第五章 试验数据采集与处理【汽车试验学】
车载测试中的数据采集与分析方法
车载测试中的数据采集与分析方法在车辆研发和测试领域，数据采集与分析是非常重要的环节。
车载测试中的数据采集与分析方法对于验证车辆性能、优化车辆设计以及改进安全性能至关重要。
本文将介绍车载测试中常用的数据采集与分析方法。
一、数据采集方法1. 传感器技术车辆测试中常用的数据采集方法之一是传感器技术。
通过安装各种传感器，可以实时监测车辆的动力性能、悬挂系统状态、制动系统工作等。
常见的传感器包括加速度计、陀螺仪、温度传感器等，它们能够提供各种各样的参数，如加速度、角度、转速、温度等。
2. 数据记录仪数据记录仪是车载测试中常用的数据采集设备之一。
数据记录仪能够记录车辆运行过程中的各项数据，并将其存储在内部存储器或外部存储设备中。
通过数据记录仪，工程师可以方便地获取和存储大量数据，并在后续的分析中使用。
其中，常用的数据记录仪包括CAN总线数据记录仪、GPS数据记录仪等。
3. 无线通信技术随着无线通信技术的进步，越来越多的车载测试采集设备开始采用无线通信技术，如Wi-Fi、蓝牙等。
通过无线通信技术，测试车辆的数据可以实时传输到远程服务器或云端，使工程师能够远程监控和分析车辆性能数据。
这种数据采集方法具有灵活、高效和准确的特点。
二、数据分析方法1. 数据清洗与预处理在数据分析之前，一项重要的工作是对采集到的原始数据进行清洗和预处理。
这包括对异常数据、缺失数据、重复数据等进行处理，确保数据的准确性和完整性。
2. 数据可视化数据可视化是数据分析过程中的一项关键任务。
通过将数据转化为图表、图像或其他可视化形式，可以更好地理解和解释数据。
常用的数据可视化工具有Matplotlib、Tableau等，它们能够帮助工程师快速生成各种图表，并进行直观的数据分析。
3. 统计与建模数据分析的核心是通过统计方法和建模技术来探索数据的规律和特征。
通过运用统计学原理、回归分析、机器学习等方法，可以对车辆测试数据进行深入分析，并得出有关车辆性能、驾驶行为等方面的结论。
了解车载测试中的数据采集与分析技术
了解车载测试中的数据采集与分析技术随着汽车行业的快速发展，车载测试成为车辆研发过程中必不可少的环节之一。
在车载测试中，数据采集与分析技术起着至关重要的作用。
本文将介绍车载测试的背景以及数据采集与分析技术的应用。
一、车载测试背景车载测试是指在道路条件下对车辆各项性能进行测试的过程。
通过车载测试，可以全面了解车辆在实际道路使用中的表现，发现潜在问题，并对车辆进行性能改进和优化。
在车辆研发和安全评估过程中，车载测试被广泛应用。
二、数据采集技术数据采集是车载测试中的关键环节。
通过准确高效地采集各种车辆性能参数，可以为后续的数据分析提供可靠的数据支持。
1. 传感器技术传感器是数据采集的关键设备。
传感器可以感知和测量车辆各项性能参数，如加速度、速度、转向角度等。
常见的传感器类型包括加速度传感器、角度传感器、压力传感器等。
传感器种类繁多，根据测试需求选用合适的传感器非常重要。
2. 数据记录与存储技术数据记录与存储技术是数据采集的重要手段。
通过数据记录设备，可以将传感器采集到的数据记录下来，并进行存储。
常见的数据记录设备包括数据采集器和存储器。
数据记录与存储技术应具备高精度、高速度和大容量的特点，以确保数据的准确性和完整性。
三、数据分析技术在数据采集完成后，需要对采集到的数据进行分析，以获取有价值的信息，为车辆的性能改进和优化提供依据。
数据分析技术在车载测试中发挥着关键作用。
1. 数据清洗与预处理数据采集过程中，可能会受到各种噪声和干扰的影响，因此需要进行数据清洗与预处理。
数据清洗包括数据去噪、异常值处理和数据修补等；数据预处理包括数据平滑、插值和标准化等。
通过数据清洗与预处理，可以提高数据质量，减小误差对后续分析的影响。
2. 数据挖掘与建模数据挖掘与建模是数据分析的核心环节。
通过运用机器学习、统计分析等方法，可以从数据中发现隐藏的规律和关联性。
常见的数据挖掘技术包括聚类分析、回归分析和关联规则挖掘等。
通过数据挖掘与建模，可以深入理解车辆性能和行为规律，为车辆研发和优化提供有益的指导。
车辆工程技术使用中的数据采集与处理工作流程
车辆工程技术使用中的数据采集与处理工作流程随着汽车工业的迅速发展，车辆工程技术使用中的数据采集与处理工作流程变得越来越重要。
数据采集与处理是车辆工程技术中的核心任务，它可以帮助工程师们获取有效的汽车性能数据，并通过分析和处理这些数据，为汽车设计和改进提供准确的依据。
本文将介绍车辆工程技术使用中的数据采集与处理工作流程。
1. 数据采集的目的和方法数据采集是指获取和记录有关汽车性能和行为的各种数据。
数据采集的目的是为了了解汽车在不同条件下的表现和性能，从而对其进行改进和优化。
常见的数据采集方法包括实验测试、传感器监测和模拟仿真等。
实验测试是通过在真实道路或试验场上对汽车进行各种测试来获取数据。
这些测试可以包括加速度测试、制动测试、悬架测试等。
传感器监测是通过安装不同类型的传感器来监测汽车的运动和行为，并记录相关的数据。
模拟仿真是通过计算机模型和仿真软件来模拟汽车的各种运动和行为，从而获取数据。
2. 数据处理的步骤和方法数据处理是指对采集到的原始数据进行分析、处理和整理，以得到有用的信息和结论。
数据处理的步骤通常包括数据清洗、数据转换、数据分析和数据可视化等。
数据清洗是指对采集到的原始数据进行筛选、过滤和去除错误或无效数据。
这可以通过编写程序或使用数据处理软件来实现。
数据转换是将原始数据转换成可用的数据格式，例如将数据从文本文件转换成表格或数据库。
数据分析是应用统计和数学方法对数据进行分析和计算，以发现数据中的模式和规律。
数据可视化是将处理后的数据以图表、图像或图形的形式可视化显示，使得人们更容易理解和解释数据。
3. 数据采集与处理的应用数据采集与处理在车辆工程技术中应用广泛。
例如，在汽车设计方面，通过采集和分析不同条件下的汽车性能数据，可以评估汽车的动力性能、操控性能和燃油经济性等指标，从而为汽车设计和改进提供依据。
在汽车制造方面，通过采集和处理汽车组装过程中的数据，可以实现生产线的优化和质量控制。
汽车技术中的数据采集与处理技巧
汽车技术中的数据采集与处理技巧在汽车技术领域，数据采集与处理技巧是非常重要的。
随着汽车电子化和智能化的发展，车辆上搭载的传感器越来越多，产生的数据量也越来越庞大。
正确而高效地收集和处理这些数据，对汽车制造商和驾驶员来说都至关重要。
下面我将介绍一些汽车技术中常用的数据采集与处理技巧。
数据采集是指通过传感器或其他设备收集汽车上的各种数据。
传感器可以安装在发动机、轮胎、制动系统、车辆底盘等部位，用于测量和监测车辆运行时的各种参数，例如车速、转速、刹车压力、油耗等。
数据采集的关键是保证准确性和实时性。
为了提高数据的准确性，可以使用高精度的传感器，并且在数据采集过程中需要进行数据清理和去噪处理，以保证数据的可靠性。
而实时性则是指数据采集系统必须能够及时地获取和传输数据，以满足实时监控和控制的需求。
数据处理是指对采集到的数据进行分析和利用。
数据处理可以分为离线处理和在线处理两种方式。
离线处理是指在事后对数据进行分析和处理，例如利用机器学习算法对大量数据进行模型训练和优化，以提高汽车性能和驾驶安全性。
而在线处理则是指对数据进行实时的处理和响应，例如根据驾驶员的行为模式预测车辆的性能和燃油消耗，以提供精确的驾驶建议。
在数据处理过程中，常用的技术包括数据清洗、数据转换、数据压缩和数据可视化。
数据清洗是指对采集到的数据进行去重、去噪和异常值处理，以确保数据的准确性和一致性。
数据转换是指将原始数据进行格式转换和规范化，以便进行数据分析和挖掘。
数据压缩是指将庞大的数据量进行压缩和存储，以减少存储空间和传输带宽的占用。
而数据可视化则是将处理后的数据以图表、图像等形式展现出来，以便用户更直观地理解数据的含义。
除了常规的数据采集与处理技巧，还有一些创新的技术正在不断涌现。
例如，随着5G技术的发展，汽车之间和汽车与云端之间的数据传输速度将大大提高，为汽车技术的发展带来更多机会。
同时，人工智能和机器学习算法的应用也正在改变汽车数据的处理方式，使其更加智能化和自动化。
汽车试验学1.5试验试数据处理
t =1 t =1 N N
一元线性回归方程
因 Q(b0 , b) ⇒ min 正规方程
N ∂Q = −2 ( yt − b0 − bxt ) = 0 ∂b0 t =1 N ∂Q = −2 ( yt − b0 − bxt )xt = 0 ∂b t =1
y = a0 + a1 x + a2 x 2 + L + am x m
（7-48）
1、多项式次数的确定 多项式次数的确定一般采用差分法。 、 设自变量的取值是等间距的，即：
x2 − x1 = x3 − x2 = L xm − xm −1 = ∆x
计算出因变量 y 的相邻值之间的差值，即一阶差值 ∆y ∆y1 = y2 − y1 ， y2 = y3 − y2 ， ， ∆y = y − y ∆ L ∆ ∆ 2 y为 ∆ 2 y1 = ∆y2 − ∆y1 ， 2 y2 = ∆y3 − ∆y2 ，L 二阶差值 3 2 2 2 2 ∆3 三阶差值 ∆3 y 为 ∆ y1 = ∆ y2 − ∆ y1 ， y2 = ∆ y3 − ∆ y2 ，L M
一元线性回归方程 一元非线性回归方程 多元线性回归
3
一元线性回归分析
如果对两个变量x 和y 分别进行了n次测定，得到
y n对测定值（ xi ， ），(i＝1，2，…，n)，将其描在
i
直角坐标图上，就得到n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x与之 间的关系。
ˆ y = a + bx
统计特性不随时间的推移而变化的随机过程称为 平稳随机过程。 设随机过程ξ(t),若对于任意n和任意选定t1＜t2 ＜…＜tn, tk∈T， k=1, 2, …, n，以及τ为任意值，且 x1, x2, …, xn∈R，有 fn(x1, x2, …, xn; t1, t2, …, tn) =fn(x1, x2, …, xn; t1+τ , t2+τ , …, tn+τ ) 则称ξ(t)是平稳随机过程。
汽车试验设备数据采集与管理
汽车试验设备数据采集与管理摘要：本文主要探讨了汽车试验设备数据采集与管理的问题和解决方案。
分析了当前数据管理存在的挑战，包括数据存储和管理的困难、数据安全和隐私保护的问题、数据分析和应用的挑战等。
本文对未来发展趋势进行了预测和建议，包括加强跨学科合作和研究、提高数据采集和管理的技术水平、加强数据安全和隐私保护、提高数据分析的准确性和智能化等。
关键词：汽车试验设备、数据采集、数据管理汽车工业是一个高度竞争的产业，为了提高产品质量和研发效率，汽车试验设备的数据采集和管理变得越来越重要。
有效的数据管理可以提高数据的准确性和可重复性，同时可以挖掘数据的内在价值，为决策提供科学依据。
然而，当前的数据管理存在一些挑战，需要采取有效的策略和方法来应对。
一．汽车试验设备数据采集技术概述1.1数据采集的基本原理数据采集是一种重要的过程，它涉及使用特定的仪器和设备来收集试验设备在运行过程中产生的各种物理量和化学量的数据。
这些数据可以被转化为可处理和分析的信号，从而为后续的数据处理和决策提供有价值的信息。
在数据采集的过程中，基本原理是通过传感器将试验设备的各种参数转换为电信号。
传感器是一种特殊的设备，它可以感知并转换物理量（如温度、压力、湿度等）或化学量（如浓度、酸碱度等）为电信号。
这些电信号具有易于传输和处理的特点，可以方便地进行数字化处理和存储。
一旦电信号被采集到，它们需要经过一系列的信号调理、转换和传输等处理过程。
信号调理是指对原始电信号进行放大、滤波、去噪等操作，以提高信号质量和准确性。
转换是指将不同类型的电信号转换为适合后续处理的形式，例如将模拟信号转换为数字信号，或将不同频率范围的信号进行调制和解调等。
传输是指将处理后的信号通过有线或无线方式传输到目标设备或系统中，以便进一步分析和存储。
最终，采集到的数据将被存储在数据库或其他存储介质中，以供后续的数据分析和使用。
通过对这些数据的统计和分析，我们可以提取出有用的信息，了解试验设备的运行状态、性能指标等，并为优化试验过程、改进产品质量等方面提供依据。
汽车试验学第5章 汽车基本性能试验
1. 爬陡坡试验
（1）坡路实测法
（2）负荷拖车测量法
max
arcsin( m m0
i1 i
sin )
2. 爬长坡试验
• 试验坡道为表面平整、坚实的连续上坡道，要求 该坡道长为8km～10km，其中上坡路段应占坡道 长度的90%以上，最大纵向坡度不小于8%。
• 记录车速从50km/h开始到停车整个滑行过程的滑 行时间和滑行距离。
• 滑行过程中，应保持汽车直线行驶，尽可能不转 动转向盘，不允许使用制动器。
• 试验至少往返各滑行一次，并且往返区段应尽量 重合。
• 由于滑行初速度较难准确地控制在50km/h，为使
试验结果具有可比性，应将实测的滑行距离换算
• 试验前，检查汽车是否处于良好的技术状态，尤 其发动机供油系和冷却系、动力传动系及制动系 的工作状况，里程表应经过校正。
2. 爬长坡试验
• 试验时，试验车停放在坡道起点处，记录里程表 指示里程，启动燃油流量计，然后起步开始爬坡。 在爬坡过程中，每行驶0.5km记录一次各部位的温 度值，观察仪表、发动机及动力传动系等工作状 况。
• 试验应往返进行，每个方向至少进行3次。
3.试验数据处理
取所有有效试验数据
• 算术平均值
n
x xi n i1
• 标准偏差
SD
n
(x xi )2
i 1
n 1
• 变化系数（标准偏差/算术平均值） k SD x
• 爬坡试验分类
▫ 爬陡坡试验：评价指标是汽车的最大爬坡度。 ▫ 汽车爬长坡试验：用于检查汽车长时间在较大功率
第五章 试验数据采集与处理【汽车试验学】
§5.2 计算机数据采集系统
计算机数据采集系统主要由多路模拟开关(MUX)、采样保 持器（SHA)、模数转换器(A/D)等组成。
1/3倍频带
汽车行驶平顺性是基于人体对振动的反应提出来的。人体对
振动的反应不仅在
三个轴向各不相同，而且在不同的频带
亦存在较大的差异。这里所说的频带是指1/3倍频带，即：将试
验所设定的分析频段按照如下关系分为若干个频带。
1
式中：
、
fu—/ f—l
23
分别为多个频带上的下限和上限频率。
为了方便表达每个频带上的数值，按1/3倍频带所分出的 每个频带均用中心频率 来表示，即：
பைடு நூலகம்
§5.3 动态试验数据处理
汽车性能试验的目的在于要了解汽车整车及各总成部 件性能的优劣，既需要建立一个指标体系对其进行评价。 不同的试验对象及同一试验对象的不同性能都对应着不 同的试验评价方法。限于篇幅，在此不可能对全部试验 对象的各项性能的评价问题一一进行讨论，所以仅以具 有代表性的汽车行驶平顺性试验为例讨论汽车试验的动 态数据处理问题。
2）
或
。
则连续时间函数 x(t可) 以由下式
x(t) t
sin (t nt) x(nt) t
n
t nt
唯一确定。 x(nt为) 第 点n 即 t n的函t 数值 。xn
采样定律表明，x(t只) 要满足 f 时fc 有 X ( f )， 则0 以
t 采1
2 fc
得的离散序列 能xn完 全表征连续函数 。x因(t)此，采样定律提
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一、多路模拟开关(MUX)
在工程测试中，经常会遇到多路数据采集的问题，如果每 一路都单独采用各自的输入回路，即每一路都采用放大、采样/ 保持和A/D等环节，不仅成本会成倍增加，还会导致系统体积 庞大以至于从结构上无法实现,如128路信号的采集。因此，除少 数特殊情况外，常采用公共的采样保持及A/D转换电路，而要 实现这种设计，就需采用多路模拟开关。
选择采样周期 Ts 的依据，以确保 x(n)能不失真地恢
复成原信号 x(t) ，这就是香农采样定理。
设传感器输出的连续信号为 x(t，) 其频谱为 X (，f )如果频 谱 X和( f采) 样周期 满足Ts下列条件：
1） X ( 为f ) 有限频谱，当 f (fc 为截fc 止频率)， X ( f；) 0
供了选择采样间隔的准则。若以 表示采f样s 频率，则
1
f s t 2。fc
二、采样方式
实时采样(Real-Time sampling) :当数字化一开始，信号 波形的第一个采样点就被采样并数字化。然后，经过一个采样间 隔，再采入第二个子样，这样一直将整个信号波形数字化后存入 波形存储器。实时采样的优点在于信号波形一到就采入，因此适 应于任何形式的信号波形，重复的或不重复的，单次的或连续的。 又由于所有采样点是以时间为顺序，因而易于实现波形显示功能。 实时采样的主要缺点是时间分辨率较差，每个采样点的采入、 量化、存储等必须在小于采样间隔的时间内完成。若对信号的 时间分辨率要求很高。那么实现起来就比较困难。
SHA的组成
SHA主要由模拟开关、存储介质和缓冲放大器A组成，它的 一般形式如图所示。
采集时间是SHA的一个关键动 态指标，它主要取决于电容量和输 入放大器最大供电电流，采集时间 范围是15ns～10μs。任何SHA所具有的最高采样速率均由采样与 保持状态所需要的时间之和来决定；保持方式的时间(此时瞬态 已建立)主要由采用SHA的系统决定；用于采样方式的最小时间 则由满足给定精度的采集时间确定。
2）
或
。
则连续时间函数 x(t可) 以由下式
x(t) t
sin (t nt) x(nt) t
n
t nt
唯一确定。 x(nt为) 第 点n 即 t n的函t 数值 。xn
采样定律表明，x(t只) 要满足 f 时fc 有 X ( f )， 则0 以
全表征连续函数 。x因(t)此，采样定律提
4）在使用高精度采样保持放大器和A/D进行精密数据采 集时，应充分考虑模拟开关的传输精度。多路模拟开关在数据 采集系统中，主要用作通道选择。
二、采样保持器(SHA)
如果直接用A/D对模拟量进行转换，则应考虑到任何一种 A/D都需要有一定的时间来完成量化及编码的操作。在转换过 程中，模拟量的变化，将直接影响转换精度。特别是在同步系 统中，几个并联的量均需要取同一瞬时值，若仍直接送入A/D 进行转换(共用一个A/D)，所得到的几个量就不是同一时刻的 值，无法进行计算和比较。所以要求输入到A/D的模拟量在整 个转换过程中保持不变，但转换之后，又要求A/D的输入信号 能够跟随模拟量变化，能够完成上述任务的器件叫采样保持放 大器(SHA)。
字信号(或简称为采样信号)x(n) ，离散信号相邻两个采 样值之间的时间间隔Ts ，称为采样周期。
3、香农(Shannon)采样定律
采样周期 Ts 决定了采样信号的质量和数量：Ts 太
小，会使 x(n) 的数量剧增，占用大量的计算机内存；
Ts 太大，会使模拟信号的某些信息被丢失，这样， 若将采样后的信号恢复成原来的信号，就会出现失 真现象，影响数据处理的精度。因此，必须有一个
1）对于信号电平较低场合，可选用低压型多路模拟开关， 但需有严格的抗干扰措施。
2）在切换速度要求高、路数多的情况下，应尽可能选用 单片即能完成的模拟开关，因为这样可使每路特性参数基本一 致；在使用多片组合时，也宜选用同一型号的芯片以尽可能使 每个通道的特性一致。
3）在选择多路模拟开关的速度时，要考虑到与后级设备 速度的匹配，通常多路模拟开关的速度应略高于采样保持放大 器和A/D的速度。
等效时间采样(Equivalent-Time Sampling)技术可实现很高 的数字化转换速率，但这种采样方式的应用前提是信号波形是可 以重复产生的。“等效时间采样”又称“变换采样”。
§5.2 计算机数据采集系统
计算机数据采集系统主要由多路模拟开关(MUX)、采样保 持器（SHA)、模数转换器(A/D)等组成。
多路模拟开关的主要作用是把多个模拟量参数分时地接通 送到A/D转换器，即完成多到一的转换。
随着大规模集成电路的发展，各厂家巳推出各种各样的多 路模拟开关。多路模拟开关的通道数有4路、8路和36路等。由 于组成多路开关的电路不同，多路模拟开关又分为TTL、CMOS 和HMOS等多种不同的结构形式。
多路模拟开关的选用应考虑如下一些因素：
第五章 试验数据采集与处理
试验数据采集与处理是将试验过程中由各类传感 器所测得的速度、振动加速度、倾角、温度、压力、 流量、位移等模拟量采集、转换成数字量后，再由计 算机对其进行分析、处理，以获得所需要的测试结果 的过程。
数据采集系统性能的好坏，主要取决于它的精度 和速度。在保证精度的条件下，应该尽可能采用高的 采样速度，以满足实时采集、实时处理和实时控制的 要求。
• A/D转换过程 • 采样周期 • 香农(Shannon)采样定律
1、A/D转换过程
为了能将传感器输出的模拟信号送到计算机中进 行处理，需将其转换成数字量，将连续的模拟信号转 换成数字量的过程称为采样，A/D转换器是采样的常 用工具。
2、采样周期
连续的模拟信号 x(t)经采样过程后变换为离散的数
§5.1 数据采集技术基础
在汽车试验中所需采集的信号，大多是在时间上 和幅值上均连续变化的模拟量，而试验信号的处理绝 大多数由数字计算机来完成，处理的结果又常常需要 以模拟量的形式“反馈”给外部的试验系统。这就需 要解决模拟量与数字量之间的相互转化问题，即采样 与重构(恢复)。
一、采样与采样定理