示。系统固有频率 越高,系统的响应越快。阻尼比直接影响响应的超调量和振荡次数。当阻尼比=0时,响应的超调量为100,系统持续振荡而达不到稳态；当01时,随着的增大,响应的超调量和振荡次数逐渐减少；当=0.6-0.8时,响应的最大超调量约为2.510，系统达到稳态（动态误差52）所需的时间最短，约为 。这就是许多测试系统在设计时，取=0.6-0.8的重要原因之一；当时，系统蜕化为两个一阶系统的串联，此时系统虽无超调量（无振荡），但仍需要较长的时间才能达到稳态。上述结论与二阶系统的频率响应应完全相同。图2-15 二阶系统的阶跃响应测试系统的单位脉冲响应测试系统的单位脉冲响应 单位脉冲函数的表达式为：（2-48），。因此，当测试系统的输入为 时，其输出的拉氏变换和富氏变换分别为：（2-49）（2-50）系统的输出或称系统的单位脉冲响应为：（2-51）（2-52）即：系统的单位脉冲响应函数系统的单位脉冲响应函数 与传递函数与传递函数H(s)H(s)及频率响应及频率响应函数函数H(jw)H(jw)互为拉氏变换对和富氏变换对互为拉氏变换对和富氏变换对。测试系统的单位斜坡响应测试系统的单位斜坡响应 单位斜坡函数是单位阶跃函数的积分。对式(2-43)和(2-46)进行积分得到一阶和二阶系统斜坡响应函数：(2-55)式中：无论是一阶系统还是二阶系统，斜坡响应无论是一阶系统还是二阶系统，斜坡响应y(t)总是滞后于输入总是滞后于输入x(t)一段时间，即便是系统进入稳态，仍存在动态误差一段时间，即便是系统进入稳态，仍存在动态误差。测试系统动态特性的试验测定测试系统动态特性的试验测定从前面几节的学习中我们了解到，欲对一个实际的测试系统有一个全面而深入的了解，需要知道系统的动态特性。那么对于由被测对象的汽车和试验仪器组成的实际测量系统，以及测试系统中各个不同的环节(如:汽车本体、测试仪器）的动态特性如何获取呢？这便是本节将要重点讨论的问题。获取测试系统动态特性的办法有很多种，在此着重介绍频率响应法和脉冲响应法。n频率响应法 n脉冲响应法频率响应法频率响应法由线性系统的频率保持特性知，若系统的输入是一常幅简谐波，则系统的输出一定是一个同频率、定幅、相位差为的简谐波。若给系统一系列不同频率单位幅值的简谐波输入，即：测出系统与之对应的输出为在坐标纸上分别绘出输出的幅值曲线和曲线即为系统的幅频特性曲线和相频特性曲线。然后再利用后面章节将要介绍的一元非线性回归分析，便可得到测试系统的幅频特性和相频特性，系统的频率响应函数为:（2-60）频率响应法求测试系统动态特性的缺点是既麻烦又费时。因为要想得到频率响应函数 ，需对系统进行一系列不同频率的谐波输入，待系统稳定后，测出与之对应的一系列的输出。因此这种方法可行，但并不常用。脉冲响应法脉冲响应法由前面的分析知，脉冲相应函数h（t）与频率相应函数正好是一富氏变换对时，即：(2-61)（2-62）由此可见，若给测试系统一单位脉冲 输入，记录下系统的输出 h(t),然后对h(t)进行富氏逆变换,便可得到系统的频率响应函数 。目前各类谱分析设备基本上都具有此分析功能。比较频率响应法和脉冲响应法不难发现，脉冲响应法比频率响应法更简单易行。但需指出的是，在工程实际中，标准的单位脉冲是不存在的。但给系统以作用时间小于 的冲击输入，即可近似地认为是单位脉冲输入。测试系统的负载效应测试系统的负载效应汽汽车车试试验验用用仪仪器器系系统统常常由由传传感感器器、放放大大器器、信信号号调调制制解解调调器器、滤滤波波器器及及信信号号处处理理设设备备等等组组成成。所谓测试系统中的负载是相对前一级设备而言的，即后后一一级级的的设设备备是是前前一一级级设设备备的的负负载载。如放大器是传感器的负载，信号处理设备是滤波器的负载。在汽车测试过程中，人们都希望被测物理量能原封不动地被传感器所感知，且经过一系列中间设备（如放大器、调制解调器等）完全不失真地传给信号处理设备。但事实往往并非如此，信信号号在在多多级级设设备备的的交交换换中中，不不可可避避免免地地会会发发生生一些变化，这种现象被称为测试系统的负载效应一些变化，这种现象被称为测试系统的负载效应。负载效应这一名词来自于电路系统，其本意是电路的后级与前级相连时，由于后级阻抗的影响而带来系统阻抗变化的一种效应。图2-22是汽车试验中的一个最典型的例子，尽管加速传感器、非接触式五轮仪及数据记录设备的质量、和与汽车的总质量相比是一个较小的量，但、和的存在不可避免的会改变汽车的振动特性。图2-22 简化的汽车振动模型汽车总质量 ；、和 加速度传感器、五轮仪和数据记录设备的质量；前后轮的刚度；前后车轮的阻尼；前后悬架的刚度；前后悬架的阻尼。试验系统的不失真测量试验系统的不失真测量关于测试系统的失真问题，主要反映在动态测试系统中，关于静态测量，无论系统多么复杂，由式(2-1)知，若忽略测试误差和漂移的影响，输入与输出之间存在一一对应的关系，不存在失真的问题。然而对于动态系统，由前面对各种典型输入下系统的响应的分析知，当系统进入稳态后系统的动态误差才很小可以忽略，即才可以认为测试结果没有失真。显然，对于任何内容的汽车试验，都是不允许失真存在的。那么如何才能解决动态测试过程中的失真问题呢？这正是本节所要重点研究的内容。下面用汽车试验的实例来讨论测试系统的不失真问题。汽车的振动和噪声测试汽车的振动和噪声测试汽车振动和噪声测试按其试验目的的不同，大致可分为如下几类即：（1）结结构构的的疲疲劳劳强强度度分分析析。（2）汽汽车车行行驶驶平平顺顺性性分分析析。（3）噪噪声声分分析析。（4）发动机工作时的爆振测量发动机工作时的爆振测量。对于前三类测试,为了避免失真,通常是待系统进入稳态（时间t 或t ）后才开始采集测试数据。系统达到稳态后，输出和输入的误差非常小，可以忽略。对于不能等到系统进入稳态后再取输出值的第四类测量，显然只能取输出的瞬态值进行分析，而瞬态值是存在较大动态误差的，对此如何处理呢？欲解决这一问题，我们需对测量的性质和测试目的进行分析。1、测试量的性质测试量的性质 发动机爆振燃烧是一种不正常的燃烧现象，爆振燃烧一旦发生，在燃爆振燃烧一旦发生，在燃烧室内就会产生高频率冲击波烧室内就会产生高频率冲击波，即爆振燃烧的重要特性在于，发动机缸体的振幅和振动频率均会产生突变振幅和振动频率均会产生突变。测试目的测试目的发动机工作时的爆振测量，其目的是对对发发动动机机的的燃燃烧烧状状况况（是是正正常常燃燃烧烧还还是是爆爆振振燃燃烧烧）给给出出一一种种判判断断，并并非非准确地测量其振动量（振幅和相位）的大小准确地测量其振动量（振幅和相位）的大小。通过对测试量的性质及测试目的的分析了解到，若安装在发动机缸体上的爆振传感器输出的振动加速度的幅值和频率突然显著增大，发动机便出现爆振燃烧；反之，发动机处于正常燃烧状态。通过对测试量的性质及测试目的的分析了解到，若若安安装装在在发发动动机机缸缸体体上上的的爆爆振振传传感感器器输输出出的的振振动动加加速速度度的的幅幅值值和和频频率率突突然然显显著著增增大大，发发动动机机便便出出现现了了爆爆振振燃燃烧烧；反反之之，发发动动机机处处于于正正常常燃燃烧烧状状态态。即解决发动机爆振测量的方法是“状态判断状态判断”。速度、转速和位移的测量速度v和位移s 的关系是：（2-83）若将线位移s 换成角位移，式(2-83)就变成了角速度的计算式：（2-84）若将一旋转的物体沿半径方向剪开并展开，转动便变成为直线运动。由此可见，速速度度、转转速速和和位位移移的的测测量量，其其实实均均是是对对同同一一量量位位移移的的测测量量。如何实现速度、转速和位移的不失真测量呢？图2-25是两种典型的转速传感器。图2-25 转速传感器（a）霍尔式转速传感器 （b）磁阻式转速传感器1永磁铁 2、4信号盘 3霍尔元件 5磁阻式传感器发动机节气门位置的测量发动机节气门位置的测量发动机节气门位置是一个经常要变化的量，显然是动态测量问题。发动机节气门位置是发动机控制中必须的一个十分重要的量，对其测量是不允许失真的。如何做到这一点呢？其方方法法是是将将节节气气门门位位置置测测量量的的动动态态问问题题转转换换为为静静态态来来处处理理。由静态系统的数学模型知，静态测量是不存在失真的由静态系统的数学模型知，静态测量是不存在失真的。那么如何变动测量为静态测量呢？动态和静态原本没有一个严格的界限，若测试系统的响应频率远大于被测量的变化频率 ，即，则被测的动态量相对于测试系统而言，就是一个缓变量，即属于静态测试问题。发动机节气门位置传感器常用的型式主要是：电电位位器器式式和光光电电式节气门位置传感器。此此两两种种传传感感器器的的响响应应频频率率均均非非常常高高，而而节节气气门门位位置置的的变变化化频频率率较较低低。用电位器式或光电式传感器来测量节气门位置的变化，就相当于是一个静态测量，显然不会失真。由上述三例不难看出，解决动态测量中不失真测量问题没有一个完全的统一方法。试试验验对对象象、试试验验目目的的和和试试验验方方法法的的不不同同，解解决决不不失失真真测测量量问问题题的的措措施施亦亦各各不不相相同同。对对振振动动和和噪噪声声问问题题（除除系系统统动动态态特特征征测测定定和和分分析析之之外外）避避免免失失真真的的方方法法是是稳稳态态信信号号；对对速速度度、转转速速、位位置置和和位位移移量量测测量量解解决决失失真真问问题题的的方方法法常常是是将将被被测测量量转转换换为为脉脉冲冲数数的的读读取取；对对变变化化频频率率不不是是太太高高的的动动态态量量的的测测量量，常常用用的的方方法法是是选选用用固固有有频频率率很很高高的的仪仪器器对对其其进进行行测测量量，将将动动态态测测量量转转换换为为静静态态测测量量问问题题。由此可见解决动态测试中“失真”问题的常用方法有：（1）取取稳稳态态值值；（2）状态判断；（3）将被测量转换为脉冲数的读取（简称转转换换）；（4）变动态测量为静态测量（简称变换变换）。试验误差分析试验误差分析 为了使汽车试验工作能有一个满意的结果，希望能够十分准确的测出所有的被测量。然而，由于受测试仪器设备自身精度、测试条件等多种因素的影响，测试结果（又称测试值）与被测量的真实值（简称真值）不可避免地会存在一定的差异，这种差异称为测量误差。测试误差越小，即测试值越接近真实值，则说明测试的精度越高。由此可见，测试误差的大小是测试精度的反映。所以每当谈到精度往往不可避免地会涉及到误差；若能获知测试误差的大小，便能知道测试精度的高低。测试误差的分类测试误差的分类系统误差的消除系统误差的消除 由于产生系统误差的原因非常复杂，消除系统误差不可能有统一的方法，因此需根据具体情况，采用适当的措施。消除系统误差最有效的方法主要有如下二种：（1）防止系统误差的产生 采用完善的测量方法，正确的安装、调试和使用测试仪器设备，保持稳定的测量条件，防止外界的干扰。（2）用函数补偿法予以修正 在测量工作之前，对测量仪器设备进行校正，获取仪器设备示值与准确值之间的关系，确定修正公式、修正表或修正曲线，用函数补偿的方法消除系统误差。试验数据的回归分析试验数据的回归分析 为了便于用数学方法研究汽车试验中各被测量之间的规律，在静态测量数据处理中，寻求用简便的经验公式表达各变量之间的关系是很重要的。根据最小二乘法原理确定经验公式的数理统计方法称为回归分析。处理两个变量之间的关系称为一元回归分析。一元线性回归分析一元线性回归分析 如果对两个变量 和 分别进行了 次测量，得到 对测量值 ，将其描在直角坐标图上，就得到 个坐标点。若各点都分布在一条直线附近，则可用一条直线来代表变量 与 之间的关系。（2-102）式中：回归直线上的理论计算值，即试验结果的估计 值；线性回归方程的系数。下面利用一个实例介绍一元线性回归分析的方法和步骤。确定函数的类型确定函数的类型 从图2-29可以看出，测试结果均落在一条直线附近，于是可以利用一条直线来表达变量之间的关系，即:（2-103）式中：试验结果的估计值；实测的车辆行驶距离；线性回归方程的系数。确定函数中的各系数确定函数中的各系数最小二乘法 （2-104）将 分别对 求偏导数并令其等于零，便得到如下方程组，即：解之得：或：式中：，用上式可得到回归方程 （2-108）回归方程的检验回归方程的检验 前面计算中的误差最小只是测试结果与我们所选定曲线类型之间的误差最小，或许实测结果的规律原本就与选定曲线的类型不符。为此需对曲线拟合的精度进行检验。关于“精度”检验，人们提出过多种方法，在此仅介绍一种在工程上最常用的方法，即相对误差法。所谓“精度”，事实上就是相对误差的大小。若能将经验公式的检测结果与实测值之间的相对误差控制在要求的范围内，显然符合工程上的要求，即：(2-110)式中：允许的相对误差。一元非线性回归一元非线性回归n拟合为典型曲线n拟合为多项式拟合为典定曲线拟合为典定曲线n确定经验公式类型n将曲线进行直线化变换n进行一元线性回归n检验其曲线拟合的精度n将直线方程变回原曲线方程多项式回归多项式回归 前面所讲的典型曲线往往是有限的，当试验结果与任何一条典型曲线都不相符时，就要寻找新的曲线，显然那就是多项式。（2-111）汽车试验系统中常用的典型传感器汽车试验系统中常用的典型传感器 获取被测量主要有两种方式，其其一一是是将将被被测测量量或或与与被被测测量量有有确确定定函函数数关关系系的的其其它它量量与与标标准准量量或或事事先先经经标标准准量量校校正正过过的的校校准准量量进进行行比比对对；其其二二是是利利用用传传感感器器感感知知被被测测量量的的大大小小和和变变化化。其中，汽车试验中被测量的获取，绝大多数都要利用到传感器。传传感感器器是是一一种种将将被被测测量量（包包括括物物理理量量、化化学学量量、生生物物量量等等）转转换换为为电电量量的的装装置置，其功用是：（1）感感知知被被测测量量的的变变化化，即即敏敏感感作作用用；（2）将将非非电电量量转转换换为为便便于于传传输输、调调理理、处理和显示的电量，即转换作用。处理和显示的电量，即转换作用。由于被测量的范围很广，且种类繁多，因此传感器的种类和规格亦十分繁杂。为了便于对传感器进行系统地研究及用好各类传感器，需要对其进行适当地分类。传感器的分类n按工作原理分按工作原理分 发电式传感器发电式传感器：将非电量转化为电动势的传感器。如测速发电机、磁感式传感器等。电参量式传感器电参量式传感器：将被测量转换为电参量（如电阻、电容、电感等）的变化。各类电阻（热敏电阻、压敏电阻、光敏电阻等）式传感器、电容式传感器、电感式传感器等。n按被测物理量分按被测物理量分 按被测物理量的不同，传感器可分为很多类，汽车行业所用的传感器主要有：温度温度传感器、感器、压力力传感器、感器、转矩矩传感感器、速度器、速度/转速速传感器、感器、倾角角传感器、气体感器、气体传感器等感器等。电阻式传感器电阻式传感器n热敏电阻式传感器热敏电阻式传感器n电阻应变式传感器电阻应变式传感器n压敏电阻式传感器压敏电阻式传感器n滑变电阻式传感器滑变电阻式传感器n光敏电阻式传感器光敏电阻式传感器热敏电阻式传感器热敏电阻式传感器 热敏电阻式温度传感器是利用某些金属氧化物或单晶锗、金属氧化物或单晶锗、单晶硅单晶硅等材料的电阻值随温度的变化而变化的特性（热阻效应）工作的。制造热敏电阻的材料不同，热敏电阻随温度变化的规律亦不同，据此，热敏电阻式温度传感器被分为三种不同类型，即：n正温度系数型（PTC）：电阻值随温度的上升而上升；n负温度系数型（NTC）：电阻值随温度的上升而下降；n临界温度型（CTR）：在某一特定温度，电阻值 发生突变。压敏电阻式传感器压敏电阻式传感器 压敏电阻式传感器是利用压压阻阻效效应应来工作的。有有些些半半导导体体材材料料在在受受到到压压力力作作用用后后，其其电电阻阻率率会会发发生生变变化化，这这一一现现象象称称为为压压阻阻效效应应。利用压阻效应制造出的敏感元件就是人们常说的压敏电阻。压压敏敏电电阻阻主主要要是是结结晶晶硅硅和和锗锗经经掺掺入入杂杂质质后后形形成成的的P P型型和和N N型型半半导导体体。由于半导体是各向异性的材料，因此它的压阻系数不仅与掺杂浓度、工作温度和材料的类型有关，而且还与晶轴方向有关。当当单单晶晶半半导导体体材材料料沿沿某某一一轴轴向向受受外外力力作作用用时时，原原子子点点阵阵排排列列规规律律随随之之发发生生变变化化，进进而而导导致致载载流流子子迁迁移移率率及及载流子浓度产生变化，从而引起电阻率的变化载流子浓度产生变化，从而引起电阻率的变化。单晶半导体电阻率的变化率在外力作用下变化明显，而单晶半导体电阻率的变化率在外力作用下变化明显，而单位应变和径向相对变化率的变化却很小，可以忽略不计单位应变和径向相对变化率的变化却很小，可以忽略不计。压敏电阻式压力传感器的突突出出特特点点是是，敏敏感感元元件件与与弹弹性性元元件件制制成成一一体体，因因此此它它的的体体积积可可以以做做的的很很小小，最最小小的的压压敏敏电电阻阻式式压压力力传传感感器器其其外外形形尺尺寸寸只只2mm2mm左左右右。此此外外，压压敏敏电电阻阻式式压压力力传传感感器器固固有频率很高有频率很高，其值为：（3-18）式中：固有频率；膜片厚度；膜片的弹性模量；膜片材料的泊松比；膜片材料的电阻率。由第二章对测试系统动态特性的分析知，固固有有频频率率高高的的测测试试系系统统，其其通通频频带带就就宽宽。因此，压敏电阻式压力传感器可可以以测测量量频频繁繁变变化化的的流流体体压压力力，包包括括脉脉动动的的压压力力。正因为如此，压敏电阻式压力传感器不仅在工程领域得到了广泛的应用（如用其测试汽车发动机进气压力），而且还大量用于生物医学领域。压敏电阻常用来制造压力传感器，即压压敏敏电电阻阻式式压压力力传传感感器器，又又称称为为扩扩散散硅硅压压力力传传感感器器，如图3-9所示。其核核心心件件是是一一块块沿沿某某晶晶向向切切割割的的 N N 型型硅硅膜膜片片,在在膜膜片片上上利利用用集集成成电电路路工工艺艺扩扩散散出出四四个个阻阻值值相相同同的的 P P 型型电电阻阻（四个电阻的分布如图3-9（b）所示），并将其连成一平衡电桥，膜片的四周用圆形硅环固定，如此便形成了上、下两腔，上腔为高压腔，下腔为低压腔。图3-9 压敏电阻式压力传感器(a)压敏电阻式压力传感器的结构 (b)P型电阻的分布1引线；2硅环；3高压腔；4低压腔；5硅膜片滑变电阻式传感器 滑变电阻式传感器又称电位计式传感器滑变电阻式传感器又称电位计式传感器，其工作原理是通过滑动触点改变电阻丝的长度来改变电阻值的大小滑动触点改变电阻丝的长度来