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汽车测试技术的发展现状

汽车运用测试技术的发展现状44100224 交通学院测试是测量与试验的简称。

测量内涵:对被检测对象的物理、化学、工程技术等方面的参量做数值测定工作。

试验内涵:是指在真实情况下或模拟情况下对被研究对象的特性、参数、功能、可靠性、维修性、适应性、保障性、反应能力等进行测量和度量的研究过程。

试验与测量技术是紧密相连,试验离不开测量。

在各类试验中,通过测量取得定性定量数值,以确定试验结果。

而测量是随着产品试验的阶段而划分的,不同阶段的试验内容或需求则有相对应的测量设备和系统,用以完成试验数值、状态、特性的获取、传输、分析、处理、显示、报警等功能。

汽车测试是通过试验和测量过程,对被检测车辆的物理、化学、工程技术等方面的参量、特性等做数值测定工作,是取得对试验对象的定性或定量信息的一种基本方法和途径。

测试的基本任务是获取信息。

因此,测试技术是信息科学的源头和重要组成部分。

信息是客观事物的时间、空间特性,是无所不在,无时不存的。

但是人们为了某些特定的目的,总是从浩如烟海的信息中把需要的部分取得来,以达到观测事物某一本值问题的目的。

所需了解的那部分信息以各种技术手段表达出来,提供人们观测和分析,这种对信息的表达形式称之为“信号”,所以信号是某一特定信息的载体。

信息、信号、测试与测试系统之间的关系可以表述为:获取信息是测试的目的,信号是信息的载体,测试是通过测试系统、设备得到被测参数信息的技术手段。

同时,在汽车领域及产品全寿命周期内要进行试验测试性设计与评价,并通过研制相应的试验检测设备、试验测试系统(含软、硬件)确保汽车设备和产品达到规定动作的要求,以提高车辆和产品的完好性、任务成功性,减少对维修人力和其它资源要求,降低寿命周期费用,并为管理提供必要的信息。

全寿命过程又称为全寿命周期,是指产品从论证开始到淘汰退役为止的全过程。

产品全寿命过程的划分,各国有不同的划分。

美国把全寿命过程划分为6个阶段:初步设计、批准、全面研制、生产、使用淘汰(退役)。

我国将全寿命周期划分为5个阶段:论证、研制、生产、使用、退役。

这五个阶段都必须采用试验、测量技术,并用试验手段,通过测量设备和测量系统确保研制出高性能、高可靠的产品。

因此,测试技术是具有全局性的关键技术。

尤其在高新技术领域,测试技术具有极其重要地位。

众所周知,汽车产品已由过去仅供贵族享乐的奢侈品发展成为人类生产、生活必不可少的交通工具,其功能已由过去单纯代步发展成为具有军事、探险、采矿、工程施工、旅游、运输等多种不同用途及满足人们出行代步、娱乐、休闲等各种不同要求的多功能产品。

如此高速的发展及功能的扩充,使得许多理论问题的研究尚不够充分,不少设计问题无法根据现有理论所提供的技术支持来完成,而必须借用汽车试验这种手段。

这也许是世界各大汽车公司特别重视汽车试验研究工作的重要原因。

汽车试验技术是随着汽车工业的发展而发展的,汽车工业的发展经历了手工生产、大批量生产、精益生产和现代生产四个阶段。

在此四个发展阶段汽车试验技术的发展亦呈现出不同的特征。

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操作体验和主观评价。

尽管如此,汽车试验工作仍受到制造者和用户的普遍重视,任何一辆汽车在出厂之前都要开到道路上去试试;用户在购买之前大多也要上车体验一番;汽车制造商不时还会举行一些展示汽车性能的比赛活动。

二十世纪初,福特在伊利·惠特尼发明汽车“标准化部件”的基础上发明的“汽车流水生产线”的建成便宣告汽车大批量生产阶段的开始。

随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。

为了使“流水生产”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,汽车试验场在有实力的大公司开始建设。

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。

自上世纪80年代起,美国人经十多年的努力才创立起来的现代生产方式,为了达到在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、最终在提高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、精度更好地试验仪器就是在最近几年研究出来的。

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就是其中之一。

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;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。

现代汽车测试技术的发展首先体现在相关设备的不但完善和发展。

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:1.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,不仅仪器设备自身的操作控制已完全实现了自动化,而且对于许多试验项目而言,试验中的车辆或总成部件也已由计算机自动操控。

2.功能集成一机多功能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。

现在一套仪器几乎可以完成所有的道路试验项目。

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。

该系统包括汽车车轮定位参数检测、整车性能测试、带ABS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。

3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。

4高精度、高效率为了满足日益严格的汽车排放法规要求,最大限度地保护驾驶员及乘客地安全、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“标定”。

由于标定的内容十分复杂且精度要求亦很高,因此“标定”所需的时间一般都很长,所用仪器设备通常都比较复杂。

此外,汽车测试技术飞速发展也体现在目前各高校相关专业对此学科的大力度教学与深入的研究。

测试技术是实践性、综合性很强的一门学科,汽车试验学的研究内容包括:试验系统的组成及系统特征分析,系统的组成、系统的静态、动态特性与系统动态特性的测定、系统的负载效应及实现不失真测量的技术措施。

传感器,各类车用及汽车试验用传感器的原理、构造、性能及其应用。

信号的调理与传输,信号的调制与解调、信号的滤波、信号的传输。

信号的记录、补偿与传输,信号的转换、记录、补偿与表达。

试验数据的采集,计算机数据采集系统和DSP技术。

静态数据处理,测量误差、测试结果的表达及曲线拟合技术。

动态数据处理,动态测试数据的试验评价、动态数据的时域与频域分析、谱分析的栅栏效应、平滑处理域ZOOm-FFT技术。

虚拟仪器系统,虚拟仪器的硬件模块、软件模块及应用。

试验设计与试验研究,试验设计的程序、方法与要求,试验规划与设计,试验新理论、新方法的探索与研究。

我国汽车测试技术已经进入标准化设计阶段,而且已采用了工业界先进的计算机I/O总线标准和数字化总线、仪器总线相结合的标准,逐步接近国际先进水平。

但如何进一步发展,发展的主要内容是什么,这是摆在从事测试技术的每个工程人员需要认真思索的问题。

任何技术的发展均取决于社会发展的需求。

根据安捷伦公司在1996年对检测成本统计:硬件成本6%,检测开发24%,检测操作57%,维护成本占13%。

除了硬件成本外,其它三项基本是软件开发、维护、操作成本。

因此,对TPS的开发、移植、维护、重用,应是测试系统的重要研究内容。

因此,美国在ABBET(A Broad-based Environment for Test,广域测试)对测试软件作了重点描述和规范。

它以信息模型对测试信息进行规格化描述,消除了层次间测试信息移植、共享和应用的障碍。

将测试从宏观上划分为产品描述层、测试策略和要求层、测试过程层、测试资源管理层、仪器控制层等内容。

其根本目的是建立一种通用的ATS开放系统体系结构,从该体系结构再衍生出由具体硬件、软件和系统实现的体系结构,达到测试贯穿于产品从设计思想到装备现场的整个寿命周期,包括从一个寿命周期阶段到另一个寿命周期阶段相关测试信息的传递;生成所需测试程序与过程中信息的使用;故障隔离和修理时,在编写报告和诊断操作中测试维护信息收集和诊断信息反馈。

同时通过渐近方法确定ATS开放系统体系结构。

计划了四个发展项目,每个发展项目完成后,产生一个ATS开放系统体系结构的完好部件,从而增加了该体系结构的开放程度与能力水平。

四个发展项目分别解决“仪器互换性和互操作性”、“TPS可移植性和互操作性”、“寿命周期信息交换”、“过程与工具”。

通过四个发展项目产生了ATS信息架构和软件架构。

对测试软件采用接口描述语言(IDL语言),由于IDL语言与具体语言实现无关性,确保了实现ABBET标准的测试语言多元化。

在汽车测试领域对人工智能技术也给予了高度重视。

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