机动车检测技术的发展及现状Word格式文档下载.docx
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在检测基础技术方面已实现了“标准化”；
在检测技术上向“智能化、自动化检测”方向发展。
2.国内汽车检测技术发展概况
我国从60年代开始研究汽车检测技术。
70年代，我国大力发展了汽车检测技术，汽车不解体检测技术及设备被列为国家科委的开发应用项目。
由交通部主持研制开发了反力式汽车制动试验台；
惯性式汽车制动试验台；
发动机综合检测仪；
汽车性能综合检验台（具有制动性检测、底盘测功、速度测试等功能）。
80年代，随着国民经济的发展，科学技术的各个领域都有了较快的发展，汽车检测及诊断技术也随之得到快速发展。
如何保证车辆快速、经济、灵活，并尽可能不造成社会公害等问题，已逐渐被提到政府有关部门的议事日程，因而促进了汽车诊断和检测技术的发展。
在单台检测设备研制成功的基础上，为了保证汽车技术状况良好，加强在用汽车的技术管理，充分发挥汽车检测设备的使用，交通部1980年开始有计划的在全国公路运输和车辆管理系统（交通部当时负责汽车监理）筹建汽车检测站，检测内容以汽车安全性检测为主。
80年代初，交通部在大连市建立了国内第一个汽车检测站。
从工艺上提出将各种单台检测设备安装联线，构成功能齐全的汽车检测线，其检测纲领为30000辆次/年。
为了配合汽车检测工作，国内已发布实施了有关汽车检测的国家标准、行业标准、计量检定规程等100多项。
从汽车综合性能检测站建站到汽车检测的具体检测项目，都基本作到了有法可依。
3、我国汽车综合性能检测技术的发展方向
我国汽车检测技术要赶超世界先进水平，应该在汽车检测技术基础、汽车检测设备智能化和汽车检测管理网络化等方面进行研究和发展。
a．汽车检测技术基础规范化
b．汽车检测设备智能化
c．汽车检测管理网络化
根据汽车安全和性能检测的要求，本文针对其中发展较快的联网技术、排放测试、四轮定位、灯光检测以及制动性能测试中的一些路试方法进行探讨。
三、设备联网
目前我国的汽车综合性能检测站部分已实现了计算机管理系统检测，虽然计算机管理系统采用了计算机测控，但各个站的计算机测控方式千差万别。
即使采用计算机网络系统技术的，也仅仅是一个站内部实现了网络化。
随着技术和管理的进步，今后汽车检测将实现真正的网络化（局域网），从而作到信息资源共享、硬件资源共享、软件资源共享。
在此基础上，利用信息高速公路将全国的汽车综合性能检测站联成一个广域网，使上级交通管理部门可以即时了解各地区车辆状况。
在这种结构下，汽车综合性能检测站既能担负车辆动力性、经济性、可靠性和安全环保管理等方面的检测，又能担负车辆维修质量的检测以及在用车辆技术状况的检测评定，还能承担科研、教学方面的性能试验和参数测试，检测项目广且有深度，能为汽车使用、维修、科研、教学、设计、制造等部门提供可靠技术依据。
目前的设备主要以串行口、以太网协议的方式进行互联，随着通讯技术的发展，提供了更多的方便选择。
例如可以用短消息平台进行方便的数据交换，或是使用基于802.1无线以太协议，蓝牙技术也是一个标准的开放互联协议。
随着光通讯的发展，在复杂的大型网络中可以使用光网络作为信号的传输媒体。
四、机动车的排放测试
随着汽车保有量的增加（年递增率达到10%以上）,汽车排气污染物造成的环境污染情况将日趋严重。
目前，大气污染已逐渐发展成为世界性的问题。
用废气分析仪和烟度计测定排气污染物的浓度，目的是控制排气污染物的扩散，使其限定在被允许的范围内，达到保护生态环境和自然界生态平衡的目的。
汽车排放的主要污染物是：
一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化合物（NOx）、硫氧化物（主要成分为二氧化硫）和微粒物（由碳烟、铅氧化物等重金属氧化物和烟灰等组成）。
柴油发动机与汽油发动机相比，其CO排出量要小得多。
而且，柴油发动机的HC排出量也较少，但NOx排出量则和汽油机差不多，且会排出令人讨厌的黑烟。
为了控制汽车排气污染物对生态环境的危害，世界各国政府相继制定了汽车排气污染物的限制标准。
4.1汽油车污染物排放检测
汽油车污染物排放检测方法的演变分为两个部分，一是对于气体浓度的测试方法的变化，其次是测试时汽车本身的工作状态。
下面分两个部分对此问题进行讨论。
4.1.1气体浓度检测方法的分类
a.带通型光电探测器
随着探测器技术的发展，一些成熟的新型器件开始应用于气体检测。
这些器件利用了不同的气体具有不同的光谱吸收特性的原理。
仪器的腔体结构如下图：
这种方法极大的简化了仪器的整体结构，同时也保证了仪器的一致性。
b.汽车尾气道边监测系统
目前的道边检测仪有很多的类型，主要有以下两种：
1．非分光红外遥测
所选用的红外波长范围为3-5um，为保证仪器的测量精度以及测量距离，对红外辐射光源的要求是：
辐射的光谱成分要稳定。
因为各种气体对红外线的吸收具有选择性，如果发射的光谱成分（波长和能量）不稳定，对同一浓度的气体，吸收的能量就会有差异，必将造成测量误差。
辐射能量应大部分集中在待测物组分特征吸收波段范围内，并且发射系统的光束发散角要较小，以保证光束在经过长距离的传输后，光信号能量还足够强，以便增加待测组分能够吸收的能量。
红外光源发出的近似平行的红外光束，在穿过汽车尾气排放区，经双车道公路对面放置的角反射器反射后，光束返回到仪器接收部分，依次通过气体校准池，红外聚焦透镜，斩波器和旋转的滤光片转轮，最后聚焦在红外探测器上。
2．可调谐红外激光差分吸收汽车尾气道边监测系统
最近在国外推出了利用输出波长可调谐的激光器，在一定的波长范围内进行扫描，测得实际的对应气体的吸收谱线的峰值，利用峰值的形状来确定各种气体的浓度值，实现了对机动车在行驶过程中排放的尾气中CO、CO2、NO、HC污染物进行自动监测。
由于激光输出的光束波长比滤光片要小的多，各种气体出现光谱重叠的可能性也更小，测试结果也更为准确。
传统的尾气检测方法先要在汽车排气管采样，然后在实验室条件下用常规仪器进行分析，费时费力，成本高，操作难度大，4名工作人员一天只能检测100辆车左右，而采用尾气道边监测技术可实现实时在线遥测，可实时监测机动车尾气排放的污染状况，一小时就可以检测1000辆车以上。
并且能够实时反应车辆在运行时刻的真实排放。
4.1.2排放检测时采用不同的汽车工作状态
前面提到，随着发动机的工作状态以及实际载荷不同，即使同一辆车的实际排放效果也极不相同，这也是当前排放测量中的一个最大问题。
排放测量的目的是为了更好了解车辆在实际使用时的污染物排放情况，以达到污染控制的目的，如果测量的状态和实际使用时不同，那么这个测量的结果就没用很好的参考价值。
随着技术的发展和要求的提高，汽油车的排气测定方法分工况法、等速工况法和怠速法。
怠速法中包括了单怠速法和双怠速法，
a.汽油车怠速污染物排放检测
检测站主要以单怠速法测量汽油车的排气污染物，其实怠速法并不能具体反应车辆的实际情况，但是由于其操作简单，并且限制条件较少，故在检测站广泛采用。
b.汽油车工况法污染物排放检测
ASM（AccelerationSimulationMode稳态加载工况）,它要求底盘测功机根据机动车的基准质量，模拟机动车运行中的稳态负荷，被检测机动车在此负荷下匀速运行。
当车速为24km/h时，为BASM5024工况。
当车速为40km/h时，为BASM2540工况。
检测时被检车辆首先进行BASM5024工况检测，如果排放超标则要进行BASM2540工况检测。
使用稳态加载工况检测系统更能真实地反映出汽车实际的排放状况，但它是对汽车排放气体浓度的测量，汽车尾气成份的浓度测量不能完全测定汽车对大气的污染程度，因为没有废气的总质量就无法测定污染物实际重量。
由于以上原因欧标的排放标准都以克／公里为检测单位，因为它兼顾了浓度及质量。
现在使用的较为先进的Vmas系统，能对排放气体的实际流量进行测试，计算排放污染物的总质量，保证测量结果能和通行的欧II或欧III标准兼容，真正达到对排放的总污染物进行控制的目的。
4．2柴油车自由加速烟度的检测
a．滤纸式烟度计的原理
烟度计主要是测量柴油机排烟的仪器，采样器为一个弹簧泵，前端带有采样探头，插入排气管中央吸取一定容积的尾气，使其通过一张一定面积的洁白滤纸，排气中的碳烟积聚在滤纸表面，使滤纸污染。
用检测器测定滤纸的污染度。
该污染度即定义为滤纸烟度，单位为FSN。
规定全白滤纸的FSM值为0，全黑滤纸的FSM值为10，并从0-10均匀分度。
滤纸法测量稳态工况时的烟度比较可靠，但用于变工况下碳烟的连续测量时测量结果的准确性受到滤纸品质的影响，也不能测量蓝烟和白烟，而且从以上各项指标看，这种仪器的测量精密度是不高的。
b．不透光烟度计的原理
不透光烟度计是采用不透光学原理，它是使一定光通量的入射光透过一段特定长度的被测烟柱，用光接收器上所接收到的透射光的强弱评定排放可见污染物的程度。
由于滤纸式烟度计测量结果的准确性受到滤纸品质的影响；
而不透光烟度计既能实现连续测量，又能测量排气中水分和烟雾等成分，因此，为了使我国的排放法与国际标准接轨，2000年起开始实施的排放标准引入了不透射光度的概念。
排风扇
进气口
发光二极管
测量室
光电转换器
风帘
图4不透光烟度计的测量原理
如图7，排气中含烟、汽的浓度越高，光穿过测量室时光能衰减就越大，经光电转换器转换的电信号就越弱。
c．散射法测烟尘的浓度及平均颗粒度大小
不透光烟度计是采用不透光学原理，对柴油机的排放中烟度的总密度进行测量，实际上，探测器接收到的能量不仅和颗粒排放物的浓度相关，还和颗粒的平均粒子大小相关。
五、汽车定位检测技术及其发展
由于汽车行驶速度的提高，操控稳定性对汽车安全影响越来越重要。
汽车的操控稳定性主要由汽车的定位参数决定。
汽车的定位参数包括：
前轮定位参数（前轮前束、前轮后倾角、主销后倾角、主销内倾角、前轴退缩角、转向前展、转向角等）、后轮定位参数（后轮前束、后轮后倾角、后轴退缩角、推进角等）。
汽车不仅具有前轮定位参数，有些高级客车和高级轿车还具有后轮定位参数。
这些定位参数的错误将会严重影响汽车的操控性能，例如：
主销后倾角过大时，转向沉重，主销后倾角过小时，容易引起前轮摆振，方向盘摇摆不稳，方向盘自动回正能力变差。
当汽车左右后倾角偏差过大时将引起行驶跑偏，后轮前束不正确时，不仅引起跑偏，还会造成轮胎异常磨损等。
1、定位仪的分类
定位仪是一种测量汽车定位参数的设备。
检测前轮定位参数的设备称为前轮定位仪。
汽车的操控性能不仅与前轮有关，后轮定位参数也起着至关重要的作用，检测前后轮定位参数的设备称为四轮定位仪。
四轮定位仪的测量方式及数据处理、数据传输方式随着电子技术的发展而不断变化，但是其基本测量原理大致是相同的。
1.1按出现的先后次序分
a.前束尺；
b.光学水准定位仪；
c.拉线定位仪；
d.拉线电脑四轮定位仪
e.光学电脑四轮定位仪
1.2按测量数据传输技术分
a.有线定位仪：
传感器通过电缆把测量数据传送到主机，其主要特点是：
传输可靠，成本低廉。
b.红外无线定位仪：
通过采用红外线通信技术把传感器测量数据传送到主机。
相对有线方式，其主要特点是操作更为方便，但是，由于红外线传输具有方向性，因此在安装使用过程中应格外谨慎。
c.高频无线定位仪：
通过高频无线电通信技术把传感器测量数据传送到主机。
具有传输无方向性、距离远的、受障碍物影响小等优点，主要缺点是成本高。
2.四轮定位发展历史
早期的定位测量工具由前束尺、外倾角、后倾角测量装置等构成。
前束尺是通过测量左右两前轮之间前后距离的差值来测量前束的。
它只能测量以长度单位表示的总前束值，不能测量单轮前束、退缩角、推进角等参数，而且测量精度有限。
随着汽车技术的不断发展，其测量功能及精度远不能满足定位要求。
a.采用激光技术测量前束的光学水准定位仪。
在被测车辆的两前轮和两后轮上分别装有激光发射器，通过读取激光束照射在刻度尺上的位置来测量前束。
当前束为0时，激光束照射在刻度尺的0位，当前束不为0时，激光照射位置发生偏移。
该偏移代表了被测车轮的前束值。
b.拉线四轮定位仪
以拉线代替激光对前束进行测量的装置，该设备的测量功能进一步加强，由于采用了单片机等微电脑进行控制，测量的自动化程度有所提高。
显示采用LED，更为直观，方便。
也有的采用电脑控制显示，并且在电脑中存有各种车型的定位数据，以便与实际测量结果比较。
拉线定位仪前束测量原理的核心是测量旋转角的旋转式电位器（有的采用霍耳传感器或光电编码器或旋转变压器测量旋转位置），用于测量拉线的偏转角度。
早期的拉线定位仪只有两个机头，需要分两次对全车的四轮进行测量。
先测量两个前轮，然后再测量两个后轮。
后来也有四机头的，可同时对四轮的定位参数进行测量。
拉线式定位仪的主要缺点是操作繁琐，测量精度不高等。
c.光学电脑四轮定位仪。
无论是激光四轮定位仪还是红外线四轮定位仪，虽然其测量传感器有所不同，其最终测量对象都是光线（激光获红外线）的偏转角度。
电脑激光四轮定位仪是通过测量激光在感应接收器上的位置信息来计算激光的偏转角度，从而得到前束测量数据，CCD红外线传感器则通过面阵CCD的成像信息计算测量一个红外发光源在CCD视野中的水平坐标，从而计算红外线的偏转角度。
随着电子技术技术的不断发展及个人电脑价格的不断下降，发展了计算机技术与光学测量技术相结合的电脑四轮定位仪。
电脑四轮定位仪极大地丰富的四轮定位仪的功能，简化了四轮定位的操作：
操作界面友好；
电脑四轮定位仪中存储了各种车辆的定位数据，并且把实际测量数据与技术规格相比较，指引操作人员调整车辆，帮助操作人员使用、存储打印测量数据等等。
目前市场上电脑四轮定位仪品种繁多，但其性能、品质差别极大，价格差异也很大。
关键在于所采用的传感器元件的种类及其品质、传感器数据处理技术等，它们对四轮定位设备的测量精度、响应速度、设备的可靠性、稳定性等有着重要影响。
有些高档四轮定位仪器中已采用DSP技术。
3.电脑四轮定位仪数据传输技术
对于传感器机头的测量数据，需要传送到上位计算机进行处理、显示等。
目前的主要方式如下：
a.有线方式
传感器测量数据通过电缆传送到主机。
有线数据传输可采用的技术有很多种，采用何中技术主要取决于性能价格比等因素。
b.红外线无线传输技术
红外线无线传输技术是把需要传输的数据经过调制后经由红外线载体发送，红外线接收器在接收到调制的红外线信号后经过解调恢复传输数据。
由于红外线具有方向性，因此红外线的传输也具有方向性，而且存在不能被遮挡、传输距离不远等缺点。
其主要特点是技术简单、成本低。
c.高频无线电传输技术
待传输数据经调制后以高频无线电波为载波向周围空间发送。
它所采用的无线电频段一般。
与红外线传输相比，无线电传送具有传送距离远、方向性不强等优点。
其主要缺点是成本较高。
4．3D定位仪
3D图像定位仪的测量装置包括高分辨率CCD摄像头、反射光板构成。
每个车轮上装夹一个带特定反光斑的反光板，因为CCD焦距的缘故，必须使每个反光板对应一个相应焦距的CCD。
电脑内要安装图像采集卡，在使用时，电脑还要取得举升机的高度信息，以便得到正确的计算结果。
电脑首先将汽车举升到规定的高度，然后分时逐个选通各个CCD，并采集CCD送来的图像信息，计算机根据所采集的图形信息计算各定位角度。
其测量原理计算各个反光板的二维角坐标（对应于前束、外倾）、反光板中心在CCD中的坐标以及到对应CCD的距离。
而四个CCD在选定的三维坐标系中的坐标是固定不变而已知的，这样，各反光板中心在该坐标系中的坐标就可以求出。
于是各反光板的相对位置就全部求出，也就能求出车辆各车轮的参数，如前束、外倾、退缩角等。
主销参数的测量与其它定位仪的相似。
3D影像定位仪的测量部分使用高分辨率的面阵图像传感器（面阵CCD或数码相机），而原来的机头由一反光板代替，反光板上有按一定规律排列的反光斑，用图像传感器观察反光板，根据其反光斑的位置及大小计算各车轮的位置参数，如图所示，若车轮外倾时，反光板在CCD的视野中绕视野中心轴线旋转，各反光斑的上下左右位置均发生变化，只要先求出各反光斑的中心点的位置，再根据解析几何的原理就可计算出这些反光斑旋转了多少角度。
当前束发射变化时，反光板将绕Y轴旋转一定角度。
此时，原来正园型的反光斑在CCD摄像头中的成像将变为椭圆型。
根据椭园的形状变化，就能计算出前束。
由于测量距离不能与事先调整的对焦距离严格相等，图像不清晰，精度计算就要打折扣。
所以这种定位仪在测量时要求轻轻推动车辆前后移动若干距离以得到不同姿态的多次测量。
该定位仪主要的问题是精度问题，由于CCD的焦距与反光板到CCD的实际距离可能因车型不同而相差较远，聚焦就成为影响测量精度的最大障碍。
加之由于该类CCD成本较高，设计者还希望在每侧只使用一个CCD，焦距问题就更突出了。
如果采用自动聚焦，但调整聚焦的成像对象不够理想，而且自动聚焦本身也带来测量误差。
选择更高分辨率的CCD也难解决根本问题。
所以，这种定位仪目前还不适宜大批量普通用户。
六、前照灯测试
汽车前照灯主要用于汽车夜间或阴暗、雨雾天气行驶照明。
它的亮度和照射方向对于行车安全是至关重要的。
夜间汽车所有前照灯同时照明时，灯具应具有使驾驶员看清前方100米距离以内交通障碍物的性能，照明光束应对准汽车前进的方向，主光轴方向应偏下。
前照灯的发光强度不足或照射方向不合适，汽车前方的情况就不能清晰易见。
而发光强度过强或照射方向过高，会使迎面驶来的汽车里的驾驶员造成眩目，妨碍驾驶员作出正确的判断，这些都是导致交通事故的重要原因。
为了降低行车事故，确保行车安全，汽车在出厂前其前照灯必须调整正确。
汽车前照灯的检验必须经常化和制度化。
为此，国家公布了《机动车前照灯使用和光束调整技术规划》（GB7454-87）和《汽车前照灯配光性能》（GB4599-84），对机动车的远光照明和近光照明的发光强度和照射方向提出了明确的要求。
特别是在进WTO后，这一要求会逐渐强化，以便和国际接轨。
国家对前照灯的检查日益严格，并且将由原先以远光为重点的检测要求向近光过渡，各车辆检测站和汽车生产厂家急切需要装备能够进行远近光检测的仪器。
由于国家法规的逐步完善，前照灯检测仪经过了一个从远光测量到远近光测量的过程。
在早期的单远光测量仪中，普遍利用远光的对称性，采用了对称光电池排布，测量远光的光轴中心。
随着国家标准开始强调近光检测的重要性，目前出现了很多具有近光检测功能的仪器。
本文在介绍灯光设备主要以远、近光兼测的内容为主。
1.前照灯的配光特性
典型的前照灯近光灯配光特性是有明显的明暗截止线，在明暗截止线的左上方有一个比较暗的暗区，在明暗截止线的右下方有一个比较亮的亮区，其光强最强的区域在明暗截止线的右下方。
3.前照灯的测量原理分类
目前各前照灯测试设备生产厂家生产的测试仪大多采用了五种测量方法：
（1）采用CCD和光电池相结合方法。
利用光电池进行远光测量，利用CCD进行近光测量。
这种方法是对原用的远光测量仪上改进而来；
（2）采用全CCD测量，用CCD替代光电池进行远光的定位、角度和光强测量。
（3）利用CCD的成像高分辨率，进行远光和近光的角度测量，利用具有大动态范围的光电池进行远光光强度的测量。
（4）采用全光电池的方法。
测量近光时用光电池进行扫描，以得到平面图像进行近光分析。
；
（5）采用手工进行仪器的定位，用目视的方法进行偏角的观察，同时利用光电池进行光强的测量；
CCD法在测量远光灯光型不符合标准而具有多组对称点时，具有角度测量上的优势，其精度和重复性精度较高。
如果考虑到光型是在车灯灯具生产的时候就应该得到保证，其优势并不明显。
同样的，由于CCD本身的生产工艺的限制，其器件的动态范围较小。
目前国内器件动态范围大的只有几百，为了避免易饱和的弊病，常进行非线性校正。
如
校正，无法胜任光强度测量。
国外的高端产品动态范围大的也只有两三千，但价格相当昂贵。
由于前照灯的光强范围变化较大，因此在光强测量上，光电池要优于CCD；
4．目前灯光检测的主要问题
在灯光检测种，目前最大的问题是检测时由于测量车辆的停靠出现偏斜，目前的仪器不能识别测到的数据是由于车灯本身的照射方向偏差造成的，或者是由于车辆整体偏斜造成的，国标规定的角度最大允许误差为1～2度，这么小的一个角度对于汽车的停放来说要求过于苛刻，对于前照灯检测仪来说，目前当务之急是要解决这个问题，使得测量的结果能够准确的反映实际的灯光偏角。
七、汽车的路试检测技术
在汽车检测仪器未有充分发展的阶段，部分项目以路试进行实际工作状态的评估。
随着检测仪器的发展，在现阶段通常以比较方便的、快捷的仪器完成测量，而此时汽车通常处于一种静态的状态，某些测试项目实际上是要对机动车的动态特性进行检测，比如常见的制动性能、排放检测，现在的常用办法是在固定的工位上完成检测过程，这种做法在发展的初期极大的提高了检测的便利，而随着要求的提高，人们希望获得真实的动态数据，这有两种方法可以达到这个目的：
采用模拟的办法，给汽车加上人为的负载，如工况法测量尾气的排放；
开发路试设备，使得可以在汽车行驶时获得期望的数据。
目前采用的模拟运行状态的办法在某种意义上只是一种近似，很难达到和实际情况完全一样的效果。
因此在条件允许的情况下，开展实际的路试对机动车的真实运行情况进行掌握，对于测量的检修和设计都可以提供重要的的指导意义。
文中提到的可调谐红外激光差分吸收汽车尾气道边监测系统可以说是此类仪器中的一个典型的代表。
和传统的尾气排放测试方法相比，这种在线检测方法快捷、迅速并且准确。
另外一个典型的问题是测量制动性能的检测。
传统的滚筒式检测仪只是对路面情况的一个极不准确的
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