سنسور ضربه (Shock Sensor)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور ضربه (Shock Sensor) :
سنسور ضربه نوعی سنسور لرزش است که به طور خاص برای تشخیص و اندازه گیری رویدادهای ضربه ای (شوک) طراحی شده است. ضربه یک شتاب ناگهانی و شدید با مدت زمان کوتاه است (مانند برخورد یک چکش، سقوط یک جسم، یا انفجار). این سنسورها باید قادر به اندازه گیری شتاب های بسیار بالا (از چند ده g تا چند هزار g) با پهنای باند فرکانسی وسیع (تا چند ده کیلوهرتز) باشند تا بتوانند ماهیت گذرای ضربه را به درستی ثبت کنند.
انواع سنسورهای ضربه:
شتاب سنج های پیزوالکتریک با دامنه بالا: رایج ترین نوع برای اندازه گیری ضربه. مدل های خاصی از شتاب سنج های پیزوالکتریک (با ساختار برشی یا فشاری) برای تحمل شوک های شدید (تا ۱۰۰٬۰۰۰ g) طراحی می شوند. آنها پهنای باند وسیع و خروجی خطی در دامنه بالا دارند.
شتاب سنج های پیزومقاومتی: برای شوک های بسیار بالا (چند هزار g تا ۲۰۰٬۰۰۰ g) مناسب هستند. آنها پاسخ DC دارند (می توانند شتاب ثابت را هم اندازه بگیرند) اما حساسیت دمایی بالایی دارند و پهنای باند آنها محدودتر است.
سوئیچ های ضربه ای مکانیکی: ساده ترین نوع. شامل یک جرم و یک کنتاکت الکتریکی هستند. با اعمال ضربه بالاتر از یک آستانه، جرم حرکت کرده و کنتاکت را می بندد یا باز می کند. این سنسورها فقط وقوع یک ضربه با شدت بیشتر از حد آستانه را نشان می دهند و اطلاعات دقیقی از شکل موج ضربه ارائه نمی دهند.
سنسورهای ضربه MEMS: شتاب سنج های MEMS با محدوده بالا (مثلا ±۲۰۰g تا ±۱۰۰۰g) برای تشخیص ضربه در لوازم الکترونیکی مصرفی (مانند تشخیص سقوط هارد دیسک) استفاده می شوند.
پارامترهای مهم در اندازه گیری ضربه: بیشینه شتاب (peak acceleration)، مدت زمان ضربه (pulse duration)، و طیف فرکانسی ضربه (shock response spectrum). برای ثبت دقیق شکل موج ضربه، نرخ نمونه برداری باید حداقل ۵ تا ۱۰ برابر فرکانس های بالای موجود در سیگنال باشد.
\[ \text{ضربه (بر حسب g)} = \frac{a_{max}}{g} \quad , \quad \text{تغییر سرعت (ΔV)} = \int a(t) dt \]کاربردها:
تست ضربه و سقوط: در صنایع بسته بندی، الکترونیک، و خودروسازی برای ارزیابی مقاومت محصولات در برابر ضربه.
کیسه هوای خودرو: سنسورهای ضربه (شتاب سنج ها) در خودروها برای تشخیص تصادف و فعال کردن کیسه هوا نصب می شوند.
مانیتورینگ انفجار: اندازه گیری شدت امواج ضربه ای ناشی از انفجار.
صنایع نظامی: اندازه گیری شتاب پرتابه ها در هنگام شلیک و برخورد.
پایش سلامت سازه ها: ثبت ضربات ناشی از برخورد کشتی ها به اسکله یا وسایل نقلیه به پل ها.
انتخاب سنسور ضربه مناسب نیازمند توجه ویژه به محدوده شتاب، پهنای باند، و مقاومت سنسور در برابر شوک های بعدی است.
