1. 传感器选型与理由
推荐使用 712A-20K 或 712A-50K 型号,具体选择取决于预期的着陆冲击强度。其完美匹配该应用的需求:
微型与轻量化:传感器仅重 1克,远低于2克的重量预算,几乎不会增加无人机的负载。
宽频带响应:±3dB带宽直达25 kHz,能够准确捕捉着陆时产生的所有高频瞬态响应,避免信号失真,这对于分析冲击质量和结构健康监测至关重要。
大量程:±20,000g 或 ±50,000g 的量程足以应对即使是失败的硬着陆场景,确保信号不会饱和。
一体化电缆结构:坚固且可靠,适合无人机经常移动、振动的操作环境,比可分离连接器的方案更耐用的同时,线缆本身也很轻便。
安装方式:使用随附的 PF0033(3M® 双面胶) 进行安装,非常简单快捷,且不会对轻质复合材料起落架结构造成任何修改或增加重量。
2. 系统配置建议
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信号调理与采集:
由于无人机对空间和重量的极端要求,不能使用大型台式设备。推荐使用微型、嵌入式的IEPE信号调理器/数据采集模块(例如基于USB或集成到无人机飞控中的小型板卡)。
该模块应能提供 2-10 mA 的恒流激励,并支持足够高的采样率(至少 > 50 kHz,根据奈奎斯特定理,需为感兴趣的最高频率的2倍以上,建议10倍以上以保真度)。
供电:可直接从无人机的机载电源系统(通常为12V或5V)通过一个简单的DC-DC转换模块升压至18-30 Vdc 为IEPE电路供电。
数据传输:使用轻量线缆将采集模块的信号输出至飞控计算机或通过微型数传电台进行实时传输/记录。
3. 测试与数据分析要点
同步触发:设置一个基于阈值(例如,超过5g)的触发条件来开始记录数据,以捕捉冲击瞬间,节省存储空间。
数据分析:重点关注冲击波形的峰值加速度(g)、冲击持续时间 和频率谱。峰值加速度直接反映冲击强度;持续时间可以判断是刚性碰撞还是缓冲碰撞;频率谱可以分析是否激发了起落架或机身的固有频率,从而判断潜在的结构风险。
校准:由于是定量分析,应使用传感器附带的校准报告中的具体灵敏度值(例如 0.25 mV/g for -20K)来将采集到的电压信号准确转换为加速度值。
