机械冲击试验与冲击测量

什么是机械冲击试验？

机械冲击试验是让产品承受受控的瞬态加速度，并测量其响应情况。其目的是进行合格性验证：证明部件能够承受使用过程中将遇到的冲击，或者确定其无法承受冲击的阈值。

它与振动试验是互补的关系，而非其变体。振动是持续且重复的，损坏是在数小时的暴露过程中逐渐累积的。冲击则是一次性的瞬态事件，损坏在几毫秒内发生。 冲击和振动测试方案通常会同时进行这两项测试，因为产品可能通过其中一项测试却在另一项中失败——但两者的测量要求不同。振动测试要求在长时间记录中具备动态范围；冲击测试则要求在几毫秒宽的窗口内具备带宽和动态余量。

经典冲击脉冲

最简单的冲击试验采用定义明确的脉冲波形：半正弦波、半余弦波、末端峰值锯齿波或梯形脉冲，其规格以给定持续时间（单位为毫秒）内的峰值g值表示。 经典冲击脉冲具有可重复性，易于规定且易于验证，因此大多数设备级标准都是围绕它们制定的。持续11毫秒、峰值为50 g的半正弦冲击脉冲是典型的运输跌落测试要求。

复杂的瞬态现象

火冲击、弹道冲击和水下爆炸无法用脉冲波形来描述。它们主要受高频结构响应主导，每次发生的情况都不尽相同，且两个峰值g值相同的事件所造成的破坏可能截然不同。这些被定义为一种 冲击响应谱 相反——这是一条反映损伤潜力随频率变化的曲线，而不是一个单一数值。

冲击试验中需要测量的项目

• 加速度 这是主要的测量指标，需使用加速度计在冲击波进入结构的点以及您关注的部件上进行测量。在动态测试中，安装位置比其他任何环节都更为关键：安装点处的共振会以信号形式体现出来，一旦进入数据，就无法将其分离出来。

• 压力 在爆炸、弹道和水下冲击中，该参数与加速度一同被测量，其载荷机制是压力波，而非机械接触。

• 应变与力 这些分析展示了冲击如何传递到结构中，并将测量到的事件与疲劳或失效分析联系起来。

• 高速视频……与数据同步的分析，才能将一个出乎意料的结果转化为合理解释——可能是某个固定件松动了，电缆剧烈摆动，或是某个部件接触到了不该接触的物体。

在Dewesoft系统中，所有这些数据均基于同一时间基准进行记录，正因如此，才能断言应变峰值、视频帧和加速度尖峰属于同一瞬间。

冲击试验设备

用于高频冲击的高速数据采集系统

SIRIUS® XHS 可覆盖最快的瞬态现象——如火工冲击、弹道事件、爆炸等——其能量远超传统数据采集（DAQ）系统的带宽范围。 该设备每通道最高采样率为15 MS/s，带宽可达5 MHz，其HybridADC技术允许您根据测量需求灵活选择：当峰值是关键时，可采用高带宽模式；当需要动态范围来分辨大型事件中微小的响应时，则可选择最高2 MS/s的无混叠采集模式。

SIRIUS® XR 这在规模化应用中同样适用。大型冲击测试项目通常不需要每个通道都具备极高的带宽——只有少数几个测量点直接位于冲击路径上，需要充分发挥XHS的全部性能，而应变、压力和二次加速度计在较低采样率下也能得到很好的满足。 XR将XHS和SIRIUS® X模块整合于单个19英寸机架中：XR9最多支持288个模拟通道，其中最多72个可为高速XHS通道；XR5则最多支持160个通道。 这两种通道共享一个时间基准，而非作为两个需要后续对齐的独立系统运行；当单个机架容量不足时，可采用菊花链或星型连接方式扩展机架。

XR机箱本身的抗冲击能力为75 g——当数据采集系统（DAQ）安装在被测结构上或其附近，而非安全地放置在房间另一侧时，这一点值得留意。

查看我们所有的高速数据采集系统。

适用于混合冲击试验方案的模块化系统

SIRIUS® 模块化 和 SIRIUS® Mini 可处理构成大部分冲击测试工作的跌落、冲击和运输测试，并在同一机架上同时进行电荷和IEPE调理，以及应变、压力和电压测量。通道数量可从寥寥数个扩展至数百个，且无需更改软件。

大型结构的分布式系统

大型结构（如全尺寸机身、船体段、桥梁、运载火箭）所承受的冲击作用范围可达数十米。若从每个加速度计铺设模拟电缆连接至中央机架，不仅布线距离长，沿途还会拾取噪声，而且需要大量铜线。

SIRIUS® X 和 IOLITE® X 而是将数字化仪放置在传感器旁边。各设备通过单根以太网电缆以菊花链方式连接，该电缆同时传输电源、数据和同步信号，采用PoE供电和PTPv2计时协议，因此只需一根电缆离开测量区域，而非数百根。 每台SIRIUS X设备最多可支持32路模拟输入，每路输入均配备24位差分- sigma转换器和抗混叠滤波器。IOLITE X采用无风扇设计，工作温度范围为−40 °C至+70 °C。

由于同步信号随数据一同传输，结构两端的通道始终保持在同一时间基准上——这使得我们能够追踪穿过结构的冲击波，而不仅仅是分别记录它到达各点的时刻。

坚固耐用的分布式测量

KRYPTON® 这些模块符合IP67防护等级，安装在被测对象上而非机架内——无论是安装在车辆上、试验场上，还是在户外经受各种天气条件考验。

SIRIUS® 防水 在最严苛的冲击环境下表现更出色：IP67防护等级，工作温度范围为−40 °C至+60 °C，本身可承受100 g冲击和100 g振动，每通道采样率为200 kHz。 电压、IEPE、电桥、RTD和电阻信号均为原生支持，电荷、热电偶、电流和LVDT信号可通过DSI适配器实现。 无论是在寒冷、多尘、泥泞或雨天环境下进行测量，还是当数据采集仪（DAQ）自身也要承受其所测量的冲击时，这款设备都能经受住考验。

冲击试验的同步视频

加速度测量能告诉你发生了什么。视频则能告诉你 为什么 ——一个固定件松动、一根电缆剧烈摆动、某个部件接触了不该接触的物体。Dewesoft 将摄像头与数据采集集成到同一系统中，因此帧和采样共享同一时间基准，您可以同步回放视频和 SRS 曲线。

高速视频

DS-CAM, Dewesoft 自主研发的 GigE Vision 相机系列，可在 2048 × 1536 像素分辨率下以 37 FPS 的帧率进行录制，若降低分辨率，帧率最高可达 6400 FPS。 该系列提供彩色和单色两种版本，均配备全局快门。多台 DS-CAM 相机可通过支持 PTP 的交换机实现相互同步。

对于速度最快的比赛， Photron 和 幻影 超高速摄像机通过专用插件连接，根据分辨率的不同，帧率可达每秒数千至数百万帧，并与DewesoftX中的模拟和数字通道保持完全同步。

标准视频

若仅用于记录背景信息而非事件分析，DS-CAM在标准帧率下，或几乎任何兼容DirectX的网络摄像头，均可同步录制视频数据。网络摄像头的同步是基于软件实现的，精度约为10毫秒——这对于记录测试设置或操作员的操作已足够，但不足以解析持续时间仅为几毫秒的事件。

热成像

OPTRIS 红外热成像仪 整合到同一组采集数据中，将表面温度纳入记录。同步由软件控制，周期约为100毫秒，因此热成像视频记录的是测试过程中的热状态，而非冲击事件本身——这在冲击测试与热条件测试结合进行时，或组件在反复冲击下发热的情况下非常有用。

挑选一款耐冲击的相机： 冲击事件仅持续几毫秒，因此只有硬件同步的选项——DS-CAM、Photron、Phantom——才能与数据实现帧级精确匹配。网络摄像头和热成像同步（分别约为10毫秒和100毫秒）仅用于记录测试背景信息。

了解 Dewesoft 视频采集功能

Dewesoft在冲击试验中的应用

Dewesoft 提供 测量与分析 冲击试验方面：采集试验数据、计算SRS值并报告结果。Dewesoft 不提供冲击试验机、跌落塔或振动台控制器，也不控制振动台以重现合成的冲击波形。

实际上，这意味着 Dewesoft 系统可与您现有的任何冲击试验机、落体试验塔或试验台配合使用——独立于驱动试验台的控制器，直接测量试件上实际发生的情况。 对于完全没有控制器的跌落冲击、火工冲击、弹道冲击、爆炸冲击和运输冲击测试，Dewesoft 系统即构成完整的测量链。