上海北智电子技术有限公司/上海标智电子科技有限公司（英文简称B&W）

1、传感器在三轴向冲击试验中的原理

• 力的测量原理：三轴向力传感器基于应变片的应变效应或压电材料的压电效应来测量力。应变片式力传感器在受到力的作用时，应变片会发生变形，导致其电阻值改变，通过惠斯通电桥测量电阻变化并转换为电压信号，从而得到力的大小。压电式力传感器则是利用压电材料在受力时产生的电荷与外力成正比的关系，将电荷信号转换为电压信号来测量力。在三轴向冲击试验中，力传感器分别安装在三个相互垂直的轴向上，以测量各个方向上的冲击力。

• 加速度测量原理：加速度传感器主要有压电式、压阻式和电容式等类型。压电式加速度传感器利用压电晶体的压电效应，当加速度作用于传感器时，压电晶体产生与加速度成正比的电荷，通过电荷放大器将电荷信号转换为电压信号，从而测量加速度。压阻式加速度传感器基于半导体材料的压阻效应，加速度使传感器内的压阻元件发生变形，导致电阻变化，进而改变电流或电压信号来测量加速度。电容式加速度传感器通过测量电容极板间的距离变化引起的电容改变来反映加速度大小。在三轴向冲击试验中，加速度传感器同样安装在三个轴向上，测量产品在各个方向受到冲击时的加速度响应。

• 数据采集与处理原理：传感器测量得到的力和加速度等模拟信号通过数据采集系统进行采集。数据采集系统通常包括放大器、滤波器、模数转换器等部件，将模拟信号放大、滤波并转换为数字信号，然后传输到计算机进行处理和分析。通过专门的软件对采集到的数据进行处理，可以得到冲击力、加速度随时间的变化曲线，以及峰值、脉宽、频谱等各种参数，从而全面评估产品在三轴向冲击下的性能。

2、传感器在三轴向冲击试验中的应用领域

• 汽车工业：

  • 汽车零部件测试：汽车在行驶过程中，零部件会受到来自不同方向的冲击，如发动机的振动、路面颠簸引起的冲击等。通过三轴向冲击试验，在零部件上安装传感器，可以测量其在多方向冲击下的受力和加速度情况，评估零部件的强度、耐久性和可靠性，确保汽车的安全性和正常运行。例如，对汽车悬挂系统、传动轴、发动机支架等关键零部件进行三轴向冲击试验，以优化其设计和材料选择。

  • 汽车电子设备评估：汽车电子设备如车载电脑、导航系统、传感器等，需要在复杂的振动和冲击环境下稳定工作。利用三轴向冲击试验和传感器监测，可以模拟汽车在急刹车、碰撞等极端情况下电子设备所受的冲击，评估其抗冲击性能，保证电子设备在各种工况下的正常使用，提高汽车的整体性能和安全性。

• 航空航天领域：

  • 飞行器结构验证：航空航天飞行器在起飞、降落、飞行过程中会承受巨大的多方向冲击载荷。通过三轴向冲击试验，在飞行器结构部件上安装传感器，测量其在模拟飞行冲击条件下的应力、应变和加速度响应，验证飞行器结构的强度和稳定性，为飞行器的设计和制造提供依据，确保飞行器在极端环境下的安全可靠。

  • 航空航天电子设备检测：航空航天电子设备对于可靠性和稳定性要求极高。三轴向冲击试验结合传感器技术，可以模拟太空环境中的微流星体撞击、发射和返回过程中的冲击等情况，检测电子设备在多方向冲击下的性能变化，保证其在恶劣的航空航天环境中能够正常工作，保障飞行任务的顺利进行。

• 军事装备：

  • 武器装备性能评估：军事武器装备如枪支、弹药、导弹等，在发射、运输和使用过程中会受到强烈的冲击。通过三轴向冲击试验，安装传感器测量武器装备在不同方向冲击下的力学性能，评估其结构强度、可靠性和安全性，为武器装备的设计、改进和质量控制提供重要依据，确保武器装备在战斗环境中的性能和可靠性。

  • 军事通信设备测试：军事通信设备需要在复杂的战场环境中保持稳定的通信功能。三轴向冲击试验结合传感器监测，可以模拟战场冲击条件下通信设备所受的多方向冲击，检测设备的抗冲击性能和通信稳定性，保证军事通信的畅通无阻，提高军队的作战效能。 

• 能源行业：

  o  风力发电设备监测：风力发电机在运行过程中会受到强风、阵风等复杂气象条件的影响，产生较大的振动和冲击。三轴向冲击传感器可安装在风力发电机的叶片、轮毂、塔架等部位，实时监测设备在运行过程中的冲击响应，及时发现潜在的故障隐患，如叶片裂纹、轴承磨损等，为设备的维护和保养提供科学依据，降低设备的故障率，提高发电效率。