了解飛機失事的原因對于確保航空旅行的未來安全以及挖掘飛機設計，制造工藝，材料等方面的任何潛在缺陷至關重要。每當發生這樣的事件時，在處理人員恢復之后，第一項業務是定位飛行數據記錄器（FDR）和駕駛艙語音記錄器（CVR），它們提供航班最后一次的深度快照。時刻 - 最后一瞥所發生的事情和原因。在FDR系統中收集的數據可以幫助調查人員確定事故是由飛行員誤差，外部事件（例如風切變）還是飛機系統問題引起的。多年來，這些數據有助于飛機系統設計的改進和預測飛機老化時潛在困難的能力。

首先在20世紀50年代使用，今天美國聯邦航空局要求所有商用客機配備這種記錄設備 - 所謂的“黑匣子”（實際上是鮮橙色以獲得更好的能見度，見圖1）。國際規則要求兩臺記錄儀能夠在嚴重航空器事故中可能遇到的情況下幸存;它們設計用于承受高速沖擊和高溫。 FDR利用安裝在整個飛機結構中的傳感器，從組件和系統中獲取數據，告訴他們在事故發生之前和發生時如何配置和使用它們的故事。有傳感器可以檢測加速度，空速，高度，發動機性能，機艙溫度和壓力，襟翼設置等。數據采集計算機集中和格式化來自這些傳感器的數據，以及來自車載計算機和其他儀器的數據，然后通過專用數字鏈路將其傳輸到FDR。

FDR是加固設備的縮影。它們的工作溫度范圍為-55°C至+ 70°C，可在長時間暴露于1，110°C火災，260°C加熱10小時以及加壓鹽水和噴氣燃料的情況下存活。標準要求沖擊力為3，400 gs，持續時間為6.5毫秒，并且在施加負荷力為5，000 lbs的所有軸點處承受靜態壓碎力。在每個軸上五分鐘，等等。它們幾乎是堅不可摧的。然而，訣竅是找到它們，特別是在海上發生碰撞時。通常，碰撞記錄儀位于飛機后部，而駕駛艙內則配有通常有四個麥克風的錄音機，跟蹤對話和環境噪音。完成記錄/碰撞系統的是具有淹沒傳感器的水下定位信標，其發出可通過聲納和聲學定位設備檢測到的脈沖。當水接觸傳感器時，信標激活，發出37.5千赫茲（kHz）的脈沖通過水到14，000英尺的深度。當前的固態FDR記錄了700多個參數，而20世紀50年代只有5個，其中最基本的是：時間，壓力，高度，空速，磁航向，垂直加速度，方向舵踏板位置，控制輪位置，水平穩定器和燃油流量。

圖1：霍尼韋爾飛行數據記錄儀（FDR）“黑匣子”繪制了必要的國際橙色，便于視覺恢復。

如上所述，FDR收集并記錄來自各種傳感器的數據，如加速度計。例如，Measurement Specialties的834M1型加速度計具有±2000 g至±6000 g的動態范圍，可用于沖擊測試和儀器儀表。低成本，可安裝在板上的三軸加速度計專為高幅度嵌入式沖擊應用而設計，最大電流消耗為22μA，并具有全功率和信號調理功能。 834M1型號可提供±2000 g至±6000 g范圍，并提供高達6 kHz的平坦頻率響應。它還具有-40°至+ 125°C的寬工作范圍，適用于惡劣環境。標準型號834提供相同的包絡，最大電流消耗低于4μA對于開發黑盒應用傳感器的工程師，ADI公司的ADIS16240PCBZ（圖2）低功耗，可編程碰撞傳感器和記錄器評估/接口板可用于供應商的16240 iMEMS技術數字沖擊檢測和記錄系統，各方向的沖擊測量。該傳感系統可自動收集數據，并可供任何支持4線串行外設接口（SPI）的處理器系統使用。 2 mm間距連接器可輕松連接1 mm帶狀電纜或焊接。該板還具有簡單的連接器轉換功能，使用戶可以繞過BGA焊接。

圖2：ADI公司的ADIS16240PCBZ是一款數字電擊檢測和記錄系統評估板。

對于那些喜歡使用PC接口的用戶，該公司的ADISUSBZ可用，并提供帶有簡單圖形用戶界面（GUI）包的USB接口，用于評估傳感器功能和性能。系統支持150-200SPS的采樣率。 ADI公司指出，由于USB端口由其PC的中斷結構提供服務，因此該系統中的采樣雖然不完全相干，但足以滿足大多數數據表參數驗證，包括運行中的偏置穩定性。然而，它并不是一個包含開發工具，源代碼和軟件的完整開發工具包。

黑盒子走在路上

除了飛機碰撞記錄器之外，汽車對應市場也在快速上升。涉及汽車的碰撞分析通常依賴于諸如打滑標記，輪胎印刷，道路刨削，車輛損壞以及人類的不完美目擊者回憶之類的物理數據。現在，有黑盒子最終變得更加智能化，允許數據下載和分析。

通用汽車公司于1990年開始在汽車中安裝傳感診斷模塊（SDM）。福特隨后于1997年推出.SDM檢測加速度并進行分割 - 安全氣囊展開的第二個決定。它每10毫秒跟蹤一次離散時間包的加速度，并確定是否需要安全氣囊展開。

除安全氣囊管理外，SDM還跟蹤制動，發動機轉速，車速，油門百分比，安全帶使用情況等數據。并記錄崩潰數據。這可以從事件數據記錄器（EDR）中檢索，該事件數據記錄器是SDM的一部分。隨著警察和保險機構繼續要求使用這些設備，這些設備將發展為具有更大的存儲容量和帶寬，以及低速事件的準確性以匹配高速崩潰。

一種用于汽車的設備-crash detection是ADI公司的單軸，高g，ADXL78系列iMEMS加速度計（例如AD22279-A-R2）。它是一款低功耗，完整的單軸加速度計，在單片IC上具有信號調節電壓輸出。該裝置（圖3）測量加速度，滿量程范圍為±35 g，±50 g或±70 g（最小值），并測量動態加速度（振動）和靜態加速度（重力）。

圖3：用于汽車黑匣子應用的ADXL78的框圖

該設備設計合格，適用于前碰撞和側面碰撞安全氣囊應用，振動監測和控制，車輛碰撞感應和沖擊檢測。在惡劣的汽車溫度范圍內，溫度穩定且精確，具有高抗EMI/RFI性能，可對數字指令執行完整的機械和電氣自檢，并具有低噪聲和低功耗（1.3 mA）。 》技術進步繼續應用于飛行和汽車碰撞記錄儀。對于飛行應用，這些變化可能涉及駕駛艙視頻錄制設施和在撞擊時彈出的黑匣子，以便更容易找到它們。由于尋找MH370航班，重新引入了一項法案，該法案將強制推出黑匣子，以便能夠在水面上找到它們而不是埋在海底仍然是飛機。

鑒于車禍的數量和嚴重程度以及將駕駛從個人手中奪走的趨勢，記錄更多關于條件，環境和事件的數據將更有意義此外，還可以期待傳感器產品的持續開發。