汽车实验学复习考试题.docx
《汽车实验学复习考试题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车实验学复习考试题.docx（22页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
汽车实验学复习考试题
绪论
测量：
是以确定被测对象的量值为目的，而进行的实验过程。
计量：
测量涉及实现单位统一和量值准确可靠。
测试：
具有实验性质的测量，是测量和实验的综合。
第一章测试系统的基本特性
线性系统：
系统输入X（t）和输出y（t）建的关系可以用常系数线性微分方程来描述的系统。
线性系统的频率保持性：
若系统的输入为某一频率的谐波信号，则系统的稳态输出将为同一频率的谐波信号。
静态特性：
通常以测量装置所要测量的量为输入，得到的输入与输出之间的关系。
非线性度：
标定曲线与拟合直线的偏离程度。
零漂（漂移）：
测量装置的输出零点偏离原始零点的距离。
灵敏度：
单位输入变化引起的输出的变化。
灵敏度漂移：
由于材料性质的变化所引起的输入与输出关系的变化。
回程误差：
测试装置在输入量由小增大和由小减小的测试过程中，对于同一个输入量所得到的两个数值不同输出量之间差值最大者。
动态特性：
对动态物理量进行测量时，测量装置的输如何输出之间的关系。
幅频特性：
定常线性系统在简谐信号的激励下，其稳态输出信号和输入信号的幅值比。
相频特性：
定常线性系统在简谐信号的激励下，其稳态输出信号和输入信号的相位差。
频响函数：
系统在简谐信号的激励下，其稳态输出对输入的复制比，相位差随激励频率ω变化的特性。
超调量：
是线性控制系统在阶跃信号输入下的响应过程曲线也就是阶跃相应曲线分析动态性能的一个指标值。
时间常数
定标（标定）：
任何一个测试系统，都需要通过实验的方法来确定系统输入、输出关系，这个过程称为定标。
一、名词解释
1、直接测量：
Y（被测参数）=X（测量结果）
2、间接测量：
Y（被测参数）=F（X1,X2,X3,…）
3、组合测量：
将一定数量的被测量以不同方式组合，通过直接或间接测出的结果求方程组，4、如测杆件的重心位置
5、测量的不确定度：
测量结果不能肯定或确认的程度
6、真值：
表征物理量与特定量的定义一致的量值。
7、标称值：
计量或测量器上的标注的量值。
8、测量结果：
由测量得到的被测量的值。
9、误差公理：
一切测量都具有误差，误差自始至终存在于所有科学试验的过程之中。
10、准确度：
测量结果与被测量参数真值的相符合程度，与系统误差有关
11、精密度:
测定值的密集度（重复性），与随机误差有关
12、误差:
测量结果与被测量真值之差。
13、系统误差:
由于仪器结构、制造不完善或调整、校正不当原因而引起的
14、过失误差:
测试人员不熟练或其他主观原因而引起的
15、随机误差:
由于测量环境或测量条件的变化引起的
16、引用误差:
绝对误差除以测量仪表的量程
17、精度:
是与评价测试装置产生的测量误差大小有关的指标
18、准确度:
测量结果与被测量参数真值的相符合程度，与系统误差有关
1指标：
试验中用来衡量试验效果的量称。
2因子：
试验中影响指标的量称。
3水平：
试验中因子所处的状态或取值
1传感器：
能感受规定的被测量、并按一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置
2应变效应：
金属导体在外力作用下发生机械变形时其电阻值随着它所受机械变形的变化而变化的现象
3压电效应：
有些材料在受到压力作用时，在材料的两面会产生电荷的现象
4霍尔效应：
某些半导体材料，将其置于一磁场中，若在与磁场垂直的方向上加一控制电流，则在与磁场和电流垂直的方向上便会产生电压，这一现象称之为霍尔效应。
5外光电效应：
有些材料在受到光照时，材料表面会逸出电子的现象
6内光电效应：
在光照作用下，物体的导电性能如电阻率发生改变的现象称内光电效应，又称光导效应
7光电伏特效应：
在光照作用下，某些特殊物质（如硅、硒、砷化镓、硫化镉等）可产生一定方向的电动势，这种现象称为光生伏特效应
8热电效应：
两种不同的导体两端相互紧密的连接在一起，组成一个闭合的回路，当两接点温度不等时，回路就会产生大小和方向与导体材料及两接点的温度有关的电动势，从而形成电流的现象
9中间导体定理：
若在热电偶中接入第三种导体，只要该导体两端的温度相等，则热电偶产生的热电动势不变，同理，接入第四，第五种导体，只要两端的温度相等，同样不会影响电路中的总电动势
10中间温度定理在热电偶测量电路中，若测量端温度为T，参考端测量温度为T0，中间温度为T0′,则ＥＡＢ（Ｔ，Ｔ０）＝ＥＡＢ（Ｔ，Ｔ０′）＋ＥＡＢ（Ｔ０′，Ｔ０）
11参考电极定理：
已知热电极Ａ，Ｂ与参考电极C组成的热电偶在结点温度为T，T0时的热电动势分别为ＥＡＣ（Ｔ，ＴＯ）、ＥＢＣ（Ｔ，Ｔ０），则在相同温度下，由Ａ，Ｂ两种热电极配对后的热电动势为：
ＥＡＢ（Ｔ，Ｔ０）＝ＥＡＣ（Ｔ，Ｔ０）－ＥＢＣ（Ｔ，Ｔ０）
•
传递函数：
见课本
不失真测试条件：
A（ω）=A0=常数φ（ω）=－t0ω
理想的测试系统应该具有单值的、确定的输入－输出关系。
对于每一输入量都应该只有单一的输出量与之对应。
测量装置的干扰源主有有电磁场干扰、信道干扰和电源干扰
供电系统抗干扰可采用交流稳压器、隔离稳压器、低通滤波器和独立功能块单独供电。
信道干扰的种类主要有元件噪声干扰、信号的窜扰和长线传输干扰三种。
信道抗干扰措施主要有合理选元件及设计方案、PCB上的元件排放要合理和
长距离传输要用光藕或双绞线三种。
测试系统的PCB接地设计可分为单点接地、串联接地和多点接地三种。
*不失真测量的条件是什么？
如何保证系统接近于不失真测量条件？
不失真测试条件：
A（ω）=A0=常数φ（ω）=－t0ω
首先、要选择合适的测量装置，在测量频率范围内，其幅、相频率特性接近不失真测试条件。
其次、对输入信号做必要的前置处理，即及时滤去非信号频带内的噪声，尤其要防止某些频率位于测量装置共振区的噪声的进入。
*简述线性时不变系统的输入信号与输出信号在幅值、相位和频率方面的关系。
*设某力传感器为二阶振荡系统。
已知传感器的固有频率为600Hz，阻尼比ζ=0.14,用该传感器测试频率为400Hz的正弦力时,其幅值比A（ω）和相角差
（ω）各为多少？
见书本P54幅频特性和相频特性公式
*设某加速度传感器为二阶振荡系统。
已知传感器的固有频率为900Hz，阻尼比ζ=0.2,用该传感器测试频率为300Hz的正弦力时,其幅值比A（ω）和相角差
（ω）各为多少？
见书本P54幅频特性和相频特性公式
第二章测量不确度度与误差理论
二、填空
1、从参数测量的过程看，测试工作可分直接测量和间接测量。
2、测量误差按性质可分为系统误差、过失误差和随机误差。
3、某测量结果3.1416为5位有效数字,测量的极限误差（绝对值）≤0.00005。
4、某量程为100A的电流表，其精度等级为0.2级，则测量50A的电流时，电流表的引用误差为0.2A。
5、示值为1960N的测力计，在示值为14700N处的实际作用力为1477.4N,则该测力计在该刻度点的引用误差为-0.4%。
6、测量误差的来源主要有仪器误差、环境误差、方法误差和人员误差。
7、若测量的系统误差小，则测量的准确度高。
8、若测量结果的离散性大，则测量结果的精度低。
9、若测量结果的标准差小，则测量的精密度高。
10、系统误差可分类为固定的系统误差和变化的系统误差。
11、异常数据取舍的准则有来伊达准则、肖维勒准则和格接布斯准则。
*等精密度直接测量参数测定值的处理步骤：
（1）求算术平均值
（2）求测定值的残差
（3）求测量列标准差
（4）求测量的极限误差
（5）求算术平均值的标准误差
（6）选两个置信概率
（7）测量结果的表达
（8）按正态分布做近视计算
*对某一轴径测量10次，数据分别为：
12.474,12.478,12.471,12.480,12.472,12.477,12.473,12.475,12.474,12.476（mm）,在p=0.9973条件下表达测试结果并进行分析。
已知p=0.9973,和t0.9973（9）=4.09
12.475
0.0027
0.0081
0.00085
12.475±4.09×（10-1）×0.00085＝12.475±0.031
（P＝0.9973）
12.475±3×0.00085＝12.475±0.003（P＝0.9973）
第三章试验设计
。
*请简述正交试验设计的步骤。
在安排试验时，一般应考虑如下几步：
（1）明确试验目的；
（2）明确试验指标；
（3）确定因子与水平；
（4）选用合适的正交表，进行表头设计，列出试验计划
*要测试发动机的转速、点火接前角、节气门开度对发动机输出功率的影响，已知水温与点火提前角具有交互作用，试验时，转速取2000rpm和6000rpm，点火提前角取41°和30°节气门开度取25%和75%,试验时，发动机的其它参数固定不变，试完成正交设计中的表头设计。
下表分为为L8（27）的正交表和交互作用表
试验号
列号
1
2
3
4
5
6
7
1
1
1
1
1
1
1
1
2
1
1
1
2
2
2
2
3
1
2
2
1
1
2
2
4
1
2
2
2
2
1
1
5
2
1
2
2
2
1
2
6
2
1
2
1
1
2
1
7
2
2
1
2
2
2
1
8
2
2
1
1
1
1
2
第四章常用传感器与敏感元件
名词解释
传感器在非电量电测系统中的作用是敏感作用和变换作用。
传感器按变换原理可分为物性型和结构型。
传感器按能量传递方式可分为能量转换型、能量控制型和能量传递型。
应变片可测的物理量有力、弯矩、加速度、压力等。
应变化按其基底的不同可分为胶基和纸基。
电感式传感器按原理可分为磁路气隙变化式和可动铁芯式两类。
电感式传感器可测量的物理量有位移、压力和垂直度等。
电容式传感器按测量原理可分为极板面积变化式、间距变化式和介质变化式。
电容式传感器可测量的物理量有位移、压力和角度等。
一般电感式或电容式传感器都设计为差动式的原因是：
提高测试系统的灵敏度和消除温升所带来的误差。
数字显示的游标卡尺是使用电容式传感器。
磁电式传感器可测量的物理量有转速、力矩和速度。
磁电式传感器按测量原理可分为动圈式和磁阻式两类。
压电式传感器按后接的放大器不同可分为电荷放大器和电压放大两类。
压电式传感器可测的物理量有压力、加速度、力和弯矩。
在汽车实验中，若要测汽缸的压力，一般要用压电式传感器较为合适,而要测排气管的温度，一般要用热电偶传感器。
光电式传感器可测量的物理量有转速、光强度等。
光电式传感器有光敏电阻、光敏二极管、光敏三激管、硅光电池等。
测温传感器有热敏电阻、P-N结和热电偶等。
振动可用的传感器有CCD图像传感器、电容式传感器、和_变压器式等。
测声音可用的传感器有电容式、磁电式和电阻式等。
测位移可用的传感器有电感式传感器、电容式传感器和CCD图像传感器等。
测速度可用的传感器有磁电式传感器、CCD图像传感器和霍尔式传感器等。
测加速度可用的传感器有压电式传感器、电感式传感器和电容式传感器等
测转速的传感器有电感式、磁电式和光电式等。
测压力可用的传感器有电容式、应变片和电感式等。
测位移可用的非接触式传感器有____________、____________和___________等。
测汽车的排气温度可用热电偶传感器。
测发动机汽缸压力可用压电式传感器。
使用热电偶测温度时，冷端处理方法主要有冷端恒温法、导线补偿法和传感器补偿法。
热敏材料可分为NTC、PTC和CTR。
在发动机曲轴处测曲轴传速一般用磁电式传感器。
在发动机分电器内测曲轴传速一般用光敏对管传感器。
EFI发动机中，测发动机的爆振一般用压电式传感器。
在发动机中，测发动机水温一般用热敏电阻传感器。
在发动机中，测发动机进气温度一般用热敏电阻传感器。
在汽车实验中，若要测轮胎对地面的压力，一般要用压电式传感器较为合适。
在某一实验中，要测铁锤敲击物体的冲击力，应该选用压电式传感器。
在自动生产线上，要测某加工零件的外径，用电感式传感器。
在自动生产线上，要测某加工零件的平行度，用电感式传感器。
在自动生产线上，要测某加工零件的垂直度，用电感式传感器。
在冲床上，为保证操作工人的安全，一般用光电式传感器作为保护装置的传感器。
VCD或DVD机的读数据传感器是光敏管传感器。
若在生产线中，需要测量气缸的直径，一般用电感式传感器测量。
伺服电机转子位置的检测采用的是采用光电编码器作为传感器。
测锅炉中的水温一般可采用的传感器有热电阻式和热敏电阻式。
电动自行车一般采用霍尔式传感器安置于手把处测控制车速的手把位置。
数码照像机用的图像传感器是CCD。
若要测量汽车轮胎对地面产生的压力，宜用压电式传感器。
1请简述测试系统对传感器的性能要求
答A足够的容量B匹配性好，转换灵敏度高C精度适当，稳定性高D反应速度快，工作可靠性高E适应性和适用性强
2请简述传感器的选用原则
答
（1）灵敏度：
一般说来，传感器灵敏度越高越好，但在确定灵敏度时要考虑以下几个问题（a）灵敏度过高引起的干扰问题（b）量程范围（c）交叉灵敏度问题
（2）线性范围：
任何传感器都有一定的线性工作范围，在线性范围输出与输入成比例关系，线性范围愈宽，则表明传感器的工作量程愈大。
传感器工作在线性区域内，是保证测量精度的基本条件（3）响应特性：
传感器的响应特性是指在所测频率范围内，保持不失真的测量条件。
实际上传感器的响应总不可避免的有一定延迟，但总的希望延迟的时间越短越好（4）稳定性：
稳定性是表示传感器经过长期使用以后，其输出特性不发生变化的性能。
影响传感器稳定性的因素是时间和环境。
（5）精确度（6）测量方式
3当用应变片测量扭矩时，应如何贴片，电桥电路及集流环应如何接？
（用图说明）
贴片时，Ｒ１和Ｒ３与轴的夹角成４５°，而Ｒ２和Ｒ４与轴的夹角成１３５°，电桥应接在轴上，即电源通过集流环后到达电桥，而电桥的输出信号再通过电桥连接到后续的测量仪器上，以避免集流环的接触电阻对电桥的平衡和信号造成的影响
4图示结构的力F，应变片该贴何处，如何接为电桥？
5叙交流和直流电桥的平衡条件，在使用方面有何不同？
6较说明电感式传感器和磁电式传感器的工作原理、异同点和优缺点。
电感式传感器电感式传感器是利用电磁感应把被测的物理量如位移，压力，流量，振动等转换成线圈的自感系数和互感系数的变化，再由电路转换为电压或电流的变化量输出，实现非电量到电量的转换。
1、结果简单,2、灵敏度和分辨力高、3线性度和重复性都比较好。
磁电式传感器是把被测量的物理量转换为感应电动势的一种转换器。
7请简述应变片粘贴的步骤和粘贴的注意事项。
步骤如下：
（１）打磨试件的贴片处。
注意：
要以与贴片方向呈４５°方向交替打平（２）用脱脂棉沾酒精或丙酮清理贴片处。
注意：
清理完后，贴片处不能再用手接触（３）贴片处涂上胶水。
注意：
胶水应适量（４）用手拿应变片的引脚，将应变片倾斜地从一端逐步纺织到贴片处。
注意：
敏感栅方向应与主应力方向一致。
放置是必须倾斜的从一端放下，以免产生气泡（５）用装置或夹子等固定，并等待固化。
注意：
固定时，切勿用手直接压住，以免手被粘住。
在固化期间，不能移动固定装置（６）拆除固定装置，用放大镜检查贴片质量。
主要内容有贴片位置和方向、是否有气泡、引脚是否与金属试件导通等（７）用装置固定引脚。
注意：
要小心以免扯断引脚（８）保护及防潮处理
8用你所学的知识举出三种测量转速的传感器，说明测量的原理，并画出测量结构简图。
本题是一综合题，具有设计性质，只要给出的测量方案及其测量原理正确即可得分。
9什么是压电效应？
举二个应用的例子，说明测量原理，并画出测量结构简图。
某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现电荷。
当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为压电效应。
10用你所学的知识试举三种可测压力的传感器，说明测量的原理，并画出测量的结构图。
电容式传感器，差动变压器式传感器，压点式传感器
11用你所学的知识举出三种测量位移的传感器，说明测量的原理，并画出测量结构简图。
电感、电涡流、电容
12光电传感器包含哪儿种类型？
各有何特点？
用光电式传感器可以测量哪些物理量？
解答：
包括利用外光电效应工作的光电传感器、利用内光电效应工作的光电传感器、利用光生伏特效应工作的光电传感器三种。
外光电效应（亦称光电子发射效应）—光线照射物体，使物体的电子逸出表面的现象，包括光电管和光电倍增管。
内光电效应（亦称光导效应）—物体受到光线照射时，物体的电子吸收光能是其导电性增加，电阻率下降的现象，有光敏电阻和由其制成的光导管。
光生伏特效应—光线使物体产生一定方向的电动势。
如遥控器，自动门（热释电红外探测器），光电鼠标器，照相机自动测光计，光度计，光电耦合器，光电开关（计数、位置、行程开关等），浊度检测，火灾报警，光电阅读器（如纸带阅读机、条形码读出器、考卷自动评阅机等），光纤通信，光纤传感，CCD，色差，颜色标记，防盗报警，电视机中亮度自动调节，路灯、航标灯控制，光控灯座，音乐石英钟控制（晚上不奏乐），红外遥感、干手器、冲水机等。
在CCD图象传感器、红外成像仪、光纤传感器、激光传感器等中都得到了广泛应用。
13何谓霍尔效应？
其物理本质是什么？
用霍尔元件可测哪些物理量？
请举出三个例子说明。
解答：
霍尔（Hall）效应：
金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过薄片时，则在垂直于电流和磁场方向的两侧面上将产生电位差，这种现象称为霍尔效应，产生的电位差称为霍尔电势。
霍尔效应产生的机理（物理本质）：
在磁场中运动的电荷受到磁场力FL（称为洛仑兹力）作用，而向垂直于磁场和运动方向的方向移动，在两侧面产生正、负电荷积累。
应用举例：
电流的测量，位移测量，磁感应强度测量，力测量；计数装置，转速测量（如计程表等），流量测量，位置检测与控制，电子点火器，制做霍尔电机—无刷电机等。
13用你所学的知识举出三种测量声音的传感器，说明测量的原理，并画出测量结构简图。
电容传感器原理:
将被测物理量转换为电容量变化的装置，它实际上的一个具有可变参数的电容器。
磁电式
电阻式
14用你所学的知识举出三种测量加速度的传感器，说明测量的原理，并画出测量结构简图。
半导体应变片原理：
基于半导体材料的压阻效应，所谓压阻效应是指单晶半导体材料在沿某一轴向受到外力作用时，其电阻发生变化的现象。
压电式加速度传感器又称压电加速度计。
它也属于惯性式传感器。
它是利用某些物质如石英晶体的压电效应，在加速度计受振时，质量块加在压电元件上的力也随之变化。
当被测振动频率远低于加速度计的固有频率时，则力的变化与被测加速度成正比
磁电式传感器线圈感应电动势的大小，取决与匝数和穿过线圈的磁通变化率。
磁通变化率与磁场强度，磁路磁阻，线圈的运动速度有关，故若改变其中一个因素，都会改变线圈的感应电动势。
15用你所学的知识举出三种测量拉力的传感器，说明测量的原理，并画出测量结构简图。
16用你所学的知识举出三种可用于家庭防盗的传感器，说明测量的原理，并画出测量结构简图。
17利用应变片设计结构不同的三种拉压传感器，标明贴片位置和所用的电桥接线电路，并用文字说明各应变片的作用和电阻随力的变化情况。
18说明集流环的作用，并举例说明集流环在应用中的注意事项。
19在轧钢过程中，需监测薄板的厚度，宜采用那种传感器？
说明其原理。
液压AGC厚度控制系统：
液压压下装置一般由位移传感器，液压缸和电液伺服阀等所组成。
系统通过电液伺服阀对液压缸的流量和压力的调节来控制液压缸上、下移动的行程来调节轧辊辊缝值。
液压AGC系统通过测厚仪、位移传感器和压力传感器等对相应参数的连续测量，连续调整压下缸位移、轧制压力等，从而控制板带材的厚差。
一个完整的液压伺服控制厚度自动控制系统的主要设备由计算机、检测元件为主的控制装置和以一套液压缸（每侧一个）为主的执行机构组成。
检测元件主要有：
测厚仪、测压仪（每侧一个）以及安装在液压缸上的四个位置传感器（每个液压缸两个）和两个压力传感器（每个液压缸一个）。
21什么是压电效应？
试述压电传感器的类型及其各自的特点。
答：
压电传感器是利用某些电介质受力后产生的压电效应制成的传感器。
所谓压电效应是指某些电介质在受到某一方向的外力作用而发生形变（包括弯曲和伸缩形变）时，由于内部电荷的极化现象，会在其表面产生电荷的现象。
压电材料它可分为压电单晶、压电多晶和有机压电材料。
压电式传感器中用得最多的是属于压电多晶的各类压电陶瓷和压电单晶中的石英晶体。
特点：
压电式传感器的应用:
压电传感器结构简单、体积小、质量累世、功耗小、寿命长，特别是它具有良好的动态特性，因此适合有很宽频带的周期作用力和高速变化的冲击力。
22试述磁电式传感器与电感式传感器在结构、原理及应用上的不同。
答：
（1）磁电式传感器是利用电磁感应原理，将输入运动速度变换成感应电势输出的传感器。
它不需要辅助电源，就能把被测对象的机械能转换成易于测量的电信号，是一种有源传感器。
磁电式传感器有时也称作电动式或感应式传感器，它只适合进行动态测量。
由于它有较大的输出功率，故配用电路较简单；零位及性能稳定；工作频带一般为10～1000Hz。
磁电式传感器具有双向转换特性，利用其逆转换效应可构成力（矩）发生器和电磁激振器等。
根据电磁感应定律，当W匝线圈在均恒磁场内运动时，设穿过线圈的磁通为Φ，则线圈内的感应电势e与磁通变化率dΦ/dt有如下关系：
根据这一原理，可以设计成变磁通式和恒磁通式两种结构型式，构成测量线速度或角速度的磁电式传感器。
（2）电感式传感器利用电磁感应把被测的物理量如位移，压力，流量，振动等转换成线圈的自感系数和互感系数的变化，再由电路转换为电压或电流的变化量输出，实现非电量到电量的转换。
23什么是光电效应？
试述光电式转速传感器的工作原理及其在汽车实验上的应用。
答：
用光照射某一物体，即为光子与物体的能量交换过程，这一过程中产生的电效应称为光电效应光电式转速传感器，基本用途有用在齿轮上，其工作原理是通过感测齿片的数量来间接感测齿轮的转速
24试述热电偶与热敏电阻的优缺点及使用方面的不同。
答：
热电偶
优点：
可测量到小范围内的温度，热响应快，耐振动和耐冲击，可以测量高温区
缺点：
变化率小，需修正冷接点温度；
热敏电阻
优点：
可测量到小范围内的温度，变化率较大，固有电阻大，无需延长导线时的误差补偿
缺点：
变化率非线性，不适合测量高温区
习题：
P1264，10，11，12，13，19
第五章信号的调整与记录
全桥接法：
电桥工作中有四个桥臂的阻值随被测量而变化的的连接方式。
半桥：
电桥工作中有两个桥臂的阻值随被测量而变化的的连接方式。
温漂：
测量装置因温度变化引
升级会员 