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1. 定义

机械冲击响应分析量测是一种用于评估产品或结构在受到机械冲击时的动态响应的技术手段。它通过在被测试对象上安装适当的传感器，在冲击发生的瞬间及后续过程中，***测量与冲击相关的物理量（如加速度、速度、位移、应变等）随时间的变化情况，然后对这些测量数据进行分析，以了解产品在冲击环境下的力学行为、能量传递特性、潜在的薄弱环节以及可能出现的损坏模式等。

例如，在汽车碰撞试验中，通过在车身关键部位安装加速度传感器和应变片，量测汽车在碰撞瞬间及后续短暂时间内各部位的加速度响应和应变情况，从而评估汽车的碰撞安全性。

1. 检测目的

• 在一些对安全性要求较高的领域，如航空航天、轨道交通等，机械冲击响应分析量测是评估产品安全性的重要手段。通过大量的试验和量测，确定产品在各种冲击条件下的安全边界，为制定相关的安全标准和规范提供数据支持。例如，根据飞机起落架在着陆冲击时的响应量测数据，制定起落架的设计标准和安全评估准则。

• 在产品出现故障或损坏后，机械冲击响应分析量测可以作为一种***故障诊断工具。通过重现故障时的冲击场景，并量测冲击响应，对比正常状态下的数据，可以找出导致故障的原因。例如，对于电子设备在跌落冲击后出现故障，量测其内部电路板在冲击过程中的加速度和应变响应，分析可能是由于某个元器件受到过大的冲击力而损坏，从而确定故障点。

• 帮助工程师验证产品设计是否能够承受预期的机械冲击。通过分析量测得到的冲击响应数据，可以确定产品结构的强度、刚度是否满足要求，各部件之间的连接是否可靠。如果发现响应数据超出设计预期，例如某些部位的加速度过大或应变超过材料的屈服极限，就可以针对性地对产品设计进行优化，如改变结构形状、增加加强筋、选用更高强度的材料等。

• 产品设计验证与优化

• 故障诊断与失效分析

• 安全评估与标准制定

2. 检测标准

• 在航空航天领域，如 HB 5830.5 - 2008《航空航天用橡胶及其制品 第 5 部分：试验方法 冲击试验》，针对航空航天用橡胶制品的冲击试验，规定了具体的冲击响应量测方法和要求，以确保橡胶制品在航空航天环境下的可靠性。在电子设备制造业，IPC - TM - 650《Test Methods Manual》规定了电子组件和电路板在冲击试验中的响应量测方法，用于评估电子设备的抗冲击性能。

• GB/T 2423.5 - 2019《环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 Ea 和导则：冲击》：与 IEC 60068 - 2 - 27 相对应，适用于国内电工电子产品的冲击试验。该标准详细说明了冲击响应量测的设备要求、试验步骤和结果评定方法等内容，是国内进行机械冲击响应分析量测的重要依据。

• IEC 60068 - 2 - 27:2008《Environmental testing - Part 2 - 27: Tests - Test Ea and guidance: Shock》：此标准规定了电工电子产品进行机械冲击试验的基本方法和要求，其中包括对冲击响应量测的一些指导原则。例如，对加速度传感器的类型、安装位置、量测精度等方面有一定的要求，以确保冲击响应数据的准确性和可靠性。

• *** 16750 - 3:2012《Road vehicles - Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment - Part 3: Mechanical loads》：在汽车电气和电子设备的机械负载测试部分，包含了对机械冲击响应量测的相关内容。它规定了汽车产品在冲击试验中如何进行响应量测，以及如何根据量测结果评估产品的性能和可靠性。

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• 行业标准

3. 检测方法

• 时域分析：观察冲击响应信号在时间域内的波形特征，如加速度、位移或应变随时间的变化曲线。可以计算信号的峰值、脉冲宽度、上升时间、下降时间等参数，以描述冲击的强度和持续时间。例如，通过分析加速度时域波形的峰值，可以判断冲击的严重程度。

• 频域分析：通过傅里叶变换将冲击响应信号从时域转换到频域，得到信号的频谱图。频谱图可以清晰地显示冲击响应信号的频率成分和各频率成分的幅值大小。这对于了解冲击能量在不同频率上的分布以及产品的频率响应特性非常有用。例如，在分析机械结构的共振问题时，频域分析可以确定结构在冲击下的共振频率。

• 冲击响应谱分析：这是一种专门用于分析机械冲击响应的方法。它通过计算冲击响应信号在一系列单自由度系统中的响应，得到冲击响应谱。冲击响应谱可以直观地反映产品在不同频率下对冲击的敏感程度，用于评估产品的抗冲击性能和进行设计优化。

• 硬件部分：包括信号调理器和数据采集卡。信号调理器用于对传感器输出的微弱信号进行放大、滤波、隔离等处理，以提高信号的质量。数据采集卡将调理后的模拟信号转换为数字信号，并传输到计算机进行存储和分析。采集卡的采样频率和分辨率等参数要根据冲击响应信号的频率范围和精度要求进行选择。例如，对于高频冲击响应，需要较高的采样频率来避免信号失真。

• 软件部分：用于控制数据采集过程、设置采集参数（如采样频率、采集通道数、触发方式等）和对采集到的数据进行初步处理。同时，软件还提供了一些基本的信号分析功能，如时域波形显示、频谱分析等。一些专业的测试软件还可以进行更复杂的分析，如模态分析、冲击响应谱分析等。

• 加速度传感器：这是最常用的传感器之一，用于测量冲击过程中的加速度响应。选择加速度传感器时，要考虑其量程、频率响应范围、线性度等性能参数。量程应根据预期的冲击加速度大小来确定，频率响应范围要覆盖冲击过程中可能出现的频率成分。安装加速度传感器时，要确保其与被测试对象表面紧密接触，并且敏感轴方向与冲击方向一致。例如，在电子产品的跌落冲击试验中，将加速度传感器用胶水或夹具固定在产品内部电路板的关键位置，以测量电路板在跌落过程中的加速度变化。

• 位移传感器：对于一些需要了解冲击过程中物体位移情况的测试，位移传感器是***的。如激光位移传感器、电容式位移传感器等。安装位置要根据测试需求确定，一般安装在能够反映物体整体位移或关键部位相对位移的地方。例如，在大型机械结构的冲击试验中，将激光位移传感器安装在结构的边缘，测量结构在冲击时的整体位移。

• 应变片：主要用于测量物体在冲击过程中的应变情况，从而了解结构的受力状态。应变片的选择要考虑其灵敏系数、基底材料、尺寸等因素。安装时，需要对被测试表面进行清洁、打磨等预处理，然后用胶水将应变片牢固粘贴在表面，并进行防潮、绝缘处理。例如，在金属结构件的冲击试验中，将应变片粘贴在可能出现应力集中的部位，如孔洞、拐角处。

• 传感器选择与安装

• 信号采集与记录系统

• 信号分析方法

4. 判定标准

• 考虑产品在实际使用中的安全裕度。即使冲击响应量测数据没有超过设计要求或标准规范，但如果接近安全极限，也可能需要对产品进行进一步评估或改进。例如，在航空航天产品中，通常要求有较高的安全裕度，以确保在***情况下产品的安全性。如果冲击响应数据使安全裕度降低到一定程度，就需要判定产品存在潜在风险。

• 参照国际、国家和行业标准中关于机械冲击响应的规定进行判定。这些标准通常会给出不同类型产品在不同冲击条件下的合格标准。例如，在电子设备的冲击试验标准中，规定了电路板在特定冲击下的允许应变值，超过这个值则判定产品不合格。

• 根据产品的设计目标和性能要求，对比冲击响应量测得到的数据。例如，如果产品设计要求在某个方向上的冲击加速度峰值不超过一定数值，而量测结果超过了这个数值，则判定产品不符合设计要求。同样，对于位移、应变等物理量也可以按照设计要求进行判定。

• 基于设计要求的判定

• 基于标准规范的判定

• 基于安全裕度的判定