在新型飞机的开发初期,设计寿命或“预期寿命”目标(以飞行周期(起飞和降落)或飞行小时计算)就已经确定了。由于其极端的操作环境,军用战斗机的设计预期寿命可能只有数千个飞行小时。对于民用运输机,设计寿命目标通常为数万个飞行周期。在首次飞行之前,在对全尺寸飞机结构进行地面测试时,会积累大量此类周期。了解预期的飞行载荷谱可以实现机身的压力循环,以及机翼、尾翼和其他主要结构的液压载荷。大型数据采集系统可以监测施加的压力和载荷以及由此产生的结构挠度和应变。在此过程中,通常会使用无损检测设备进行定期检查,以监测由此产生的裂纹扩展。
• 当机械结构失去平衡并围绕平衡点产生振荡运动时,就会发生振动。振荡可能是周期性的,例如钟摆的运动,也可能是随机的,例如飞行过程中机翼上的负载。振动下的机械系统的特征由加速度、速度和位移分量组成。
压电 (PE) 型加速度计 PE 型加速度计响应施加到其压电陶瓷或晶体传感元件上的机械应力,产生高阻抗静电荷输出。由于其高电荷灵敏度,压电陶瓷在电荷和电压模式加速度计中得到广泛应用。石英被公认为所有压电材料中最稳定的材料,也常用于通用 ICP ® 加速度计、校准传递标准以及 PE 压力和力传感器。电荷输出系统已经问世约 40 年。PE 加速度计通过低噪声电缆与高输入阻抗电荷放大器一起工作,该放大器将电荷信号转换为可用的低阻抗电压信号以供采集。电荷放大器提供信号阻抗转换、标准化和增益/范围调整。选项可能包括滤波、速度和/或位移积分以及输入时间常数的调整,这决定了低频响应。现代电荷放大器采用更有效的低噪声电路设计,并可能包含简化的 LCD 显示器和数字控制。一些“双模”型号可同时使用 PE 和 ICP ®
采用 MEMS 技术制造的压阻式冲击加速度计具有低功耗,同时在加速度水平大于 50 kg 时仍可提供 +/- 200 mV 满量程输出。加速度计与用于调节应变计全桥的同类型 4 线电路在电气上兼容,并且由于它们的输出比应变计大得多,因此对信号放大的要求大大降低。与机械隔离的 ICP ® 加速度计相比,它们具有更宽的工作温度范围。它们的频率响应(取决于型号)可以从 DC(0 Hz)均匀地达到高达 20 kHz 的值。为了减轻其共振频率被激发时的响应严重性,它们采用了挤压膜阻尼,实现了临界值的 0.02 到 0.06。这些阻尼值远高于传统 MEMS 加速度计中的阻尼值。由于硅是一种脆性材料,因此还采用了超量程止动装置以最大限度地减少传感元件的破损,然后将传感元件密封在密封封装中。在相当的 G 级下,MEMS 技术可以使单个加速度计实现最小的封装尺寸。