传感器的灵敏度相应地为：
s

dR dx

kt
基础知识
电阻应变式传感器
当金属电阻丝受拉或受压时，电阻丝的长度和横
截面积将发生变化，且电阻丝的电阻率也发生变化
（这一现象称为压阻效应），因此导线的电阻值发生
变化。
dR

A(dl ld)
A2
ldA
基础知识
电阻应变式传感器 粘贴式金属丝应变片可用于应力分析，也可用作 为传感器。由于可测的电阻值变化要求导线长度很 长，因而要将导线按一定的形状（通常为栅状）曲折 地贴在由浸渍过绝缘材料的纸衬或合成树脂组成的载 体上。图中给出这种应变片的一种典型结构型式。
• 测功机作电动机 电枢绕组内通入电流，在定子，励磁绕组的
磁场作用下，转子受到一个电磁驱动力矩的作 用而旋转（反拖），该驱动力矩的反力矩作用 于定子，通过测力机构测出。
性能指标 动力性 经济性 排放 振动与噪声
动力系统 汽油机 柴油机 LPG&NG 纯电动 内燃机混合动力 燃料电池混合动力
动力系统
稳态台架
动态台架
Torque [%]
Speed [% ]
LoadRoad

C0

C1
v

Cw

A

ρ 2
v2
LoadVeh
– 发动机输出功率以水分子 摩擦生热的形式带走
– 制动力矩的大小通过改变 水层厚度来调节
功率测量
水力测功器 – 特点及应用
–结构简单，价格相对比较便宜 –主要应用于产品出厂检测和耐久性试验
功率测量
电涡流测功器 – 工作原理
– 制动器由定子和转子组成， 可以自由摆动的定子外壳伸 出力臂以测量扭矩
式中：R为电阻，Ω；ρ为材料的电阻率，mm2/m； l为导体的长度，m；A为导体的截面积，mm2。
基础知识
电阻式传感器：直线位移型
图中触点C沿变阻器表面移动的距离x与A、C两点 间的电阻值R之间有如下关系：
R k1x 式中：kt为单位长度中的电阻，当导线分 布均匀时为一常数，此时传感器的输出
（电阻）与输入（位移）间为线性关系，
–制动器调节发动机的负载，把吸收功率转换为热能 或电能
–测力机构和测速装置测量发动机输出扭矩及输出轴 转速
–测功器带有自动调节和控制系统，实现转速和扭矩 的闭环控制
功率测量
测功器按通常按照制动器的工作原理 不同分类
水力测功器 电力测功器
电涡流测功器（EC） 直流电力测功器（DC） 交流电力测功器（AC）
R R1[1 (t2 t1)] R1(1t)
式中：R1为温度t1时的电阻值；α为金属材料温度系
数；
t。 t2 t1
功率测量
• Pe=Tt×n/9550
Pe –有效功率kW Tt –输出扭矩N.m n –输出轴转速r/min
功率测量
测功器 在发动机台架试验中作为负载，实现测定工况 的调节。由制动器，测力机构，测速装置和控 制系统组成。
基础知识
被测量获取的基本概念
被测量 传感器
测量电路
显示记录 装置
观察者
基础知识
• 各部分功能 (1) 传感器：把非电物理量按一定的物理规律转换 成电量的装置。它包括敏感元件、传感元件及 转换元件。 敏感元件：感受被测物理量的变化； 传感元件：传递被测物理量的变化； 转换元件：把被测物理量转换成电量。
功率测量
• 1.直流电力测功机 结构： 由转子，定子外壳（浮动于支座），测力机构（拉压力传感
器）构成。结构简图如下：
功率测量
直流电力测功机
• 测功机作发电机 发动机带动转子旋转，制动力矩与发动机的
驱动力矩平衡。制动力矩的反力矩作用于定子， 欲使定子转动，但被测力机构约Байду номын сангаас住。发动机 的驱动力矩即可通过测力机构测出。
汽车发动机测试技术
清华大学汽车工程系 金振华 2005.12
主要内容
• 概述
– 发动机测试的特点 – 测试技术的发展
• 测量参数及测试设备
– 动力性 – 经济性 – 排放
• 数据采集及虚拟仪器技术 • 汽车发动机测试系统
– 发动机台架测试系统 – 排放法规及排放测试系统
概述
试验技术 发动机台架试验 整车转鼓试验 整车道路试验
– 直流电通过励磁绕阻产生磁 通，感应子旋转时涡流环相 应部位磁通不断变化，在涡 流环表面产生感应电势而形 成涡电流，阻止磁通的变化， 从而引起感应子的制动作用
– 制动器吸收的功率全部转化 成热量，通过冷却水带走
功率测量
电涡流测功器 – 特点及应用
– 低惯量，精度高，稳定性好 – 结构简单，维护方便，便于自动控制 – 多用于内燃机的开发与研究试验

m
dv dt

m g sinarctan1R0G0
测试技术的发展
主要内容
概述
发动机测试的特点 测试技术的发展
测量参数及测试设备
动力性 经济性 排放
数据采集及虚拟仪器技术 测试系统
发动机台架测试系统 排放法规及排放测试系统
基础知识
半导体应变片的工作原理： 基于半导体材料的压阻效应。所谓的压阻效应
是指单晶半导体材料沿某一轴向受外力作用时，其 电阻随之发生变化。从半导体物理可知，单晶半导 体在外力作用下，原子点阵排列规律会发生变化， 导致载流子迁移率及载流子浓度产生变化，从而引 起电阻率的变化。
基础知识
电阻式温度计 纯金属及大多数合金的电阻率随温度的增加而 增加，即它们具有正的温度系数。这些金属及合金 的电阻值随温度的变化关系符合以下公式:
基础知识
(2) 测量电路：对传感器输出信号进行放大、滤波、 转换等处理，使之能够被显示记录装置记录。
(3) 显示记录装置：以人能感知的方式，输出被测 量。如模拟表、数字表、显示器、示波器、磁
带机、计算机存储装置等。
基础知识
电阻式传感器 是将被测的量转变为电阻变化的 一种传感器。 工作原理
一个电导体的电阻值按如下的公式进行变化： R l A
功率测量
测功器的基本要求
– 在发动机工作转速和扭矩范围内形成稳定的 运转工况
– 能平顺而足够精细的调节负载 – 能足够准确的测定负载 – 操作简单安全可靠
功率测量
水力测功器 - 工作原理
– 制动器由转子和外壳组成， 外壳由滚动轴承支撑，可 以自由摆动
– 在制动器的转子和外壳之 间充满水，工作时水由转 子带动获得动量矩并传递 给外壳，并从测力机构指 示出力的大小