MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM Ô TÔ

Thí nghiệm ô tô Nguyễn Thành Công-ĐH Giao thông Chương 1 Các khái niệm chung về thí nghiệm ô tô I.1 Mục đích thí nghiệm, các dạng thí nghiệm, yêu cầu về thiết bị I.1.1 Mục đích thí ngh

Trang 1

Thí nghiệm ô tô Nguyễn Thành Công-ĐH Giao thông

Chương 1 Các khái niệm chung về thí nghiệm ô tô

I.1 Mục đích thí nghiệm, các dạng thí nghiệm, yêu cầu về thiết bị

I.1.1 Mục đích thí nghiệm:

Mục đích thí nghiệm là để đánh giá hoặc phát hiện các ưu nhược điểm của các chi tiết, cụm chi tiết và toàn bộ ô tô về các mặt:

- thông số kỹ thuật và tính năng làm việc cơ bản

- độ tin cậy làm việc

- độ bền và tuổi thọ

Nhờ có thí nghiệm ta có thể đánh giá chất lượng của chi tiết, cụm chi tiết và toàn bộ ô tô một cách tổng thể và từ đó có cơ sở đề xuất cải tiến và hoàn thiện chúng nhằm đảm bảo sản xuất được những ô tô ngày càng có chất lượng cao

Tuỳ theo mục đích và tính chất thí nghiệm mà đề ra chương trình thí nghiệm bao gồm:

- phương pháp tiến hành và thời gian thí nghiệm

- đối tượng dùng cho thí nghiệm

- trang thiết bị dùng cho thí nghiệm

- vị trí, chế độ và điều kiện thí nghiệm

- phương pháp xử lý số liệu thí nghiệm

I.1.2 Các dạng thí nghiệm:

Thí nghiệm ô tô được phân loại theo:

- Mục đích thí nghiệm: ta có thí nghiệm kiểm tra ở nhà máy sản xuất, thí nghiệm trong điều kiện sử dụng, thí nghiệm trong nghiên cứu khoa học

- Tính chất thí nghiệm: ta có thí nghiệm để xác định tính chất kéo, tính nhiên liệu, tính chất phanh, tính ổn định và điều khiển, tính êm dịu chuyển động, tính cơ

động, độ tin cậy làm việc, độ mòn, độ bền… của ô tô

- Vị trí tiến hành thí nghiệm: ta có thí nghiệm trên bệ thử, trên bãi thử, thí nghiệm trên đường Thí nghiệm trên bệ thử có thể tiến hành cho từng chi tiết, cho từng cụm hoặc cho cả ô tô một cách dễ dàng hơn so với khi thí nghiệm trên đường

Trang 2

- Đối tượng thí nghiệm: ta có thí nghiệm mẫu ô tô đơn chiếc, thí nghiệm mẫu ô tô của một đợt sản xuất nhỏ, thí nghiệm ô tô được sản xuất hàng loạt đại trà

- Cường độ và thời gian thí nghiệm: ta có thí nghiệm bình thường theo quy định

và thí nghiệm tăng cường ở thí nghiệm tăng cường thời gian thường được rút ngắn và chế độ tải trọng tăng

I.1.3 yêu cầu đối với thiết bị đo:

- Đảm bảo độ chính xác cần thiết cho thí nghiệm

- Không bị ảnh hưởng bởi rung động, điều này rất cần thiết đối với thí nghiệm trên đường

- Đặc tính của thiết bị đo cần phải tuyến tính hoặc rất gần với tuyến tính trong suốt phạm vi đo

- Trọng lượng và kích thước nhỏ để có thể đặt được ở trong ô tô Điều này rất quan trọng khi thí nghiệm trên đường

- Không bị ảnh hưởng bởi khí hậu và thời tiết

I.2 Sai số vμ xử lý số liệu thí nghiệm

I.2.1 Nguồn gốc sai số:

Trong thí nghiệm, khi tiến hành đo ở các thời điểm khác nhau, hoặc bằng các dụng cụ đo khác nhau và khi đo lặp lại nhiều lần một đại lượng nào đó ta vẫn thường nhận được các kết quả đo không giống nhau Những sai khác này được gọi là các sai

số của kết quả đo

Nguồn gốc phát sinh sai số trong hệ thống đo lường thường rất đa dạng và có các đặc tính khác nhau Tuy nhiên có thể phân loại theo các nhóm sai số chính sau:

- Sai số do đặc tính phi tuyến của cảm biến, do sự già hoá của các cảm biến đo

- Sai số của dụng cụ đo: là các sai số sinh ra do độ khônng nhạy của dụng cụ

đo, do đặc tính phi tuyến của dụng cụ đo, do độ không chính xác của thang dụng cụ

đo hoặc hoặc do độ không chính xác khi lấy chuẩn 0, do độ mòn, xuất hiện các khe hở trong dụng cụ, do độ không chính xác chế độ làm việc của dụng cụ đo

- Sai số do tính không ổn định: sai số khi thí nghiệm, do điều kiện thực tế của

Trang 3

từ, các điện dung ký sinh, thay đổi điện trở,…) do ảnh hưởng của thay đổi nhiệt độ môi trường trong quá trình thí nghiệm

- Sai số do trình độ thành thạo(kinh nghiệm) của người tiến hành thí nghiệm

I.2.2 Phân loại sai số và các đặc trưng của chúng:

I.2.2.1 Phân loại:

- Theo đặc tính:

o Sai số hệ thống

o Sai số do nhiễu

o Sai số ngẫu nhiên

- Theo cách chọn đơn vị sai số:

o Sai số tuyệt đối

o Sai số tương đối

I.2.2.2 Đặc trưng:

- Sai số hệ thống có thể là các sai số gây ra bởi dụng cụ, thiết bị đo, do lấy chuẩn thiết bị đo hoặc do việc chọn phương pháp đo, phương pháp xử lý tín hiệu và gia công số liệu đo Sai số dụng cụ đo được chia thành sai số chính(đánh giá theo cấp chính xác của dụng cụ đo) và sai số phụ phát sinh do sự thay đổi của điều kiện đo(quá trình lấy chuẩn, độ sai lệch của chỉ số dụng cụ, nhiệt độ môi trường, áp suất khí quyển, điện áp và tần số nguồn cung cấp,…)

- Nhiễu là các sai số có tính đột biến, tức là vượt xa giới hạn theo khả năng của sai số, làm xấu đến kết quả đo Sai số do nhiễu có thể là do có sự cố bất thường của dụng cụ đo, sự thay đổi đột ngột của điều kiện thí nghiệm Sai số do nhiễu được loại trừ khi kiểm tra hoặc khi sử lý số liệu thí nghiệm

- Sai số ngẫu nhiên: là các sai số mà người ta không biết được trị số cũng như quy luật của nó Sai số này là do tác động ngẫu nhiên trong quá trình thia nghiệm làm

ảnh hưởng tới điều kiện thí nghiệm, tới dụng cụ đo Sai số ngẫu nhiên trong kết quả đo

là không thể khắc phục được, tuy nhiên người ta có thể sử dụng phương pháp toán thống kê để đánh giá chúng

Trang 4

- Sai số tuyệt đối(ký hiệu là Δ) là sai số mà trị số của nó được so sánh với đơn vị

đo Nếu trị số của đại lượng đo là x thì kết quả đo với sai số tuyêth đối Δ sẽ được biểu diễn theo biểu thức sau:

x- Δ ≤ x ≤ x+ Δ trong đó: x là giá trị thực của đại lượng cần đo

- Sai số tương đối(ký hiệu α) là sai số mà trị số của nó được so sánh với chính trị số nhận được của đại luợng cần đo Nếu trị số của đại lượng đo được là x và trị số của sai số tuyệt đối là Δ thì sai số tương đối α được tính:

α = Δ

x ; α% =

Δ 100

x % Vậy biểu diễn kết quả đo với sai số tương đối theo :

x(1 ) x x(1 ) hoặc =x x(1± α)

I.2.3 Xác định sai số ngẫu nhiên:

I.2.3.1 Các đặc trưng của phân bố chuẩn

Phân bố chuẩn có một số đặc trưng quan trọng:

- Hàm phân bố mật độ xác suất có dạng:

2 2

2

1

2

δ σ

δ =

σ π ;

n 2 i

i 1

n

=

δ

σ = ∑

trong đó: δ - trị số của các sai số ngẫu nhiên

p(δ) – tần suất của các sai sô ngẫu nhiên nhận được qua các lần đo

σ - sai lệch trung bình bình phương của các sai số ngẫu nhiên

δi – trị số của sai số ngẫu nhiên ở lần đo lặp lại thứ i

n – số lần đo lặp lại

- Trên đường cong phân bố, các trị số của sai số ngẫu nhiên phân bố đối xứng qua trục tung và nhận các giá trị dương và âm như nhau

- Các sai số ngẫu nhiên có giá trị nhỏ xuất hiện nhiều hơn, còn sai số ngẫu nhiên có giá trị lớn xuất hiện ít hơn Đường cong phân bố chuẩn có giá trị cực đại trên

Trang 5

- Phụ thuộc vào trị số của σ mà đường cong có hình dạng khác nhau

- Đường cong phân bố chuẩn xác định trong khoảng [ư∞ +∞ vì vậy lấy tích , ]

phân của hàm mật độ xác suất p(δ) trên toàn bộ dải sai số từ [ư∞ +∞ sẽ được: , ]

+∞

ư∞

δ δ =

∫

sai số có giá trị đặc biệt:

] 2

1, 2

δ δ 1

ưσ ≤ δ ≤ +σ =

ư σ ≤ δ ≤ + σ =

ư σ ≤ δ ≤ σ =

3

ρ = σ

3

ρ = σ được gọi là sai số xác suất, trị số này chia diện tích giới hạn bởi

99,7% số lần đo có sai số trong giới hạn này) vì vậy trong lý thuyết thống kê, sai số

3

± σ

3

± σ

I.2.3.2 Cách tính sai số ngẫu nhiên trong kết quả đo:

Để sử dụng các kết quả nhân jđược từ đường cong phân bố chuẩn vào xủ lý các kết quả đo trong thí nghiệm thực tế cần chú ý các đặc điểm sau:

phải sử dụng công thức: δ = ưi xi xtb

Trang 6

n i

i 1 tb

x x

n

=

= ∑

- Đường cong phân bố chuẩn lý thuyết xác định trong khoảng [ còn thực

tế thí nghiệm số lượng các lần đo là có hạn Các kết quả tính toán thống kê cho thấy, khi số lần đo n <30 thì giá trị sai lệch trung bình bình phương cả các sai số ngẫu nhiên

được tính theo công thức:

]

,

ư∞ +∞

n 2 i

i 1 x

n 1

=

δ

σ =

ư

∑

- Khoảng kích thước *

(x ư δ ữ) (x + δ trong kết quả đo được gọi là khoảng *) tin cậy của kết quả đo, gọi là sai số tin cậy tương ứng với xác suất tin cậy β để xuất hiện kết quả đo này Đại lượng

*

δ

β = ưδ ≤ δ ≤ +δ là xác suất xuất hiện sai số δ có giá trị trong khoảng * *

(ưδ ữ +δ ) Sai số tin cậy, xác suất tin cậy của kết quả đo phụ thuộc vào số lần đo Từ kết luận của toán học thống kê có công thức liên hệ giữa các đại lượng này như sau:

n 2 i

n(n 1) n

=

δ σ

ư

∑

Trong đó: tβ là hệ số Student - Fischer xét đến ảnh hưởng của số lần đo đến sai

số tin cậy và thường được cho dưới dạng bảng số của toán xác suất thống kê:

Xác suất tin cậy, β Xác suất tin cậy, β

Số lần thí

Trang 7

- Tính ước lượng khoảng tin cậy và xác suất tin cậy của kết quả đo theo trình tự

o Từ kết quả nhận được ở n lần đo là x1, x2,…xn tiến hành tính các giá trị trung bình xtb, δi, và σ (khi n ≥ 30) theo công thức (14.6 ; 7 ; 8)

o Tra bảng Student – Fischer để tìm giá trị tβ tương ứng với số lần đo trong thí nghiệm và xác suất tin cậy mong muốn

o Tính giá trị δ* theo các giá trị tβ, σx

I.2.3.3 Tính số lần đo để đảm bảo sai số và xác suất tin cậy cho trước

Nếu biết giá trị σx qua một số lần đo và xác suất tin cậy β thì có thể sử dụng

bảng để xác định số lần thí nghiệm cần thiết nhằm đạt sai số tin cậy mong muốn

Xác suất tin cậy, β

,

tβ

1,0 2 3 5 8 11 0,5 3 6 13 18 31 0,4 4 8 19 27 46 0,3 6 13 32 46 78

0,1 47 110 270 390 700

tβ có ý nghĩa tưong tự hệ số Student – Fischer:

t

n

β

β = Bài tập: Có kết quả 4 lần đo lặp lại trị số quãng đường phanh của ô tô ứng với

tốc độ bắt đầu phanh 40km/h là 11,9; 13,1; 12;3, 12,6 m

1 Xác định khoảng tin cậy của kết quả đo qua thí nghiệm với xác suất tin cậy là

90%

2 Nếu muốn kết quả đo với sai số không quá ±0,5 m và xác suất tin cậy là 90%

thì phải tiến hành thí nghiệm bao nhiêu lần

Lời giải:

Từ số liệu ta tính được:

Trang 8

Lần đo, i Quãng đường phanh, Spi Sai số, δi 2

i

δ

Sptb = 12,475, σx = 0,5058

1 Tra bảng, ứng với số lần đo lặp lại là 4, xác suất tin cậy 0,9 tính hệ số tβ = 2,4

Sai số tin cậy của kết quả tính được là:

t 2, 4.0,5058 / 2 0,607 n

β

σ

Kết quả đo: (11,9 ≤ Sp ≤ 13,1)m với xác suất tin cậy β = 90%

2 Vì các lần đo trong thí nghiệm có cùng độ chính xác nên lấy σx = 0,5058, với trị

số δ* = ±0,5 sẽ tính được hệ số

* , x

tβ

I.2.4 Sai số của hàm nhiều biến số:

Trong nhiều trường hợp, đại lượng cần đo không thể biểu thị trực tiếp mà phải

tính toán gián tiếp bằng công thức thông qua việc đo trực tiếp các đại lượng khác

của hàm nhiều biến theo quy tắc sau:

- Sai số tuyệt đối của hàm bằng tổng của các tích sai số tuyệt đối của các biến

với đạo hàm riêng của hàm đối với mỗi biến thành phần:

F x

- Sai số tương đối của hàm F tính theo công thức:

Trang 9

Trị số trung bình bình phương các sai số ngẫu nhiên của hàm F tính theo công thức:

I.2.5 Sai số chung của phép đo:

Biểu thức tổng của các sai số ngẫu nhiên trung bình bình phương có dạng:

2

r12 là hệ số ảnh hưởng của các sai số σ1 và σ2

Sai số chung của phép đo bằng tổng đại số của các sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên:

x

Δ = Δ + δ

Δ′ tổng các sai số hệ thống

δx tổng các sai số ngẫu nhiên

Định dạng
Số trang	9
Dung lượng	164,97 KB