Pyroshock

El choque pirotécnico , también conocido como choque pirotécnico , es el choque estructural dinámico que se produce cuando una explosión o impacto ocurre en una estructura. Davie y Bateman lo describen como: "El choque pirotécnico es la respuesta de una estructura a ondas de tensión de alta frecuencia (miles de hercios) y gran magnitud que se propagan a través de la estructura como resultado de un evento explosivo, como una carga explosiva para separar dos etapas de un cohete multietapa". ^{[ 1 ]} Es de particular relevancia para las industrias de defensa y aeroespacial , ya que utilizan muchos vehículos y/o componentes que emplean dispositivos explosivos para realizar tareas de misión. Algunos ejemplos incluyen la separación de etapas de cohetes , el despliegue de cargas útiles de misiles , la eyección del piloto , los infladores de bolsas de aire de automóviles , etc. Es importante la supervivencia e integridad del equipo después de que el dispositivo explosivo se haya activado para que el vehículo pueda cumplir su tarea. Existen ejemplos de aeronaves Boeing-The Aerospace Corp que se han estrellado después de un despliegue rutinario de un dispositivo explosivo, y la causa del accidente se determinó como resultado de una falla informática debido al dispositivo explosivo. Las energías resultantes suelen ser de alta fuerza G y alta frecuencia, lo que puede causar problemas a los componentes electrónicos que tienen piezas pequeñas con frecuencias de resonancia cercanas a las inducidas por el choque pirotécnico.

El entorno estructural presenta una magnitud muy elevada durante un período relativamente corto, lo que dificulta su captura fiel. Desde simulaciones preliminares a gran escala y de alta fidelidad con hardware de vuelo real, hasta datos reales en vuelo y la simulación del evento en el laboratorio de pruebas, existen numerosos obstáculos: instrumentación, acondicionamiento de la señal, amplificación, filtrado, adquisición de datos, muestreo de datos y análisis. Para verificar la integridad de los vehículos de defensa y aeroespaciales, se realizan pruebas de choque pirotécnico en un entorno de laboratorio controlado.

Las pruebas de choque pirotécnico pueden realizarse mediante cargas explosivas o impactos mecánicos de alta energía y corta duración. La evolución temporal de la aceleración de un choque pirotécnico se aproxima a una función sinusoidal decreciente. El análisis del espectro de respuesta al choque (SRS) se utiliza para medir la aceleración en función de la frecuencia y la energía total del pulso de choque aplicado. El SRS es una curva que representa la respuesta de múltiples osciladores amortiguados de un solo grado de libertad a un pulso de choque. Los osciladores amortiguados están sintonizados a bandas de octava o frecuencia específicas.

Las técnicas de prueba de choque pirotécnico se desarrollaron inicialmente para apoyar a la comunidad aeroespacial. ^{[ 2 ]} Existen dos opciones para medir el choque pirotécnico. Las frecuencias extremadamente altas que se encuentran en el choque pirotécnico suelen excitar la frecuencia de resonancia del acelerómetro. Como resultado, el acelerómetro puede fácilmente saturarse o funcionar de forma no lineal debido a esta excitación por resonancia. En algunas situaciones, los entornos de frecuencia asociados con un choque mecánico severo pueden ser tan amplios, los niveles de aceleración tan altos o las otras entradas direccionales tan severas que simplemente no se pueden obtener mediciones exitosas. No existe un único diseño de acelerómetro que sea óptimo para cada desafío de medición. A continuación se muestra un breve resumen de cada tecnología:

1. En primer lugar, los acelerómetros piezoeléctricos de circuito integrado (ICP) ofrecen una salida de señal muy alta, mejor resolución y la facilidad de las conexiones eléctricas de dos hilos en comparación con la tecnología piezorresistiva. El aislamiento mecánico de los acelerómetros cerámicos ferroeléctricos, junto con un filtro interno de dos polos disponible en un circuito ICP, permite que los acelerómetros piezoeléctricos funcionen con éxito a niveles de G más elevados que los que se podían alcanzar anteriormente. Las buenas prácticas de diseño permiten que sus materiales de aislamiento elastoméricos se comporten de forma dinámicamente lineal dentro de los acelerómetros.
2. Los acelerómetros de choque MEMS piezorresistivos ofrecen bajo consumo de energía, un rango de temperatura de funcionamiento más amplio, capacidad de medición en corriente continua, mejor linealidad y sensibilidad transversal en comparación con la tecnología piezoeléctrica. Para controlar la resonancia, incorporan amortiguación por película de compresión y topes de sobrecarga sellados en un encapsulado hermético.

• IEST-RP-DTE012.2: Manual para la adquisición y el análisis dinámico de datos.

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