一、概述

定义：
冲击测试是通过模拟产品在运输、使用或意外跌落/碰撞中受到的瞬时高加速度冲击力，验证电子电器产品的机械强度、结构稳定性及功能可靠性，确保其在极端冲击环境下不发生损坏或失效。

核心目标：

1. 验证抗冲击能力：防止外壳破裂、元器件脱落、焊点断裂等物理损伤。

2. 保障功能持续性：确保冲击后设备仍能正常启动和运行（如存储设备数据不丢失）。

3. 合规性要求：满足国际标准（IEC 60068-2-27）、行业规范（如汽车电子ISO 16750）及市场准入认证。

分类：

· 半正弦波冲击：模拟跌落、碰撞场景（如产品从1米高度跌落至水泥地面）。

· 后峰锯齿波冲击：模拟爆炸、弹射等高能量冲击（军工设备常见）。

· 复杂冲击谱：多轴叠加或瞬态随机冲击（如铁路设备振动与冲击复合环境）。

二、检测标准

1. 国际标准：

· IEC 60068-2-27：规定半正弦波冲击参数（峰值加速度50-5000 g，持续时间0.5-18 ms）。

· MIL-STD-810H（美军标）：涵盖功能性冲击（如设备跌落）、坠撞安全冲击（加速度最高40,000 g）。

2. 国家标准：

· GB/T 2423.5（中国）：等同IEC 60068-2-27，适用于消费电子、工业设备。

· GJB 150.18A（中国军用标准）：爆炸冲击模拟（后峰锯齿波，加速度≤10,000 g）。

3. 行业标准：

· 汽车电子：

o ISO 16750-5：机械冲击测试（加速度50-100 g，持续6-11 ms，三轴六方向）。

o GB/T 28046（中国）：模拟车载设备在颠簸路况下的冲击环境。

· 航空航天：RTCA DO-160（机载设备冲击测试，半正弦波50 g/11 ms）。

· 军工设备：MIL-STD-331C（引信冲击测试，加速度最高30,000 g）。

三、检测设备

1. 核心设备：

· 冲击试验机：

o 型号示例：Lansmont SAVER 9X16、苏试CJ-100。

o 参数：

§ 加速度范围：50-30,000 g（根据波形与台面尺寸）。

§ 波形类型：半正弦波、后峰锯齿波、梯形波（可编程）。

§ 台面尺寸：30 cm×30 cm（小型设备）至1 m×1 m（重型设备）。

· 碰撞测试台：模拟多轴冲击（如包装运输中的翻滚碰撞）。

2. 辅助设备：

· 加速度传感器：

o 高频响应传感器（如PCB 350B21，量程±50,000 g）。

· 数据采集系统：

o 高速采集卡（采样率≥200 kHz，如NI PXIe-5172）。

· 高速摄像机：

o 记录冲击瞬间的部件位移（如Phantom VEO 1310，100万帧/秒）。

3. 特殊设备：

· 霍普金森杆（Split Hopkinson Bar）：

o 研究材料在微秒级冲击下的动态力学性能（如塑料外壳脆性分析）。

四、检测流程

1. 样品准备：

· 安装状态：模拟真实使用场景（如手机带保护壳测试）。

· 传感器布置：

o 加速度计固定于冲击面及关键部件（如PCB、电池）。

2. 测试步骤：

· 半正弦波冲击测试（以50 g/11 ms为例）：

0. 参数设置：波形类型、加速度峰值、持续时间、冲击方向（±X/Y/Z）。

1. 预测试：低能量冲击（如10 g）验证设备连接稳定性。

2. 正式测试：逐级增加冲击能量至目标值，每方向冲击3次。

· 多轴复合冲击（如汽车电子）：

0. 三轴六方向依次冲击（每轴向3次）。

1. 冲击后立即通电检测功能（如ECU控制器能否正常通信）。

· 包装运输冲击测试：

0. 按ISTA 3A标准模拟跌落（高度1.2 m，不同角度跌落6次）。

3. 功能监测：

· 冲击中监测：记录电压、电流、信号传输稳定性（如USB接口是否松动）。

· 冲击后检测：

o 外观检查：裂纹、变形、螺丝松动。

o 功能验证：开机测试、性能参数对比（如摄像头对焦精度）。

4. 结果判定：

· 合格：结构无损坏、功能正常、数据无异常。

· 不合格：如屏幕碎裂、焊点脱落，需优化缓冲设计或材料（如增加硅胶减震垫）。

五、费用与周期

1. 费用构成：

· 实验室自建成本：

o 冲击试验机：30万-300万元（根据加速度范围和台面尺寸）。

o 高速摄像机：50万-200万元（超高速型号）。

· 第三方检测：

o 单次测试费：

§ 半正弦波冲击：3000-1.2万元（单轴向，含三次冲击）。

§ 多轴复合冲击：1万-5万元（三轴六方向）。

§ 包装跌落测试：2000-8000元（按ISTA标准）。

o 认证费用：

§ 汽车电子ISO 16750认证：4万-10万元（含冲击、振动等全套测试）。

§ 军工MIL-STD-331C认证：8万-20万元（高加速度冲击测试）。

2. 周期：

· 常规测试：

o 单样品单轴向测试：1-3个工作日。

o 包装运输测试：2-5个工作日（含跌落、翻滚等多场景）。

· 认证流程：4-12周（含测试、整改、报告审核及发证）。

六、实际应用

1. 设计优化案例：

· 问题：某智能手表在50 g半正弦波冲击后心率传感器脱落。

· 解决方案：改用弹片式连接器+点胶固定，通过ISO 16750-5测试。

2. 质量控制场景：

· 产线全检：对无人机电池仓进行30 g冲击测试，拦截卡扣装配不良品。

3. 运输安全评估：

· 案例：某服务器硬盘经ISTA 3A测试后出现坏道，优化泡沫缓冲结构后通过测试。

4. 行业准入合规：

· 汽车电子：车规级MCU需通过ISO 16750-5机械冲击测试（100 g/6 ms）。

· 军工设备：弹载电子模块强制满足GJB 150.18A爆炸冲击（10,000 g/0.5 ms）。

七、注意事项与新技术

1. 测试陷阱规避：

· 夹具共振：通过有限元分析（FEA）优化夹具刚度，避免干扰冲击波形。

· 数据失真：传感器带宽需＞10倍冲击频率（如11 ms半正弦波主频约100 Hz）。

2. 新兴技术应用：

· 数字孪生仿真：通过ANSYS LS-DYNA预测冲击损伤，减少物理测试次数。

· AI缺陷识别：利用深度学习分析高速摄像画面，自动定位冲击失效点。

3. 绿色测试趋势：

· 可重复冲击台：采用气动或电磁驱动，降低能耗（如Lansmont Eco系列）。