Детектор удара

Индикатор физического шока или воздействия

Детектор удара на упаковке

Детекторы удара можно установить в спортивные шлемы, чтобы отслеживать удары.

Детектор удара , индикатор удара или монитор удара — это устройство, которое показывает, произошел ли физический шок или удар . Они обычно имеют двоичный выход ( годен/не работает ) и иногда называются устройствами ударной перегрузки . Детекторы удара можно использовать при отправке хрупких ценных предметов, чтобы определить, произошло ли потенциально опасное падение или удар. Они также используются в спортивных шлемах, чтобы помочь оценить, мог ли произойти опасный удар. ^[1]

Напротив, регистратор ударных данных представляет собой систему сбора данных для анализа и записи ударных импульсов.

Обзор

Удары и удары часто характеризуются пиковым ускорением, выраженным в g (иногда называемом g-силой ). Не менее важны форма ударного импульса и особенно его длительность. ^[1] Например, короткий удар силой 300 g длительностью 1 мс имеет небольшой потенциал повреждения и обычно не представляет интереса, но удар силой 300 g длительностью 20 мс может оказаться критическим. В зависимости от использования реакция на эту временную чувствительность детектора удара должна быть согласована с чувствительностью объекта, который он предназначен контролировать.

Место установки также влияет на реакцию большинства детекторов удара. Удар о твердый предмет, такой как спортивный шлем или жесткий пакет, может отреагировать на удар в полевых условиях резким ударным импульсом, который без надлежащей фильтрации трудно охарактеризовать. Удар по предмету с мягкой подкладкой обычно имеет более плавный импульс и, следовательно, более последовательный отклик детектора удара.

Удары представляют собой векторные величины, причем направление удара важно для интересующего объекта. Детекторы ударов также могут быть очень чувствительны к направлению входного удара. ^[1]

Детектор удара можно оценить:

• Отдельно в лабораторных физических испытаниях , возможно, на ударной машине. ^[2]
• Устанавливается на предназначенное для него изделие в испытательной лаборатории с помощью контролируемого крепления и контролируемых входных ударов.
• В полевых условиях с неконтролируемыми и более изменчивыми входными толчками.

Использование надлежащих методов тестирования и протоколов проверки и валидации важно на всех этапах оценки.

Технологии

Доступен широкий спектр технологий: от простых аналоговых индикаторов до более сложной электроники. Обычно устройство обеспечивает оптическую индикацию сработавшего события, но иногда могут подаваться электрические сигналы или сигналы RFID. Сотни детекторов удара описаны в патентах, перечисленных в Патентной классификации 01P15/00: «Измерение ускорения; Измерение замедления; Измерение удара, т.е. внезапного изменения ускорения» ^[3]

К аналоговым конструкциям относятся:

• Пружинно-массовые системы , срабатывающие от удара ^[1]
• Магнитные шарики, которые можно вынуть из держателя ^[1]
• Нарушение поверхностного натяжения жидкости.
• Поломка недорогой хрупкой детали с известной хрупкостью ^[1]

Более сложные электронные системы используют акселерометры и связанные с ними микроэлектромеханические системы . ^[1]

Мониторинг поставок

Активация детектора удара после чрезмерного обращения

Детектор удара может быть установлен на упаковке (внутри или снаружи) или непосредственно на отгружаемом товаре. Установка на упаковку обычно выполняется для обнаружения чрезмерного обращения, например падения с большой высоты, тогда как установка на продукт выполняется для более точного выявления повреждения продукта. ^[4]

Для некоторых грузов требуется более одного детектора удара, чтобы лучше отслеживать все направления ударов. ^[4] Большие или длинные предметы иногда имеют датчики удара на обоих концах транспортного контейнера.

Детектор удара показывает, могли ли товары в пути подвергнуться потенциально опасным воздействиям. На основании этих данных возможны следующие варианты: ^[4]

• Если необычного шока не произошло, продолжайте использовать посылку как есть, без специальной проверки.
• Если возникла потенциально опасная ситуация, тщательно осмотрите поставку на наличие повреждений или проведите дополнительную калибровку перед использованием.
• Грузополучатель может решить провести переговоры с перевозчиком, грузоотправителем или поставщиком или даже отказаться от груза, если датчики указывают на серьезное обращение.

Удары и удары – не единственные опасности, которые могут привести к повреждению; вибрация , прокол и сжатие также могут привести к повреждению, но не вызовут срабатывание детектора удара.

Воздействие на людей

Датчик удара в велосипедном шлеме сигнализирует о столкновении

Средства индивидуальной защиты, такие как шлемы, иногда оснащаются датчиками удара. ^{[5] [6]} Они предназначены для того, чтобы помочь менеджерам узнать, произошло ли чрезмерное воздействие, и помочь организовать необходимый отдых или медицинскую помощь. Исследования продолжаются, в том числе используются специальные каппы, помогающие классифицировать удары головой. ^[7]

Датчики столкновения на велосипедных шлемах могут обнаружить столкновение и вызвать помощь. Пожилым людям доступны датчики падения, которые могут позвать на помощь при обнаружении падения. ^[8]

Другое использование

Связанное использование детектора удара - датчик автомобильной подушки безопасности . Эти сложные датчики используются для срабатывания системы защитных подушек безопасности, используемой на современных автомобилях. ^[9]

Системы активной защиты жесткого диска распознают удары по портативным компьютерам , чтобы минимизировать ущерб от падений.

Некоторые аварийные радиомаяки , такие как аварийные радиолокационные передатчики , активируются при определенном ударе или ударе.

Интерпретация

Детекторы ударов используются для определения того, произошло ли существенное воздействие: это помогает определить необходимость последующих действий. Вариабельность всегда присутствует и ее необходимо учитывать при анализе:

• Детекторы удара имеют некоторые вариации реакции на удары в контролируемых лабораторных условиях. ^{[10] [11]}
• Люди реагируют на воздействия как личности. То, что может причинить вред одному человеку, может оказаться не столь серьезным для другого.
• Хрупкие предметы и упакованные товары по-разному реагируют на однородные лабораторные шоки ^{[12] .}
• Полевые шоки очень изменчивы.

Конечно, лучше всего, если детектор удара правильно сигнализирует о вероятности повреждения или травмы, а когда нет. Вполне возможно получение ложноположительных сигналов, когда срабатывает детектор удара, но при этом не происходит повреждения продукта или травмирования человека. Также возможны ложноотрицательные результаты . ^[13]

Детекторы удара предназначены для обнаружения единичного сильного удара или удара. В некоторых случаях серия небольших ударов может привести к повреждению или травме ^[14], но не приведет к срабатыванию детектора удара.

Смотрите также

• Ошибки I и II рода.
• Сотрясение мозга в спорте
• Амортизация
• Системы оценки сотрясения мозга
• Критерий травмы головы
• Футбольный шлем
• Датчик внезапного движения
• Система телеметрии удара головой
• Оценка бинарных классификаторов
• Матрица путаницы

Рекомендации

1. Харрис, К.М., и Пирсол, А.Г. «Справочник по ударам и вибрации», 2001, McGraw Hill, ISBN 0-07-137081-1
2. Винсент, Р. (2017). «О характеристиках индикаторов механических ударов» (PDF) . Упаковочные технологии и наука . 30 . Проверено 12 сентября 2021 г.
3. G01P15/00 Измерение ускорения; Измерение замедления; Измерение удара, т.е. внезапного изменения ускорения.
4. Yam, KL, «Энциклопедия упаковочных технологий», John Wiley & Sons, 2009, ISBN 978-0-470-08704-6
5. С, Форман (13 ноября 2013 г.). «Сравнительный анализ измерения ускорения головы в хоккейных шлемах с использованием систем без акселерометра» (PDF) . Симпозиум ASTM по механизмам сотрясения мозга (13 ноября 2013 г.) . АСТМ международный.
6. Мур, Северная Каролина (29 января 2014 г.). «Понимание сотрясения мозга: тестирование датчиков удара головой». Мичиганские новости : 10–12 . Проверено 3 ноября 2014 г.
7. Ву LC; Зарнеску Л; Нангия В; Кэм Б; Камарильо ДБ. (ноябрь 2014 г.). «Система обнаружения удара головой, использующая классификацию SVM и датчик приближения в инструментальной каппе». IEEE Trans Biomed Eng . 61 (11): 2659–68. дои : 10.1109/tbme.2014.2320153. PMID  24800918. S2CID  22619767.
8. Нури, Н.; Эрве, Т.; Риалле, В.; Вироне, Г.; Мерсье, Э.; Мори, Г.; Моро, А.; Поршерон, Т. (2000). 1-я ежегодная международная специализированная конференция IEEE-EMBS по микротехнологиям в медицине и биологии. Протоколы (Кат. № 00EX451) . стр. 607–610. дои : 10.1109/MMB.2000.893857. ISBN 978-0-7803-6603-9. S2CID  60860923.
9. «Что нужно знать о подушках безопасности, DOT HS 809 575» . Nhtsa.gov. Архивировано из оригинала 28 мая 2010 года . Проверено 17 октября 2010 г.
10. Сингх, СП; Берджесс, Стэплтон (1994). «Оценка надежности и погрешности механических регистраторов ударов и индикаторов воздействия». Упаковочные технологии и наука . 7 (4): 187–194. дои : 10.1002/pts.2770070405.
11. Грассер, Л; Сингх, Берджесс (1992). «Исследование производительности двух портативных регистраторов данных, используемых для измерения высоты падения упаковки». Упаковочные технологии и наука . 5 (1): 57–61. дои : 10.1002/pts.2770050111.
12. Отчет об исследовании ASTM D10-1004, ASTM International
13. Шихан, Р. (январь 1983 г.). «Характеристика характеристик детектора удара». Технология упаковки . 12 (6): 26–30.
14. Ривара, GR (2014). Сотрясения мозга, связанные со спортом у молодежи: совершенствование науки, изменение культуры. Медицинский институт; Национальный исследовательский совет . Проверено 12 ноября 2014 г.

Библиография

• ДеСильва, CW, «Справочник по вибрации и ударам», CRC, 2005, ISBN 0-8493-1580-8 
• Харрис, К.М., и Пирсол, А.Г. «Справочник по ударам и вибрации», 2001, McGraw Hill, ISBN 0-07-137081-1 
• Ям, КЛ, «Энциклопедия упаковочных технологий», John Wiley & Sons, 2009, ISBN 978-0-470-08704-6