1、工作原理

• 加速度傳感器：加速度傳感器是振動(dòng)臺(tái)沖擊試驗(yàn)中最常用的傳感器之一。其基于壓電效應(yīng)、壓阻效應(yīng)或電容效應(yīng)等原理工作。以壓電式加速度傳感器為例，當(dāng)振動(dòng)臺(tái)產(chǎn)生沖擊時(shí)，傳感器內(nèi)部的壓電晶體受到慣性力的作用而產(chǎn)生電荷，電荷的大小與加速度成正比。通過(guò)測(cè)量電荷信號(hào)并轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，即可得到?jīng)_擊過(guò)程中的加速度時(shí)間歷程。壓阻式加速度傳感器則是利用半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)，當(dāng)加速度作用于傳感器時(shí)，半導(dǎo)體材料的電阻發(fā)生變化，通過(guò)測(cè)量電阻變化來(lái)確定加速度大小。電容式加速度傳感器通過(guò)測(cè)量電容極板間距離或介質(zhì)介電常數(shù)的變化來(lái)反映加速度的變化。

  2、應(yīng)用領(lǐng)域

• 航空航天領(lǐng)域：

  • 飛行器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度測(cè)試：在飛機(jī)、衛(wèi)星等飛行器的研制過(guò)程中，需要對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行大量的振動(dòng)臺(tái)沖擊試驗(yàn)，以模擬飛行器在起飛、降落、飛行過(guò)程中可能遇到的各種沖擊載荷，如氣流沖擊、著陸沖擊等。通過(guò)在飛行器結(jié)構(gòu)上安裝加速度傳感器、應(yīng)變傳感器等，測(cè)量結(jié)構(gòu)在沖擊過(guò)程中的響應(yīng)，評(píng)估結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和可靠性，確保飛行器在極端條件下的安全性。

  • 航空發(fā)動(dòng)機(jī)部件試驗(yàn)：航空發(fā)動(dòng)機(jī)的部件，如葉片、盤(pán)軸等，在工作過(guò)程中會(huì)承受高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速等復(fù)雜的載荷環(huán)境，其中沖擊載荷對(duì)其性能和壽命有重要影響。利用振動(dòng)臺(tái)沖擊試驗(yàn)，結(jié)合力傳感器、應(yīng)變傳感器等，可研究發(fā)動(dòng)機(jī)部件在沖擊載荷下的力學(xué)行為，優(yōu)化部件的設(shè)計(jì)和材料選擇，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性和耐久性。

• 汽車(chē)工業(yè)：

  • 汽車(chē)零部件可靠性評(píng)估：汽車(chē)的許多零部件，如發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、懸掛系統(tǒng)、車(chē)身結(jié)構(gòu)等，都需要進(jìn)行振動(dòng)臺(tái)沖擊試驗(yàn)，以驗(yàn)證其在不同路況和行駛條件下的可靠性。通過(guò)在零部件上安裝加速度傳感器、位移傳感器等，模擬汽車(chē)在行駛過(guò)程中遇到的坑洼、減速帶等沖擊情況，測(cè)量零部件的響應(yīng)，評(píng)估其抗沖擊能力和疲勞壽命，為零部件的優(yōu)化設(shè)計(jì)和質(zhì)量控制提供依據(jù)。

  • 汽車(chē)碰撞安全性研究：在汽車(chē)碰撞試驗(yàn)中，振動(dòng)臺(tái)沖擊試驗(yàn)是一種重要的輔助手段。通過(guò)在模擬碰撞試驗(yàn)中使用加速度傳感器、力傳感器等，測(cè)量車(chē)輛在碰撞瞬間的加速度、沖擊力等參數(shù)，分析車(chē)輛的碰撞安全性，為汽車(chē)的被動(dòng)安全設(shè)計(jì)，如安全氣囊、安全帶等的優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持。

• 電子設(shè)備制造業(yè)：

  • 電子產(chǎn)品抗沖擊性能測(cè)試：隨著電子設(shè)備在各種惡劣環(huán)境中的廣泛應(yīng)用，其抗沖擊性能變得越來(lái)越重要。例如，手機(jī)、電腦、通信設(shè)備等電子產(chǎn)品在運(yùn)輸、使用過(guò)程中可能會(huì)受到跌落、碰撞等沖擊。通過(guò)振動(dòng)臺(tái)沖擊試驗(yàn)，使用加速度傳感器等測(cè)量設(shè)備在沖擊過(guò)程中的響應(yīng)，評(píng)估電子產(chǎn)品的抗沖擊能力，優(yōu)化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和包裝方案，提高產(chǎn)品的可靠性和使用壽命。

  • 電子元器件篩選：在電子元器件的生產(chǎn)過(guò)程中，振動(dòng)臺(tái)沖擊試驗(yàn)可用于篩選出質(zhì)量不合格或抗沖擊性能差的元器件。通過(guò)對(duì)大量元器件進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，并結(jié)合加速度傳感器等測(cè)量其響應(yīng)，剔除那些在沖擊過(guò)程中出現(xiàn)性能下降或損壞的元器件，確保用于電子產(chǎn)品組裝的元器件具有良好的質(zhì)量和可靠性。

• 機(jī)械工程領(lǐng)域：

  • 機(jī)械產(chǎn)品動(dòng)態(tài)性能研究：各種機(jī)械產(chǎn)品，如機(jī)床、起重機(jī)、工程機(jī)械等，在工作過(guò)程中會(huì)受到不同程度的沖擊載荷。通過(guò)振動(dòng)臺(tái)沖擊試驗(yàn)，安裝加速度傳感器、位移傳感器等，研究機(jī)械產(chǎn)品在沖擊條件下的動(dòng)態(tài)性能，如振動(dòng)特性、響應(yīng)時(shí)間、穩(wěn)定性等，為機(jī)械產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)、性能改進(jìn)和故障診斷提供依據(jù)。

  • 材料力學(xué)性能測(cè)試：振動(dòng)臺(tái)沖擊試驗(yàn)還可用于材料的力學(xué)性能測(cè)試，特別是在研究材料的動(dòng)態(tài)強(qiáng)度、韌性、疲勞等方面具有重要作用。通過(guò)對(duì)不同材料制成的試件進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，并結(jié)合應(yīng)變傳感器等測(cè)量其應(yīng)力 - 應(yīng)變響應(yīng)，獲取材料在沖擊載荷下的力學(xué)性能參數(shù)，為材料的研發(fā)、選型和應(yīng)用提供參考。

• 建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域：

  • 建筑構(gòu)件抗震性能評(píng)估：在建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中，需要對(duì)建筑構(gòu)件，如梁、柱、墻等進(jìn)行振動(dòng)臺(tái)沖擊試驗(yàn)，以模擬地震作用下構(gòu)件的受力情況。通過(guò)在構(gòu)件上安裝應(yīng)變傳感器、加速度傳感器等，測(cè)量構(gòu)件在沖擊過(guò)程中的應(yīng)變、加速度等響應(yīng)，評(píng)估構(gòu)件的抗震性能，為建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)和加固提供科學(xué)依據(jù)。

  • 橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性研究：橋梁在使用過(guò)程中會(huì)受到車(chē)輛荷載、風(fēng)荷載、地震等多種動(dòng)力載荷的作用。通過(guò)振動(dòng)臺(tái)沖擊試驗(yàn)，結(jié)合加速度傳感器、位移傳感器等，研究橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，如固有頻率、振型、阻尼比等，為橋梁的設(shè)計(jì)優(yōu)化、健康監(jiān)測(cè)和維護(hù)管理提供技術(shù)支持。