汽車(chē)試驗(yàn)方法

1、.：.； 汽車(chē)實(shí)驗(yàn)方法概述 機(jī)械量的電丈量技術(shù) 汽車(chē)整車(chē)性能實(shí)驗(yàn) 汽車(chē)總成與零部件實(shí)驗(yàn)概述根本概念所謂“汽車(chē)測(cè)試，簡(jiǎn)單地說(shuō),就是經(jīng)過(guò)實(shí)踐測(cè)試的手段確定汽車(chē)的某個(gè)些參數(shù)。這里的“參數(shù)，普通是指物理量的定量數(shù)值；個(gè)別情況下也能夠是定性評(píng)價(jià)。普通來(lái)說(shuō)，汽車(chē)實(shí)驗(yàn)所采用的儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所、實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)工況等，都應(yīng)該遵照國(guó)家或者相關(guān)部門(mén)、行業(yè)或企業(yè)發(fā)布的正規(guī)規(guī)范文件。規(guī)范可以確保實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范、平安，數(shù)據(jù)結(jié)果準(zhǔn)確、可信、具有典型性、代表性和可比性。而有些探求性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，也可以由研討人員自行制定實(shí)驗(yàn)規(guī)范和操作規(guī)范，這也是對(duì)汽車(chē)根底實(shí)際、設(shè)計(jì)制造技術(shù)和汽車(chē)實(shí)驗(yàn)方法的有力推進(jìn)。實(shí)驗(yàn)與實(shí)際的關(guān)系、實(shí)驗(yàn)的必要

2、性實(shí)際分析不能完全取代實(shí)踐測(cè)試，尤其是對(duì)于現(xiàn)代汽車(chē)行業(yè)來(lái)說(shuō)，汽車(chē)實(shí)驗(yàn)的必要性主要表達(dá)在以下幾方面。1作為一種室外交通工具，汽車(chē)的運(yùn)用條件復(fù)雜，整車(chē)、各系統(tǒng)、機(jī)構(gòu)和零部件會(huì)遇到各種難以預(yù)料的載荷、任務(wù)條件和行駛環(huán)境。2.汽車(chē)是一種高度普及的社會(huì)化的民用商品軍用和專(zhuān)業(yè)競(jìng)賽車(chē)輛不在此列，研討、制造單位之間的競(jìng)爭(zhēng)異常猛烈。廠商為了爭(zhēng)奪市場(chǎng)，勢(shì)必要在產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和本錢(qián)之間做出平衡，“不惜血本的方式是走不通的，過(guò)分的“精益求精也是不符合商業(yè)規(guī)律的。一個(gè)研發(fā)義務(wù)，要在有限的人力、物力和時(shí)間條件下，尋求在法規(guī)允許和市場(chǎng)稱(chēng)心框架下的利益最大化，勢(shì)必要經(jīng)過(guò)科學(xué)、合理的實(shí)驗(yàn)手段，定量、可靠地確定產(chǎn)品的設(shè)計(jì)參數(shù)，

3、達(dá)成研發(fā)和制造效費(fèi)比的最優(yōu)化。而在深層次的實(shí)際分析和機(jī)了解釋方面，暫時(shí)有所欠缺是可以接受的。3.汽車(chē)研討和設(shè)計(jì)的許多問(wèn)題，曾經(jīng)有了實(shí)際模型，但是這些模型并非普遍適用，或者模型中的某些參數(shù)不易確定。4.由上述幾點(diǎn)可以看出，實(shí)際不能替代實(shí)驗(yàn)，歸根結(jié)底，在于現(xiàn)有實(shí)際的不準(zhǔn)確性或者局限性。因此，進(jìn)展汽車(chē)實(shí)驗(yàn)，以及對(duì)汽車(chē)實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)展研討，對(duì)于優(yōu)化汽車(chē)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、推進(jìn)汽車(chē)工業(yè)的開(kāi)展、完善汽車(chē)根底實(shí)際研討以及刺激和帶動(dòng)相關(guān)技術(shù)實(shí)際如，傳感技術(shù)、信號(hào)分析實(shí)際和技術(shù)、電子設(shè)備制造技術(shù)等等的開(kāi)展，都具有重要意義。汽車(chē)實(shí)驗(yàn)的分類(lèi)汽車(chē)實(shí)驗(yàn)的研討范圍廣泛、工程繁雜，可以從不同角度進(jìn)展分類(lèi)。按實(shí)驗(yàn)?zāi)康姆诸?lèi)1質(zhì)量檢查實(shí)驗(yàn)

4、2新產(chǎn)品定型鑒定實(shí)驗(yàn) 有時(shí)將質(zhì)量檢查實(shí)驗(yàn)和新產(chǎn)品定型實(shí)驗(yàn)統(tǒng)稱(chēng)為產(chǎn)品檢驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)。3科研探求類(lèi)實(shí)驗(yàn) 科研探求類(lèi)實(shí)驗(yàn)，所涉及的大都是目前尚未成熟的技術(shù)或者尚未普遍成立的實(shí)際，實(shí)驗(yàn)工程的深度、廣度較大，實(shí)驗(yàn)規(guī)范和操作實(shí)施方法可以由實(shí)驗(yàn)者根據(jù)詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)工程靈敏確定，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度要求很高，采用的設(shè)備非常先進(jìn)，手段通常較復(fù)雜。與之相比，產(chǎn)品檢驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)工程、規(guī)范、過(guò)程和操作方法等方面必需根據(jù)國(guó)家和部門(mén)、行業(yè)的有關(guān)規(guī)范來(lái)進(jìn)展，確保實(shí)驗(yàn)任務(wù)有章可循，實(shí)驗(yàn)對(duì)象之間的定量分析具有可比性。按實(shí)驗(yàn)對(duì)象分類(lèi)就是按車(chē)輛構(gòu)造層次劃分為三類(lèi)：整車(chē)實(shí)驗(yàn)、機(jī)構(gòu)及總成實(shí)驗(yàn)和零部件實(shí)驗(yàn)。按實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所分類(lèi)主要就是室內(nèi)和室外兩個(gè)場(chǎng)

5、所。兩類(lèi)實(shí)驗(yàn)各有優(yōu)劣、互為補(bǔ)充。1室外道路實(shí)驗(yàn) 由于實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件真實(shí)，駕駛操作真實(shí)，通常不需求對(duì)車(chē)輛進(jìn)展解體，可以進(jìn)展幾乎一切整車(chē)性能實(shí)驗(yàn)，而且其結(jié)果可信度較高。但室外條件不易控制，實(shí)驗(yàn)過(guò)程易受無(wú)關(guān)要素干擾，數(shù)據(jù)反復(fù)性較差。車(chē)載條件也對(duì)測(cè)試儀器設(shè)備提出了更高的要求。而且室外道路實(shí)驗(yàn)的組織和實(shí)施耗時(shí)較長(zhǎng)，動(dòng)用人員較多。對(duì)于有越野性能要求的車(chē)輛，“道路也可以包括田間、沙地、冰雪地等非鋪裝地面。2室內(nèi)臺(tái)架實(shí)驗(yàn) 可以消除天氣、道路情況和交通流量等不確定要素的影響，有利于組織和安排實(shí)驗(yàn)，縮短實(shí)驗(yàn)周期，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)精細(xì)度高、反復(fù)性好、可比性強(qiáng)。但真實(shí)行駛工況的模擬是一個(gè)需求注重的問(wèn)題，否那么實(shí)驗(yàn)結(jié)果是不可信的

6、。臺(tái)架本身搭建時(shí)間能夠較長(zhǎng)，但實(shí)驗(yàn)操作本身過(guò)程較短對(duì)于疲勞類(lèi)實(shí)驗(yàn)，臺(tái)架運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間很長(zhǎng)，但并不需求全程人工操作和監(jiān)控，儀器設(shè)備大多是固定式的，比較容易布置和操控。3實(shí)驗(yàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn) 這是又一類(lèi)室外道路實(shí)驗(yàn)。4運(yùn)用實(shí)驗(yàn) 顧名思義，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)就是在實(shí)踐運(yùn)用中對(duì)車(chē)輛或車(chē)輛的某部分的某個(gè)目的進(jìn)展測(cè)試，對(duì)于道路和氣候條件、車(chē)輛載荷、駕駛操作習(xí)慣、車(chē)輛技術(shù)情況和維修調(diào)整作業(yè)等不做任何特殊規(guī)定，完全按駕駛員意圖和實(shí)踐行駛環(huán)境操作。得到的結(jié)果最為真實(shí)可信；但是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的典型性和反復(fù)性不好，且可操作性很差?？梢圆捎眠\(yùn)用實(shí)驗(yàn)方式的汽車(chē)實(shí)驗(yàn)工程并不多。汽車(chē)實(shí)驗(yàn)的根本步驟總體而言，可以劃分為四個(gè)根本步驟。制定實(shí)驗(yàn)大綱 它是指點(diǎn)

7、實(shí)驗(yàn)的綱領(lǐng)性技術(shù)文件，它的編制能否科學(xué)、合理，將影響整個(gè)實(shí)驗(yàn)的成敗。實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備和人員的預(yù)備詳細(xì)實(shí)施操作編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告機(jī)械量的電丈量技術(shù)在現(xiàn)代社會(huì)，實(shí)驗(yàn)測(cè)試手段和方法廣泛運(yùn)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域。包括汽車(chē)實(shí)驗(yàn)在內(nèi)，現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)普遍具有兩大特點(diǎn)：從測(cè)試安裝的組織和構(gòu)成的角度看，采用的是“模塊化；在信號(hào)丈量的實(shí)現(xiàn)手段上，采用的是“電測(cè)法。 測(cè)試系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換特性測(cè)試系統(tǒng)的根本組成從“模塊化的觀念出發(fā)，一個(gè)完好的測(cè)試系統(tǒng)，從被測(cè)信號(hào)變換和傳輸?shù)倪^(guò)程來(lái)看，主要包括三部分：傳感器、信號(hào)調(diào)理器、記錄與顯示安裝。另外還能夠有定度、校準(zhǔn)安裝和數(shù)據(jù)處置設(shè)備等。如圖2-1所示。傳感器：將被丈量通常是非電量轉(zhuǎn)換

8、成電信號(hào)的安裝。也稱(chēng)為感應(yīng)器或變送器。信號(hào)調(diào)理器：也稱(chēng)信號(hào)調(diào)理器，指的是信號(hào)的中間變換與傳輸。傳感器的信號(hào)，經(jīng)過(guò)中間處置后，才干成為能量足夠、不易失真、干擾少、便于傳輸?shù)碾娦盘?hào)，供記錄或顯示。記錄與顯示安裝：也就是測(cè)試系統(tǒng)的輸出端，或稱(chēng)“負(fù)載。同時(shí)，為了使測(cè)試系統(tǒng)本身任務(wù)正常、結(jié)果可靠，還需求有定度和校準(zhǔn)等安裝。定度：也叫標(biāo)定，就是確定測(cè)試安裝的輸出-輸入關(guān)系，比如圖2-6顯示的定度曲線。校準(zhǔn)：校準(zhǔn)，就是在同一信號(hào)的作用下，用該任務(wù)安裝和更高精度等級(jí)的規(guī)范安裝的輸出信號(hào)進(jìn)展比較，找出任務(wù)安裝的誤差，進(jìn)展修正。此處的“測(cè)試系統(tǒng)，僅是直接效力于被測(cè)物理量的丈量。而整個(gè)汽車(chē)實(shí)驗(yàn)的硬件體系還要包括被試

9、件、動(dòng)力輸入安裝、加載安裝和其他聯(lián)接支承設(shè)備等環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)的功用，就是產(chǎn)生、并向測(cè)試系統(tǒng)提供一個(gè)或幾個(gè)被測(cè)物理量。對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的根本要求一個(gè)理想的測(cè)試系統(tǒng)，要滿足兩點(diǎn)根本要求：具有單值、確定的輸出-輸入關(guān)系。最好是線性的。滿足單向性。所謂“單向性，是指被測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)作可以對(duì)測(cè)試系統(tǒng)施加影響、而測(cè)試系統(tǒng)對(duì)被測(cè)系統(tǒng)沒(méi)有反作用或者反作用盡量小。系統(tǒng)的根本思想我們暫時(shí)不調(diào)查測(cè)試系統(tǒng)內(nèi)部的詳細(xì)構(gòu)造和物理原理，將其視作一個(gè)“黑箱，那么這個(gè)黑箱的根本功能就是將輸入量x按某種關(guān)系轉(zhuǎn)換成輸出量y。顯然，在輸入、系統(tǒng)和輸出三個(gè)環(huán)節(jié)中，知兩個(gè)，就可以求解另一個(gè)。知系統(tǒng)特性h和輸出y，就可以推斷輸入信號(hào)x，這就是丈量。

10、知輸入x和輸出y，可以確定系統(tǒng)特性h，這就是定度標(biāo)定。假設(shè)知輸入x和系統(tǒng)特性h，那么可以在不進(jìn)展實(shí)測(cè)的條件下確定輸出y。這稱(chēng)為輸出信號(hào)預(yù)測(cè)。測(cè)試系統(tǒng)的靜態(tài)特性靜態(tài)，指的就是測(cè)試系統(tǒng)的輸入和輸出都不隨時(shí)間變化或非常緩慢。在這個(gè)定義中，“輸入和輸出改成“輸入或輸出是一樣的。測(cè)試系統(tǒng)的靜態(tài)數(shù)學(xué)模型，用輸出輸入關(guān)系式表達(dá)為： 2-1式中x為系統(tǒng)的輸入量、y為輸出量；、等為常數(shù)。系統(tǒng)及其特性，就取決于、等的數(shù)值。假設(shè)系統(tǒng)是絕對(duì)理想的，滿足單值、單向和線性的條件，那么其輸出輸入關(guān)系式應(yīng)該是一條過(guò)原點(diǎn)的直線：。系統(tǒng)的實(shí)踐特性曲線與上述理想直線之間存在著各方面的偏向，就構(gòu)成了系統(tǒng)的靜態(tài)特性。曲線的截距零點(diǎn)漂移

11、零點(diǎn)漂移的含義是，當(dāng)測(cè)試系統(tǒng)的輸入為零時(shí)，輸出不為零。顯然，當(dāng)a0不等于零時(shí)，就會(huì)呵斥零點(diǎn)漂移。曲線的斜率靈敏度靈敏度S是系統(tǒng)的輸出增量y與輸入增量x之比，也就是輸出輸入關(guān)系曲線上各點(diǎn)的斜率。普通來(lái)說(shuō)，測(cè)試安裝的靈敏度以高些為好，但靈敏度過(guò)高，往往會(huì)引起丈量范圍變窄、安裝的穩(wěn)定性下降。由于系統(tǒng)本身特性的改動(dòng)或者環(huán)境條件改動(dòng)等要素的影響，呵斥公式2-1中的、等數(shù)值的變化，就表現(xiàn)為靈敏度的改動(dòng)，或者叫“靈敏度漂移。靈敏度漂移常以在輸入不變的情況下每小時(shí)輸出的變化量來(lái)衡量，越小越好。 圖2-5 零點(diǎn)漂移、靈敏度及其漂移曲線與直線的偏向非線性度非線性度是指測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)踐輸出輸入關(guān)系與理想線性關(guān)系的偏向

12、。 圖中實(shí)線為定度曲線，也就是系統(tǒng)輸出輸入關(guān)系實(shí)踐特性；虛線是根據(jù)實(shí)踐特性進(jìn)展擬合得到的實(shí)際直線。B是實(shí)踐曲線與實(shí)際直線的最大差值，A是儀器的標(biāo)稱(chēng)輸出范圍即，滿量程。定量評(píng)價(jià)：非線性度曲線上行和下行的差別回程誤差同一輸入量下，正向輸入輸入量由小到大，即加載和反向輸入輸入量由大到小，即卸載時(shí)，所對(duì)應(yīng)的輸出量不同，這就是回程誤差。如圖2-7所示。圖中h是正向輸入與反向輸入的差值，稱(chēng)滯后量。回程誤差=回程誤差的產(chǎn)生，主要來(lái)源于各種滯后的物理效應(yīng)，以及儀器設(shè)備存在不任務(wù)區(qū)死區(qū)。滯后效應(yīng)包括磁性資料的磁化與退磁、彈性資料的變形與恢復(fù)等，機(jī)械運(yùn)動(dòng)構(gòu)造中的摩擦和間隙自在行程那么是產(chǎn)生不任務(wù)區(qū)的主要緣由。測(cè)試

13、系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)指的是系統(tǒng)的輸入和/或輸出隨時(shí)間變化的形狀。測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型微分方程大多數(shù)測(cè)試系統(tǒng)都是線性的，而且系統(tǒng)參數(shù)為常數(shù)，所以其數(shù)學(xué)模型是常系數(shù)線性微分方程。其通式可以寫(xiě)作： 2-2式中x為系統(tǒng)的輸入量、y為輸出量；、為常數(shù)。也就是說(shuō)，要寫(xiě)出微分方程，必需知道系統(tǒng)的構(gòu)造參數(shù)。線性系統(tǒng)的主要性質(zhì)疊加特性：幾個(gè)輸入同時(shí)作用于系統(tǒng)所引起的輸出，等于幾個(gè)輸入單獨(dú)作用于系統(tǒng)所引起的輸出之和。比例特性：某輸入的假設(shè)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)所引起的輸出的假設(shè)干倍。微分特性：某輸入先求微分、然后作用于系統(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。

14、積分特性：某輸入先求積分、然后作用于系統(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。頻率堅(jiān)持性：線性系統(tǒng)，假設(shè)輸入為某一頻率的正弦信號(hào)，那么其穩(wěn)態(tài)輸出將堅(jiān)持同一頻率。 頻率堅(jiān)持性的重要意義在于，對(duì)于線性測(cè)試系統(tǒng)，假設(shè)知道輸入的頻率，那么系統(tǒng)的輸出信號(hào)中就只需該頻率的成分才有能夠是這個(gè)輸入引起的，其他頻率分量都是噪聲干擾。傳送函數(shù)由數(shù)學(xué)分析可知，對(duì)微分方程進(jìn)展拉普拉斯變換拉氏變換，可以建立傳送函數(shù)H(s)。我們定義：傳送函數(shù)=。經(jīng)計(jì)算可得： 2-3頻率呼應(yīng)函數(shù)頻率呼應(yīng)特性頻率呼應(yīng)函數(shù)的數(shù)學(xué)定義當(dāng)系統(tǒng)的輸入為簡(jiǎn)諧輸入時(shí)，可以取，那么傳送函數(shù)就變成頻率呼應(yīng)函數(shù) ，簡(jiǎn)稱(chēng)頻響函數(shù)或頻響

15、。 2-4式中，即虛單位。頻率呼應(yīng)特性的根本思想頻率呼應(yīng)函數(shù)的工程解釋對(duì)于一個(gè)線性系統(tǒng)，令其輸入為恣意正弦信號(hào)，那么穩(wěn)態(tài)輸出可寫(xiě)作：?？梢?jiàn)，系統(tǒng)的特性轉(zhuǎn)換關(guān)系就表現(xiàn)為將轉(zhuǎn)換成、將轉(zhuǎn)換成。 于是定義頻率呼應(yīng)函數(shù): 系統(tǒng)的輸出量與輸入量之比， 。經(jīng)過(guò)詳細(xì)數(shù)學(xué)推證，我們定義：幅頻函數(shù)幅頻特性：頻率呼應(yīng)函數(shù)的模，又稱(chēng)幅值比，為輸出幅值與輸入幅值之比。即 。相頻函數(shù)相頻特性：頻率呼應(yīng)函數(shù)的相角，為輸出向量與輸入向量的相位差。 即。一階系統(tǒng)其微分方程的普通式可以寫(xiě)作。稍加變形，即： 2-5其中，稱(chēng)為時(shí)間常數(shù)；，就是靈敏度。由微分方程2-5可以得出傳送函數(shù)： (2-6)當(dāng)系統(tǒng)的靜態(tài)靈敏度S=1時(shí)，傳送函數(shù)化

16、為： 2-7將改作，就可由傳送函數(shù)寫(xiě)出頻率呼應(yīng)函數(shù)： 2-8分別計(jì)算其模和相角，得到幅頻特性和相頻特性： 2-9 2-10一階系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性曲線如圖2-9所示。 圖2-9 一階系統(tǒng)的頻率呼應(yīng)特性一階系統(tǒng)的實(shí)例，有忽略質(zhì)量的彈簧阻尼系統(tǒng)和忽略電感的簡(jiǎn)單RC電路等。如圖2-10所示。 圖2-10 一階系統(tǒng)的機(jī)械實(shí)例和電工實(shí)例二階系統(tǒng)無(wú)論是測(cè)試系統(tǒng)還是其他運(yùn)用的任務(wù)系統(tǒng)，以二階系統(tǒng)最為常見(jiàn)。其微分方程的普通式可以寫(xiě)作。對(duì)二階系統(tǒng)，做如下特性參數(shù)的定義：靈敏度；固有頻率； 2-11阻尼比。那么二階系統(tǒng)的頻率呼應(yīng)函數(shù)表達(dá)為： 2-12做靈敏度歸一化，令S=1，那么幅頻特性A()和相頻特性()為

17、： 2-13 2-14二階系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性曲線如圖2-11所示。 圖2-11 二階系統(tǒng)的頻率呼應(yīng)特性信號(hào)頻率等于固有頻率n、也就是頻率比為1，就是共振。二階系統(tǒng)的實(shí)例，有彈簧阻尼質(zhì)量系統(tǒng)和簡(jiǎn)單LRC電路等。如圖2-12所示。 圖2-12 二階系統(tǒng)的機(jī)械實(shí)例和電工實(shí)例5.不失真丈量的條件不失真丈量：輸出與輸入波形準(zhǔn)確地類(lèi)似，幅值和相位允許有差別。如圖2-13所示。圖2-13 波形不失真地復(fù)現(xiàn)由數(shù)學(xué)分析可知，對(duì)于線性系統(tǒng)，要實(shí)現(xiàn)不失真丈量，必需同時(shí)滿足兩個(gè)條件：幅頻特性為常數(shù)、相頻特性成線性。對(duì)于一階系統(tǒng)，由相關(guān)公式和曲線可以看出，為滿足公式2-15，就要求盡能夠小。其中是輸入信號(hào)的頻率，

18、無(wú)法預(yù)測(cè)和限制；所以一階系統(tǒng)不失真丈量的條件就是時(shí)間常數(shù)越小越好。二階系統(tǒng)不失真丈量的要求有如下三點(diǎn)：阻尼比0.7普通以為取0.60.8之間比較適宜；頻率比或者固有頻率n足夠高；固有頻率n也不能太高，否那么會(huì)導(dǎo)致靈敏度降低。在本節(jié)分析中，以為系統(tǒng)的頻率呼應(yīng)特性取決于系統(tǒng)參數(shù)，即、等參數(shù)，這種思緒適用于系統(tǒng)的原理分析、設(shè)計(jì)和選擇等任務(wù)。但是，假設(shè)該系統(tǒng)是測(cè)試研討的對(duì)象，任務(wù)目的是確定某個(gè)給定系統(tǒng)的特性，那么上述參數(shù)很能夠是不知道的。此時(shí)，就需求采用實(shí)驗(yàn)的方法，利用輸出和輸入的關(guān)系來(lái)求解系統(tǒng)的頻率呼應(yīng)函數(shù)。 傳感器含義：傳感器是將被測(cè)物理量通常是非電量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的安裝，也稱(chēng)為感應(yīng)器或變送器。傳感

19、器的根本構(gòu)造可以分為兩部分：敏感元件和輔助元件。敏感元件是傳感器的中心，直接擔(dān)任將被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換為輸出的電信號(hào)；其它輔助元件那么為敏感元件提供必要的機(jī)械聯(lián)接、支承與定位、防護(hù)以及信號(hào)傳送等。傳感器種類(lèi)繁多，根據(jù)輸出電信號(hào)的性質(zhì)，可以分為兩類(lèi)：發(fā)電式和參量式。發(fā)電式傳感器輸出的是電動(dòng)勢(shì)此處的“電動(dòng)勢(shì)泛指具有電能、可以自動(dòng)驅(qū)動(dòng)丈量?jī)x表運(yùn)轉(zhuǎn)或顯示的電學(xué)量，包括電壓、電流和電荷等，由于本身輸出電動(dòng)勢(shì)，所以發(fā)電式傳感器不需求外電源。參量式傳感器的輸出是各種電參量，包括電阻、電容和電感等。電參量本身不具有電場(chǎng)能，需求外加電源才干表達(dá)其電學(xué)特性。電阻式傳感器凡是能將被測(cè)非電量轉(zhuǎn)化為電阻變化的傳感器，都可稱(chēng)為

20、電阻式傳感器。電阻式傳感器是一種參量式傳感器。根據(jù)產(chǎn)生電阻變化的機(jī)理不同，又可分為電阻應(yīng)變片式傳感器和滑變電阻式傳感器。電阻應(yīng)變片式傳感器電阻應(yīng)變片，簡(jiǎn)稱(chēng)應(yīng)變片，任何物理量，只需能設(shè)法轉(zhuǎn)換成應(yīng)變，都可以由應(yīng)變片來(lái)丈量。應(yīng)變片的根本構(gòu)造和任務(wù)原理電阻應(yīng)變片的根本構(gòu)造如圖2-14所示。其任務(wù)原理是基于金屬導(dǎo)線的電阻應(yīng)變效應(yīng)金屬導(dǎo)體在外力作用下，不僅發(fā)活力械變形，其電阻也會(huì)發(fā)生改動(dòng)。 圖2-14 電阻應(yīng)變片的根本構(gòu)造由電阻定律可知，一根金屬導(dǎo)線的電阻R與其長(zhǎng)度L、截面積A和電阻率有關(guān)。 2-16 兩側(cè)取自然對(duì)數(shù)、再微分，易得： 2-17其中，是單位電阻的電阻變化量，稱(chēng)為電阻變化率，就是應(yīng)變片的輸出。

21、是電阻率的變化率。是金屬導(dǎo)線長(zhǎng)度的變化率，也就是線應(yīng)變，按資料力學(xué)通常記作。，為泊松比。得。代入式2-17: 2-18這就是金屬資料的電阻變化率與應(yīng)變之間的關(guān)系。將電阻變化率與應(yīng)變之比稱(chēng)作導(dǎo)線資料的靈敏系數(shù)，記作，即： 2-19應(yīng)變片的種類(lèi)金屬絲式應(yīng)變片金屬絲式應(yīng)變片制造簡(jiǎn)單，性能普通。金屬箔式應(yīng)變片經(jīng)過(guò)光刻、腐蝕等工藝，把構(gòu)成線柵的合金資料制成金屬箔，“印刷在應(yīng)變片的基底上。因此可以制成各種復(fù)雜的外形。金屬箔式應(yīng)變片優(yōu)點(diǎn)很多，運(yùn)用非常廣泛，根本上取代了金屬絲式應(yīng)變片。半導(dǎo)體應(yīng)變片半導(dǎo)體應(yīng)變片的任務(wù)原理是半導(dǎo)體資料的壓阻效應(yīng)當(dāng)半導(dǎo)體遭到應(yīng)力作用時(shí)，由于載流子遷移率的變化，使其電阻率發(fā)生變化的景

22、象。半導(dǎo)體應(yīng)變片最大的優(yōu)點(diǎn)在于靈敏系數(shù)高。其缺陷是價(jià)錢(qián)較高，而且半導(dǎo)體資料對(duì)溫度的變化非常敏感，丈量大應(yīng)變時(shí)非線性度也較大。應(yīng)變片的主要特性靈敏系數(shù)K當(dāng)試件在一維應(yīng)力作用下，應(yīng)變片主軸線與主應(yīng)力方向一致時(shí)，應(yīng)變片的電阻變化率與試件主應(yīng)變的比值，稱(chēng)為應(yīng)變片的靈敏系數(shù)。 2-21由于存在橫向效應(yīng)和膠層傳送應(yīng)變失真，應(yīng)變片的靈敏系數(shù)略小于導(dǎo)線資料的靈敏系數(shù)。其詳細(xì)數(shù)值需求做標(biāo)定實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。橫向效應(yīng)應(yīng)變片對(duì)于垂直于其主軸線方向應(yīng)變的呼應(yīng)，稱(chēng)為橫向效應(yīng)。金屬箔式應(yīng)變片經(jīng)過(guò)將橫向部分做得很粗，其初始電阻就很小，橫向效應(yīng)就幾乎沒(méi)有了。溫度特性指的是在應(yīng)變不變的條件下，隨著溫度的變化，應(yīng)變片的輸出電阻變化率發(fā)

23、生變化。顯然，這對(duì)于丈量任務(wù)來(lái)說(shuō)是一種干擾。溫度特性來(lái)源于兩方面：敏感線柵的電阻率隨溫度發(fā)生變化；試件、應(yīng)變片基底和敏感線柵的熱膨脹系數(shù)不同，當(dāng)溫度改動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)變。應(yīng)變片的阻值指的是應(yīng)變片未粘貼、不受力、處于室溫20C環(huán)境下的電阻值。有60、120、200、1000等多種規(guī)格，其中以120最常用。應(yīng)變片的粘貼工藝 應(yīng)變片的粘貼工藝大致包括如下步驟：先要清理試件的待粘貼外表，必要時(shí)在粘貼部位劃線。選用粘合劑將應(yīng)變片粘貼在指定部位。粘貼后要根據(jù)粘合劑的不同給予足夠的固化時(shí)間。然后焊接引線、檢查粘貼質(zhì)量和導(dǎo)線的絕緣性。最后采用蠟封等方法將應(yīng)變片與外界環(huán)境隔絕開(kāi)。應(yīng)變片式傳感器開(kāi)發(fā)了各種以電阻應(yīng)變

24、片為中心元件的公用傳感器，稱(chēng)之為應(yīng)變片式傳感器。應(yīng)變片曾經(jīng)貼在傳感器里面，不需求操作者做實(shí)驗(yàn)時(shí)自行安裝。應(yīng)變片式傳感器包括應(yīng)變片、彈性元件和其他附件。應(yīng)變片式傳感器在運(yùn)用前普通要進(jìn)展標(biāo)定，確定被測(cè)物理量與傳感器的輸出電阻變化率或者電橋的輸出電壓之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。 圖2-16 圓柱式測(cè)力傳感器滑變電阻式傳感器滑變電阻式傳感器，又稱(chēng)電位計(jì)式傳感器，主要用于被測(cè)物體的角位置或角位移的丈量。其傳感中心就是一個(gè)滑線變阻器， 圖2-20 滑變電阻式傳感器滑變電阻式傳感器原理簡(jiǎn)單、制造容易、輸入輸出的線性度較好。一個(gè)缺陷是，當(dāng)觸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生一定的摩擦力，其趨勢(shì)是妨礙被測(cè)物體運(yùn)動(dòng)，有能夠影響被測(cè)物體原來(lái)的運(yùn)動(dòng)情

25、況，特別是對(duì)于低輸入能量的運(yùn)動(dòng)量。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)中的翼片式空氣流量計(jì)和線性輸出型節(jié)氣門(mén)位置傳感器，采用的就是電位計(jì)式原理。 圖2-21 翼片式空氣流量計(jì)還有一類(lèi)電阻式傳感器，不依賴(lài)運(yùn)動(dòng)和變形，而是單純靠溫度變化來(lái)改動(dòng)電阻資料的電阻率，從而改動(dòng)輸出。例如，用于丈量發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫暖進(jìn)氣溫度的繞線電阻式溫度傳感器，其傳感中心是高純度的鎳線電阻，其電阻值隨水溫或氣溫的改動(dòng)而變化。這種傳感器呼應(yīng)速度較慢，不能用于追蹤迅速變化的溫度。電容式傳感器電容式傳感器是將被測(cè)物理量的變化轉(zhuǎn)換為電容值變化的一種傳感安裝，屬于參量式傳感器。其根本構(gòu)培育是一個(gè)具有可變參數(shù)的電容器。任務(wù)原理平行板電容器的電容數(shù)值C為：

26、 2-22式中，S為兩極板的正對(duì)面積；為兩極板的間距；0為真空中的介電常數(shù)，為8.8510-12庫(kù)倫/伏特；r為極板間實(shí)踐介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，極板間填充不同物質(zhì)，其相對(duì)介電常數(shù)不同，對(duì)于空氣，取r=1。假設(shè)被丈量能使電容器構(gòu)造參數(shù)中的S、或r中的任一項(xiàng)變化，那么電容值C就會(huì)發(fā)生變化。主要類(lèi)型和運(yùn)用根據(jù)被丈量對(duì)電容器構(gòu)造參數(shù)的不同影響，電容式傳感器可以分為三類(lèi)： 變極距型這是最常見(jiàn)的電容式傳感器。變極距型電容傳感器最擅長(zhǎng)的是丈量位移，特別是微小的位移。在汽車(chē)噪聲的丈量中，廣泛運(yùn)用聲級(jí)計(jì)，精細(xì)聲級(jí)計(jì)的中心就是一個(gè)電容式傳感器，稱(chēng)電容微音器。電容式傳感器也可以丈量流體壓強(qiáng)的變化。例如，D型電控發(fā)動(dòng)機(jī)

27、放射系統(tǒng)中，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量由進(jìn)氣歧管壓力和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速推算。而進(jìn)氣壓力的丈量就是利用電容式傳感器，如圖2-25所示。圖2-25 電容式進(jìn)氣壓力傳感器 圖中，1接進(jìn)氣歧管，整個(gè)傳感器外外表處于該氣體壓力環(huán)境中。兩個(gè)氧化鋁膜片5都可以在氣壓變化下運(yùn)動(dòng)。2和4是厚膜電極，構(gòu)成電容器的兩個(gè)極板。3是內(nèi)部填充的絕緣介質(zhì)。進(jìn)氣壓力的動(dòng)搖轉(zhuǎn)變成電容值的變化，該電容參與構(gòu)成一個(gè)振蕩器諧振電路，其輸出信號(hào)的頻率與進(jìn)氣歧管壓力成正比。變面積型電容器的兩個(gè)極板中，一個(gè)固定，另一個(gè)在其平面內(nèi)做平動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，兩者的正對(duì)面積S就發(fā)生變化，根據(jù)式2-22，電容C就發(fā)生改動(dòng)。測(cè)線位移 b)測(cè)角位移 c)圓筒形圖2-26 變面積型電

28、容式傳感器變面積型電容傳感器很多做成同軸圓筒形構(gòu)造，如圖2-26-c)所示。由于筒式電容器的徑向變化對(duì)電容值影響相對(duì)較小。變介電常數(shù)型兩個(gè)極板均不動(dòng)，改動(dòng)極板間的填充物質(zhì)或者物質(zhì)的尺寸、位置，不同物質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)不同，電容值隨之發(fā)生改動(dòng)。變介電常數(shù)型電容式傳感器通常用于丈量電介質(zhì)的厚度、電介質(zhì)插入極板的位置、電介質(zhì)液體的高度或者成分變化等。測(cè)物體位置 b) 測(cè)物體厚度 c) 測(cè)液面高度圖2-27 變介電常數(shù)型電容式傳感器性能特點(diǎn)電容式傳感器的運(yùn)動(dòng)部分主要就是活動(dòng)極板質(zhì)量極小，因此固有頻率非常高，特別適宜高頻動(dòng)態(tài)丈量，比如聲音信號(hào)。電容器極板間的靜電作用力很小，適宜進(jìn)展低輸入能量的丈量，可以丈

29、量極低的壓力、極小的加速度和極其微小的位移，靈敏度和分辨力非常高，甚至可以感遭到納米級(jí)的位移。但是，電容傳感器也存在一些問(wèn)題。輸出阻抗高電容式傳感器的電容值普通很小，當(dāng)采用交流電路處置和變換時(shí)，容抗很大容抗，為交流電路的圓頻率，要求絕緣電阻極大、放大器輸入阻抗也很大。提高供電頻率可以降低容抗，但高頻信號(hào)的放大和傳輸復(fù)雜，寄生電容的影響也會(huì)增大。受寄生電容的影響相對(duì)于電容式傳感器本身的電容就是電容器兩平行板間的電容，傳感器的引線電纜電容、丈量電路的雜散電容以及傳感器極板與周?chē)鷮?dǎo)體構(gòu)成的電容等，共同構(gòu)成寄生電容。寄生電容會(huì)降低傳感器的靈敏度，而且寄生電容經(jīng)常隨機(jī)動(dòng)搖，影響丈量結(jié)果的精度。這就對(duì)電纜

30、的選擇、安頓、銜接方法和周?chē)h(huán)境提出了比較嚴(yán)厲的要求。極板間距和厚度的問(wèn)題平行板電容器接近邊緣的部分電場(chǎng)強(qiáng)度降低，這會(huì)降低傳感器的靈敏度，而且增大非線性度。為了降低這種邊緣效應(yīng)，同時(shí)進(jìn)一步減小寄生電容，需求降低極板原始間距、增大極板面積、降低極板厚度如采用鍍金或鍍銀工藝。這對(duì)極板的制造和裝配技術(shù)提出了一定的要求。對(duì)于變面積型和很多變介電常數(shù)型電容式傳感器來(lái)說(shuō)，輸出與輸入的線性關(guān)系良好。但是對(duì)于最常見(jiàn)的變極距型電容式傳感器，由于其根本原理缺陷，輸出電容與輸入位移之間不是線性關(guān)系。數(shù)學(xué)推證可以得出：為了提高傳感器的靈敏度和線性度，電容式傳感器的極板原始間距要做得很?。欢鵀榱诉M(jìn)一步提高線性度，丈量位

31、移d還要遠(yuǎn)小于原始間距。所以，電容式傳感器只能丈量微小的位移。 為了進(jìn)一步提高丈量的靈敏度和線性度、同時(shí)降低外界干擾的影響，可以采用差動(dòng)丈量。差動(dòng)丈量是一種運(yùn)用廣泛的測(cè)試方法，其根本思想是設(shè)計(jì)兩套一樣的丈量安裝，甲和乙。同一輸入量分別作用于甲、乙兩元件。甲元件的輸出是(a+b)，其中a是被丈量引起的、b是外界干擾引起的；乙元件的輸出的(-a+b)，a、b的含義同甲。兩者的輸出相減，(a+b)-(-a+b)=2a。可見(jiàn)，差動(dòng)丈量可以將靈敏度提高一倍，同時(shí)將外界環(huán)境影響對(duì)兩個(gè)丈量元件的干擾抵消掉。 圖2-29 差動(dòng)丈量的原理和輸出特性電感式傳感器顧名思義，電感式傳感器，就是將被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換為電感的

32、傳感器，屬于參量式傳感器。這類(lèi)傳感器的構(gòu)造特征是具有參數(shù)可變的電感繞組即線圈。電感包括自感和互感，所以電感式傳感器也可以分為自感式和互感式兩類(lèi)。自感式電感傳感器電感繞組的自感系數(shù)電感量與磁路的幾何尺寸、線圈的匝數(shù)和介質(zhì)的導(dǎo)磁率有關(guān)。普通來(lái)說(shuō)，線圈的匝數(shù)和介質(zhì)的導(dǎo)磁率不易改動(dòng)，所以，被丈量通常是位移，改動(dòng)的是磁路的幾何尺寸。如圖2-30所示。(a)變氣隙型 (b)變截面型 (c)螺管型 1-線圈 2-鐵芯 3-銜鐵 圖2-30 自感式傳感器的類(lèi)型和原理也可以將變氣隙型和變截面型稱(chēng)作可動(dòng)銜鐵型電感式傳感器、將螺管型稱(chēng)做可動(dòng)鐵芯型電感式傳感器。對(duì)于常見(jiàn)的可動(dòng)銜鐵型，由公式2-23可見(jiàn)，傳感器的輸出電

33、感L和被測(cè)位移之間是非線性關(guān)系。為了提高線性度，同時(shí)提高靈敏度和抗干擾才干，同電容式傳感器一樣，電感式傳感器也經(jīng)常采用差動(dòng)丈量方式。如圖2-32所示，兩個(gè)鐵芯共用一個(gè)銜鐵，銜鐵的運(yùn)動(dòng)引起兩個(gè)線圈的電感反向變化，將這兩個(gè)電感量差接進(jìn)丈量電路以實(shí)現(xiàn)差動(dòng)丈量。 (a)丈量線位移 (b)丈量角位移 圖2-32 自感式電感傳感器的差動(dòng)丈量互感式電感傳感器互感式電感傳感器，其構(gòu)培育等效于一個(gè)互感系數(shù)可變的變壓器。這種傳感器普通都做成差動(dòng)式的，采用兩個(gè)次級(jí)繞組，鐵芯的運(yùn)動(dòng)對(duì)兩個(gè)繞組的影響趨勢(shì)相反，常被稱(chēng)作差動(dòng)變壓器。如圖2-33所示。 圖2-33 差動(dòng)變壓器電感式傳感器的特點(diǎn)與電容式傳感器相比，電感式傳感器

34、可以丈量較大的位移即使銜鐵或鐵芯的運(yùn)動(dòng)超出量程也不會(huì)呵斥損壞。電感式傳感器的運(yùn)動(dòng)部件與固定部件之間都沒(méi)有摩擦，而且電感效應(yīng)本身不同于電磁感應(yīng)，不需求很大的輸入能量。因此，電感式傳感器的動(dòng)作阻力小、對(duì)被測(cè)系統(tǒng)的影響小、本身無(wú)機(jī)械磨損。電感線圈允許輸入較大的鼓勵(lì)電壓。電感式傳感器比較突出的一個(gè)問(wèn)題是動(dòng)作部分的慣量非常大。慣量大導(dǎo)致固有頻率低，為了滿足不失真丈量的條件，只能丈量更低頻的信號(hào)。所以，電感式傳感器不能用作高頻動(dòng)態(tài)丈量。而且，電感式傳感器的分辨率受丈量范圍的影響，丈量范圍越大，分辨率越低。壓電式傳感器根本原理和性能特點(diǎn)壓電式傳感器的任務(wù)原理是壓電效應(yīng)：某些資料當(dāng)沿著一定的方向?qū)ζ涫┘訅毫?/p>

35、拉力時(shí)，資料不僅發(fā)活力械變形，而且內(nèi)部發(fā)生極化，在兩側(cè)外表出現(xiàn)等量的異號(hào)電荷，電荷量與壓力大小成正比。當(dāng)外力去掉后，該資料又重新回到不帶電的形狀。如圖2-34所示。(a) 受壓力 (b) 受拉力 圖2-34 壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)原理中的電荷量Q和壓力F的關(guān)系式可寫(xiě)作：。式中，K壓電系數(shù)庫(kù)倫/牛頓壓電式傳感器在汽車(chē)實(shí)驗(yàn)中最多的運(yùn)用就是用來(lái)丈量振動(dòng)加速度。另外，在發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)中，需求感知爆振率信號(hào)，發(fā)動(dòng)機(jī)的爆振程度通常由機(jī)體振動(dòng)反映，也可以采用壓電式加速度傳感器來(lái)丈量。壓電式傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)是體積小、分量輕、構(gòu)造簡(jiǎn)單、任務(wù)可靠、固有頻率高、靈敏度和線性度都較高。壓電式傳感器的主要缺陷是：第一，通常作

36、為振動(dòng)加速度傳感器，當(dāng)被測(cè)運(yùn)動(dòng)頻率較低時(shí)，測(cè)試較困難。第二，輸出信號(hào)弱、壓電片的阻抗高。所以，一個(gè)傳感器里通常包含兩個(gè)壓電片，而且傳感器輸出端必需銜接前置放大器。根據(jù)兩片壓電片銜接方式的不同，配套不同的放大器。前置放大器壓電式傳感器的前置放大器有兩個(gè)作用：一是將傳感器輸出的微弱信號(hào)放大；二是阻抗匹配，將傳感器的高阻抗輸入轉(zhuǎn)變成低阻抗輸出，才干傳給常規(guī)放大器繼續(xù)放大、處置。即，壓電式傳感器前置放大器常規(guī)放大器當(dāng)然，很多測(cè)試系統(tǒng)所采用的前置放大器，內(nèi)部包含了常規(guī)放大的功能，所以我們看到的放大器只需一個(gè)。壓電片是有極性的，就是說(shuō)遭到壓力時(shí)，出現(xiàn)正、負(fù)電荷的外表是固定的。當(dāng)一個(gè)傳感器里面的兩片壓電片的

37、異極性外表相連時(shí)，就是串聯(lián)；當(dāng)同極性外表相連時(shí)，就是并聯(lián)。如圖2-36所示。 (a)兩片壓電片串聯(lián) (b)兩片壓電片并聯(lián) 圖2-36 兩片壓電片的銜接當(dāng)壓電片串聯(lián)時(shí)，其輸出電壓相當(dāng)于單片的兩倍，適于采用電壓式前置放大器。這種放大器的輸出電壓與傳感器輸入電壓成正比，但也會(huì)遭到被測(cè)信號(hào)頻率和導(dǎo)線分布電容的影響。放大器的高頻呼應(yīng)良好，但低頻呼應(yīng)不好。對(duì)導(dǎo)線電纜的質(zhì)量要求高，導(dǎo)線不能過(guò)長(zhǎng)特別是要求高靈敏度的場(chǎng)所，改換電纜后需求重新標(biāo)定靈敏度。電壓式前置放大器的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造較簡(jiǎn)單，價(jià)錢(qián)較低。兩片壓電片并聯(lián)，其輸出電荷相當(dāng)于單片的兩倍，適用于采用電荷式前置放大器。這種放大器線路構(gòu)造復(fù)雜，調(diào)理困難，本錢(qián)較高。

38、但是其性能優(yōu)點(diǎn)是很突出的：放大器輸出電壓僅與輸入電荷量和放大器反響電容有關(guān)電荷放大器的本質(zhì)是一個(gè)具有深度電容負(fù)反響的高增益放大器，其反響電容屬于構(gòu)造設(shè)計(jì)參數(shù)，是固定的或可選的，而與信號(hào)頻率和導(dǎo)線分布電容無(wú)關(guān)。高頻和低頻呼應(yīng)都很好，傳輸間隔 可長(zhǎng)達(dá)數(shù)百米，對(duì)導(dǎo)線質(zhì)量要求低，改換導(dǎo)線后不需求重新標(biāo)定。在線性度和信噪比等方面也優(yōu)于電壓放大式。所以目前多采用電荷放大式前置放大器。還有一種半導(dǎo)體壓電效應(yīng)：在單晶半導(dǎo)體上，人為添加一些不同物質(zhì)，就會(huì)構(gòu)成一定的電阻值，對(duì)此電阻施加一定的應(yīng)力應(yīng)變，其阻值就會(huì)發(fā)生變化。例如，D型電控放射發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣壓力傳感器，就采用了這種原理，如圖2-37所示。N型硅片的中央部

39、位減薄，構(gòu)成膜片，用光刻腐蝕工藝在膜片上構(gòu)成4個(gè)P型應(yīng)變電阻，各電阻的初始阻值都是R。當(dāng)膜片兩側(cè)有壓力差時(shí)，就會(huì)向一側(cè)膨脹，導(dǎo)致R1和R3、R2和R4的阻值變化相反，由電橋電路轉(zhuǎn)化成輸出電壓VE。這種傳感器體積小、精度高、本錢(qián)低、抗振性和可靠性高，是目前最先進(jìn)的進(jìn)氣壓力傳感器，運(yùn)用非常廣泛。磁電式傳感器磁電式傳感器，也叫感應(yīng)式傳感器，是一種發(fā)電式傳感器，其任務(wù)原理是電磁感應(yīng)亦稱(chēng)電磁效應(yīng)。由法拉第電磁感應(yīng)定律可知：經(jīng)過(guò)閉合回路面積內(nèi)的磁通量發(fā)生變化時(shí)，回路內(nèi)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其大小正比于磁通量的變化率。公式為：。式中， 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)伏特；閉合回道路圈的匝數(shù)；磁通量的變化率韋伯/秒；負(fù)號(hào)表示感應(yīng)電流

40、的磁場(chǎng)方向與上述磁通量的增長(zhǎng)方向相反。在汽車(chē)實(shí)驗(yàn)中，磁電式傳感器通常用于轉(zhuǎn)速的丈量。其中的一種是測(cè)速發(fā)電機(jī)。其本質(zhì)就是一臺(tái)小型直流發(fā)電機(jī)。這種測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓較高、能量較強(qiáng)，可以直接帶動(dòng)負(fù)載記錄器而省去中間變換電路；缺陷是低轉(zhuǎn)速時(shí)的線性度較差，而且電壓輸出易受無(wú)關(guān)要素的干擾。另一種運(yùn)用較廣的轉(zhuǎn)速傳感器是磁電式脈沖轉(zhuǎn)速計(jì)，其原理如圖2-38所示。轉(zhuǎn)盤(pán)1與被測(cè)軸同步旋轉(zhuǎn)，外圈有一圈凸齒。在固定支架4上安裝有線圈2、內(nèi)部插有磁極3，磁極前端與轉(zhuǎn)盤(pán)凸齒之間的間隔 很近。當(dāng)轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其邊緣的齒頂和齒槽依次經(jīng)過(guò)磁極正面，在線圈中感應(yīng)出電脈沖。脈沖個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)過(guò)的齒數(shù)。脈沖電壓經(jīng)整形后送入計(jì)數(shù)電路，根據(jù)

41、單位時(shí)間經(jīng)過(guò)的脈沖數(shù)以及轉(zhuǎn)盤(pán)一圈的齒數(shù)，算出平均轉(zhuǎn)速。平均時(shí)間很短，刷新頻率很快，只需被測(cè)轉(zhuǎn)速變化不是非常猛烈，這種平均轉(zhuǎn)速完全可以替代瞬時(shí)轉(zhuǎn)速。這種脈沖式轉(zhuǎn)速計(jì)低頻呼應(yīng)更好，抗干擾才干更強(qiáng)，廣泛運(yùn)用于五輪儀、測(cè)功機(jī)等實(shí)驗(yàn)設(shè)備的轉(zhuǎn)速丈量以及汽車(chē)電控系統(tǒng)的曲軸轉(zhuǎn)速或位置和車(chē)輪轉(zhuǎn)速的丈量。 圖2-38 磁電式脈沖轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)速發(fā)電機(jī)的根本思想是用輸出電壓的幅值來(lái)反映被丈量；而脈沖轉(zhuǎn)速計(jì)的根本思想那么是用輸出脈沖的頻率來(lái)反映被丈量。信號(hào)的幅值在傳輸、處置中比較容易遭到干擾，而頻率信號(hào)在傳輸和處置過(guò)程中，抗干擾才干相對(duì)更強(qiáng)，由于線性系統(tǒng)的根本特性之一就是頻率堅(jiān)持性。脈沖式轉(zhuǎn)速計(jì)就是利用頻率來(lái)計(jì)數(shù)，信號(hào)幅值

42、的偏向不會(huì)影響丈量結(jié)果。推而廣之，很多測(cè)試設(shè)備，都要把傳感器直接輸出的物理量轉(zhuǎn)換成某種頻率信號(hào)，用以反映被丈量，利用的就是這種“測(cè)頻率比測(cè)幅值更可靠的思想。例如P15 圖2-25“電容式進(jìn)氣壓力傳感器?；魻柺絺鞲衅魅蝿?wù)原理霍爾式傳感器的任務(wù)原理是霍爾效應(yīng)亦稱(chēng)“霍耳效應(yīng)。 圖2-39 霍爾效應(yīng)原理長(zhǎng)度l、寬度b、厚度d的N型N型：電子型半導(dǎo)體薄片，處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于薄片，在薄片長(zhǎng)度方向上施加控制電流I。那么：在垂直于磁場(chǎng)和電流所構(gòu)成的平面的方向即圖中寬度方向上，將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。被稱(chēng)為霍爾電動(dòng)勢(shì)或霍爾電壓，該半導(dǎo)體薄片就是霍爾元件。給定霍爾元件，霍爾電壓與控制電流和磁感應(yīng)強(qiáng)度

43、之積IB成正比。 2-26為霍爾系數(shù)，與載流資料的電阻率和載流子遷移率成正比。金屬資料的電阻率太低，P型半導(dǎo)體的載流子是空穴、其遷移率小于電子，都不適宜，所以霍爾元件常用N型半導(dǎo)體資料。另外，由式2-26可以看出，載流資料厚度越小，霍爾電壓越大，所以霍爾元件都比較薄，薄膜型霍爾元件可薄至1微米。傳感器特性及運(yùn)用霍爾片是長(zhǎng)方形的薄片，長(zhǎng)度方向上焊有兩根控制電流引線c、d，寬度方向上焊有兩根霍爾電壓輸出引線a、b。 圖2-40 霍爾傳感器霍爾傳感器的轉(zhuǎn)換效率較低，對(duì)溫度變化較敏感，對(duì)轉(zhuǎn)換精度要求較高時(shí)需求采取溫度補(bǔ)償措施。但由于構(gòu)造簡(jiǎn)單、體積小、耐久性好、頻率呼應(yīng)范圍寬從直流到微波頻段、可靠性高、

44、易于微型化和集成電路化等優(yōu)點(diǎn)，霍爾傳感器在丈量技術(shù)、信息處置和自動(dòng)控制等方面依然有廣泛的運(yùn)用。霍爾傳感器最直接的運(yùn)用，是施加一個(gè)給定的控制電流，經(jīng)過(guò)丈量輸出霍爾電壓，來(lái)丈量所在位置的磁場(chǎng)方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度。其他物理量如位移、電流或者速度，假設(shè)能引起這個(gè)磁場(chǎng)的變化，那么也可以運(yùn)用霍爾傳感器來(lái)丈量。圖2-41為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與曲軸位置傳感器。永久磁鐵3和導(dǎo)磁板5構(gòu)成閉合磁路，兩者之間布置有霍爾元件2，4是基座。外圈葉輪有18個(gè)等間距齒、內(nèi)圈葉輪有3個(gè)不等間距齒，葉輪和曲軸同步旋轉(zhuǎn)。觸發(fā)葉輪進(jìn)入空氣隙時(shí)，霍爾元件的磁場(chǎng)大部分被葉片旁路，因此輸出霍爾電壓呈低電平信號(hào)；當(dāng)觸發(fā)葉輪分開(kāi)空氣隙時(shí)，那么輸出高電平。

45、根據(jù)18X信號(hào)，可以計(jì)算出曲軸轉(zhuǎn)角和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；根據(jù)3X信號(hào)，可以判別出點(diǎn)火缸號(hào)3X脈沖信號(hào)上邊沿分別對(duì)應(yīng)1、4缸，3、6缸和2、5缸緊縮行程上止點(diǎn)前75。兩者結(jié)合，可以準(zhǔn)確控制各缸點(diǎn)火時(shí)辰。 (a)觸發(fā)葉輪進(jìn)入空氣隙 (b)觸發(fā)葉輪分開(kāi)空氣隙 (c)傳感器輸出信號(hào) 圖2-41 霍爾式曲軸轉(zhuǎn)速與位置傳感器有的資料將電感式傳感器、磁電式傳感器和霍爾式傳感器等與磁場(chǎng)有關(guān)的傳感器，統(tǒng)稱(chēng)為磁敏式傳感器。光電式傳感器任務(wù)原理光電式傳感器的任務(wù)原理是光電效應(yīng)。光電效應(yīng)是一個(gè)統(tǒng)稱(chēng)，詳細(xì)包括：外光電效應(yīng)，又稱(chēng)光電子發(fā)射效應(yīng)。金屬或半導(dǎo)體光電資料在光照下外表逸出光電子，這是最經(jīng)典、最狹義的光電效應(yīng)。典型器件是光

46、電管。光伏特效應(yīng)。半導(dǎo)體PN結(jié)在光照下產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。典型器件是光電池和光敏二極管、三極管。光導(dǎo)效應(yīng)，又稱(chēng)內(nèi)光電效應(yīng)。高電阻率的半導(dǎo)體在光照下導(dǎo)電載流子添加，電阻率下降。典型器件是光敏電阻。熱電效應(yīng)。某些陶瓷資料在光照下受熱，外表產(chǎn)生挪動(dòng)電荷但不逸出。性能特點(diǎn)和主要運(yùn)用光電式傳感器通常是發(fā)光器件和接納器件光電元件配套運(yùn)用。光電式傳感器體積小、精度和集成度高，在工業(yè)制造和控制領(lǐng)域常用于丈量物體的外形和位置、位移和間隔 、感光光學(xué)特性，以及非接觸丈量高溫物體的溫度等。汽車(chē)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中，光電式傳感器主要用于轉(zhuǎn)速的丈量，或者判別物體的位置。圖2-42是一種典型的光電式轉(zhuǎn)速傳感器的原理表示圖。這種測(cè)試思想與磁

47、電式脈沖轉(zhuǎn)速計(jì)類(lèi)似。但其對(duì)光學(xué)環(huán)境和儀器元件的清潔度要求相對(duì)較高。 圖2-42 光電式轉(zhuǎn)速傳感器圖2-43 左右輪或前后軸能否平行的檢測(cè) 在進(jìn)展給定路段的車(chē)速實(shí)驗(yàn)時(shí)，經(jīng)常采用光電管遮蓋的原理丈量汽車(chē)到達(dá)起點(diǎn)或終點(diǎn)的時(shí)辰。另外，在機(jī)油質(zhì)量的檢測(cè)或柴油機(jī)煙度的測(cè)試等需求斷定被測(cè)物質(zhì)清潔度的實(shí)驗(yàn)中，也常采用光電式傳感器。一些四輪定位儀，也采用光電式丈量原理，參見(jiàn)圖2-43。熱電式傳感器原理和性能熱電偶，參見(jiàn)圖2-44。 圖2-44 熱電偶兩種不同性質(zhì)的導(dǎo)體A和B銜接成一個(gè)回路，兩個(gè)結(jié)合點(diǎn)的溫度不同，那么在導(dǎo)體之間存在電勢(shì)差，稱(chēng)熱電動(dòng)勢(shì)。導(dǎo)體A和導(dǎo)體B是兩個(gè)熱電極，端稱(chēng)參比端或冷端、端稱(chēng)任務(wù)端或熱端。

48、由這兩種對(duì)偶導(dǎo)體資料組成、并將溫度實(shí)踐上是與的溫差轉(zhuǎn)換成熱電動(dòng)勢(shì)的傳感器就叫熱電偶。熱電偶的兩個(gè)熱電極A和B必需由不同資料制成；熱電偶的兩個(gè)端和的溫度必需不同；熱電偶的輸出熱電動(dòng)勢(shì)只取決于兩端的溫度差-，和A、B兩個(gè)電極資料中間部位的溫度無(wú)關(guān)。因此，熱電偶在任務(wù)時(shí)應(yīng)確保溫度不變或可控，使熱電動(dòng)勢(shì)是待測(cè)溫度的單值函數(shù)，同時(shí)允許在兩極之間中接入其他儀表構(gòu)成丈量回路。熱電偶最突出的優(yōu)點(diǎn)是溫度丈量范圍廣，高溫?zé)犭娕嫉娜蝿?wù)溫度可以超越2000C，低溫?zé)犭娕寄敲纯傻椭?200C以下。而且熱電偶體積小，熱慣性小，動(dòng)態(tài)呼應(yīng)快，可以丈量復(fù)雜構(gòu)造狹小處的溫度或零件外表的溫度，例如離合器和制動(dòng)器摩擦副外表的發(fā)熱溫度

49、，是一種比較完善的熱電式傳感器，運(yùn)用極廣。熱電阻熱電阻的熱敏元件是金屬導(dǎo)體電阻。導(dǎo)體的電阻隨著溫度的升高，其電阻率下降。大多數(shù)導(dǎo)體電阻在溫度升高1C時(shí)電阻率添加0.4%0.6%。常用的熱電阻資料是鉑、銅、鎳、鐵等純金屬。熱電阻傳感器普通用于丈量-200C500C的溫度。資料的電阻溫度特性穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精度和反復(fù)性好。與熱電偶相比，不存在參比端溫度的控制問(wèn)題。熱敏電阻熱敏電阻也是利用資料的電阻率隨溫度變化而變化的特性任務(wù)的。與熱電阻不同的是，熱敏電阻采用的不是純金屬導(dǎo)體，而是半導(dǎo)體資料，所以熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)單位溫差引起的電阻率變化/T比熱電阻高很多，可達(dá)10100倍。另外，熱電阻都是隨著

50、溫度升高而升高、即正溫度系數(shù)的，而熱敏電阻的電阻率隨溫度的升高能夠升高、也能夠降低，所以熱敏電阻分為正溫度系數(shù)熱敏電阻ATC和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻PTC，其中運(yùn)用較多的是PTC型。熱敏電阻的優(yōu)點(diǎn)主要在于溫度系數(shù)高，而且熱慣性很小，適于動(dòng)態(tài)丈量。缺陷是溫度系數(shù)隨溫度變化而變化，也就是輸出電阻率與輸入溫度不成線性，尤其是高溫時(shí)線性度更差，所以運(yùn)用上限溫度約為300C。半導(dǎo)體資料的穩(wěn)定性和互換性也較差，測(cè)試系統(tǒng)中改換元件需求重新標(biāo)定。運(yùn)用熱電偶的主要特點(diǎn)是高溫性能好，所以可以用于丈量發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的溫度和排氣門(mén)溫度。經(jīng)過(guò)埋入的方法，可以丈量活塞外表及淺表層、離合器和制動(dòng)器摩擦片的外表溫度。熱電阻和熱敏電

51、阻通常丈量較低的溫度，或者外表的平均溫度。例如用熱敏電阻制成的點(diǎn)溫計(jì)，可以在萬(wàn)向節(jié)磨損實(shí)驗(yàn)中丈量十字叉軸端的溫度，以斷定其磨損程度。 信號(hào)的中間變換、傳輸與記錄電橋電橋是將電阻、電容或電感等電參量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷狠敵龅囊环N中間變換電路，普通與應(yīng)變片式傳感器配合運(yùn)用。電橋電路與平衡條件 圖2-45 直流電阻電橋如圖2-45，a、c間施加供橋電壓鼓勵(lì)電壓，b、d間是輸出電壓，可視作開(kāi)路。 電橋平衡，就是指假設(shè)在b、d之間銜接一塊電流計(jì)，其指示為零，也就是b、d兩點(diǎn)等勢(shì)。所以，電橋平衡條件就是輸出電壓為零。輸出電壓，得： 2-27可見(jiàn)，電橋平衡條件就是： 2-28普通的電橋在初始形狀下，四個(gè)橋臂阻值

52、都相等，即：，平衡條件自然滿足。電橋輸出電壓與加減特性當(dāng)初始形狀時(shí)，電橋平衡，輸出電壓為零。如今令每個(gè)橋臂的電阻值都發(fā)生變化：，,。我們把這些變化后的電阻值代入式2-27，來(lái)計(jì)算輸出電壓：當(dāng)各橋臂的電阻變化量均遠(yuǎn)小于初始電阻時(shí)，將上式展開(kāi)：那么電橋輸出電壓為： 2-29各橋臂的電阻變化率，所以又可以寫(xiě)作： 2-30可見(jiàn)，電橋的輸出電壓可以分解為4個(gè)分量的簡(jiǎn)單加減，而且每個(gè)分量只取決于某個(gè)橋臂的電阻變化，不同橋臂之間沒(méi)有相互影響?？梢詫㈦姌蜉敵鲭妷汗娇偨Y(jié)為電橋加減特性：電橋可以把各橋臂電阻變化所引起的輸出電壓自動(dòng)加減而后輸出。加減規(guī)律為：對(duì)臂相加、鄰臂相減。公式中的電阻指的是某個(gè)橋臂的電阻，而

53、不一定是某個(gè)電阻元件的電阻值。電橋的不同接法與靈敏度 (a)單臂電橋 (b)雙臂電橋 (c)全橋 圖2-46 電橋的接法電橋的輸入是電阻變化率也就是應(yīng)變片的輸出，電橋的輸出是電壓。因此，電橋靈敏度就是輸出電壓與電阻變化率之比，即： 2-31其中分母是僅指某一個(gè)橋臂的習(xí)慣上通常取第1臂。單臂電橋?qū)τ趩伪垭姌颍墒?-29可以看出，輸出電壓只需第一項(xiàng)。所以單臂電橋的靈敏度。雙臂電橋?qū)τ陔p臂電橋，令第一個(gè)任務(wù)臂為1，那么另一個(gè)任務(wù)臂能夠是對(duì)臂3、也能夠是鄰臂2或4，目的是放大輸出、提高靈敏度。當(dāng)兩個(gè)應(yīng)變片輸出的電阻變化率絕對(duì)值相等時(shí)，由式2-29可以看出，電橋的輸出電壓是單片的2倍，那么雙臂電橋的靈

54、敏度就是單臂電橋的2倍，靈敏度。全橋?qū)τ谌珮颍簿褪撬膫€(gè)橋臂都是任務(wù)臂，為了將輸出電壓盡能夠提高，1、2、3、4四個(gè)橋臂的應(yīng)變符號(hào)一定是“正、負(fù)、正、負(fù)。顯然，當(dāng)各橋臂應(yīng)變的絕對(duì)值相等時(shí)，全橋的輸出電壓相當(dāng)于單臂電橋的4倍，所以全橋的靈敏度相當(dāng)于單臂電橋的4倍，。電橋加減特性的運(yùn)用電橋加減特性，通常用于以下三個(gè)目的：消除溫度變化的影響，將溫度一樣的應(yīng)變片接為鄰臂。詳細(xì)方法有兩個(gè)：補(bǔ)償片法：一個(gè)橋臂上接任務(wù)應(yīng)變片，貼在試件上丈量被測(cè)載荷。再選取一塊和被試件同樣材質(zhì)的零件，稱(chēng)為補(bǔ)償件，放在被試件附近保證兩者溫度一樣。將另一個(gè)同樣型號(hào)的應(yīng)變片貼在補(bǔ)償件上，稱(chēng)為溫度補(bǔ)償片。補(bǔ)償片感遭到的溫度應(yīng)變和任務(wù)

55、片一樣，兩者接為鄰臂，“鄰臂相減，就可以把溫度變化引起的干擾消除掉。這種接法粘貼了兩片應(yīng)變片，但是任務(wù)片只需一片，其本質(zhì)屬于一種單臂電橋，不能提高靈敏度，。任務(wù)片自行消除：兩個(gè)應(yīng)變片都是任務(wù)片，粘貼在同一個(gè)試件上，在電橋中接為鄰臂。留意，兩個(gè)任務(wù)片感遭到的有用信號(hào)的應(yīng)變必需是異號(hào)的，否那么有用信號(hào)也相互抵消掉了。顯然，利用“鄰臂相減，這種方法既能提高電橋的靈敏度，也能抵消兩個(gè)任務(wù)片的溫度效應(yīng)。盡量放大輸出，提高靈敏度將兩個(gè)感受同號(hào)應(yīng)變的應(yīng)變片，接在電橋的對(duì)臂；將兩個(gè)感受異號(hào)應(yīng)變的應(yīng)變片，接在電橋的鄰臂。消除無(wú)關(guān)載荷的影響將感受異號(hào)干擾的應(yīng)變片，接在電橋的對(duì)臂；將感受同號(hào)應(yīng)變的應(yīng)變片，接在電橋的

56、鄰臂。對(duì)待詳細(xì)丈量問(wèn)題要詳細(xì)分析，靈敏運(yùn)用電橋加減特性，實(shí)現(xiàn)各種目的?，F(xiàn)舉一例：一根轉(zhuǎn)動(dòng)的圓軸，同時(shí)遭到彎矩和扭矩，要求丈量扭矩、也就是要消除彎矩的影響，同時(shí)還要盡量放大輸出。應(yīng)如何貼片和接橋？ 圖2-48 受扭的試件及其外表單元體應(yīng)力分析由二向應(yīng)力形狀實(shí)際可知，受扭的圓軸，其外表與軸線成45方向和方向存在著最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力，而且拉應(yīng)力和壓應(yīng)力的絕對(duì)值都等于改動(dòng)剪應(yīng)力。所以應(yīng)該沿著與試件軸線成45和的方向粘貼應(yīng)變片。圖2-49 圓軸展開(kāi)表示和電橋接法貼片和接橋方法如圖2-49所示。對(duì)于被測(cè)扭矩：四個(gè)應(yīng)變片按45、45、的方向粘貼，感遭到的正應(yīng)變符號(hào)一定是“正、負(fù)、正、負(fù)；在接橋圖中，按電

57、橋加減特性的次序，構(gòu)成正-負(fù)+正-負(fù)的電壓輸出，最終相當(dāng)于單片應(yīng)變片的4倍。對(duì)于干擾彎矩：和相隔180貼片，感遭到的彎曲正應(yīng)變絕對(duì)值相等、符號(hào)相反；在接橋圖中，接為對(duì)臂，相加，相互抵消。和也如此。所以電橋的最終輸出中沒(méi)有彎矩信號(hào)。對(duì)于溫度變化：四個(gè)應(yīng)變片都是任務(wù)片，位于同一試件上，溫度一直一樣；全部接入電橋，顯然，溫度應(yīng)變經(jīng)“+-+-的加減運(yùn)算，全部抵消掉。平衡式與非平衡式電橋假設(shè)輸入信號(hào)改動(dòng)，輸出儀表的顯示值也直接改動(dòng)，我們把這種丈量方法稱(chēng)作非平衡法，或者叫偏位法。比如彈簧測(cè)力計(jì)。假設(shè)輸入信號(hào)改動(dòng)，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)人員調(diào)理測(cè)試安裝，確保輸出儀表示值不變，經(jīng)過(guò)調(diào)理量來(lái)反映被測(cè)輸入量，這種方法就是平衡法

58、，或者叫零位法。比如天平。上述電橋，屬于非平衡式。非平衡式電橋的線路相對(duì)簡(jiǎn)單，調(diào)理容易；但是由式2-29或式2-31可以看出，當(dāng)電源電壓動(dòng)搖時(shí)，會(huì)引起電橋輸出電壓或靈敏度的改動(dòng)，呵斥誤差，或者需求頻繁標(biāo)定。為此，可以采取平衡式電橋，如圖2-51所示。當(dāng)被丈量為零時(shí)，調(diào)理可調(diào)電阻，使指針歸零。當(dāng)某橋臂的電阻隨被測(cè)載荷發(fā)生變化時(shí)，調(diào)理可調(diào)電阻，使指針再次歸零。事前將可調(diào)電阻的調(diào)理量與橋臂電阻的變化做好標(biāo)定，就可以用調(diào)理量來(lái)反映被測(cè)橋臂的電阻變化率?？梢?jiàn)，這種零位丈量法，輸出輸入關(guān)系以及系統(tǒng)的測(cè)試誤差僅取決于可調(diào)電阻標(biāo)度的準(zhǔn)確度，與電源電壓無(wú)關(guān)。 圖2-51 平衡式電橋由于零位法丈量需求隨著輸入量的

59、變化由操作者自動(dòng)調(diào)理可調(diào)電阻，不適于跟蹤快速變化的信號(hào)，所以零位法普通用于丈量靜態(tài)信號(hào)。交流電橋直流電橋的優(yōu)點(diǎn)很多：高穩(wěn)定度的直流電源容易獲得；直流電橋平衡條件較簡(jiǎn)單；輸出的直流電壓容易丈量和顯示；直流電對(duì)容抗和感抗不敏感，所以對(duì)應(yīng)變片、電橋和應(yīng)變儀之間導(dǎo)線的要求較低。直流電橋的缺陷是直流放大器較復(fù)雜，抗干擾才干不理想，所以目前廣泛采用交流電橋。交流電橋和直流電橋的任務(wù)原理一樣，根本計(jì)算公式也通用；區(qū)別在于：交流電橋的供橋電壓是交流電源，各橋臂上除了有純電阻，還能夠有電感和電容現(xiàn)實(shí)上直流電橋的各橋臂上也有電感和電容，但是對(duì)于直流電，電感相當(dāng)于短路、電容相當(dāng)于斷路，不需思索。直流電橋的平衡條件是

60、。對(duì)于交流電橋，只需將各橋臂阻值用復(fù)阻抗、和表達(dá)，平衡條件依然是： 2-32直流電橋平衡條件的數(shù)學(xué)本質(zhì)是兩個(gè)實(shí)數(shù)相等，式2-28是一個(gè)條件；而交流電橋平衡條件的數(shù)學(xué)本質(zhì)是兩個(gè)復(fù)數(shù)相等，式2-32是兩個(gè)獨(dú)立的條件。以交流電容電橋?yàn)槔?，如圖2-52(a)所示。橋臂1是一個(gè)純阻抗和一個(gè)容抗串聯(lián)，其復(fù)阻抗為；橋臂2和橋臂3都只需純阻抗，橋臂4與1類(lèi)似，復(fù)阻抗。為交流電的圓頻率。代入式2-32，易得交流電容電橋的平衡條件： 2-33圖2-52 交流電橋交流電橋，除了平衡條件較復(fù)雜外，與直流電橋相比，還容易遭到分布電容的影響。 電橋輸出電壓公式、電橋加減特性、電橋靈敏度的定義等直流電橋的根本關(guān)系，對(duì)于交流