A gyorsulásmérő olyan érzékelő, amely egy mobilhoz vagy bármely más tárgyhoz rögzítve lehetővé teszi utóbbi lineáris nem gravitációs gyorsulásának mérését . Gyorsulásmérőről akkor is beszélünk, amikor valójában 3 gyorsulásmérő számítja ki a lineáris gyorsulást 3 merőleges tengely szerint.
Másrészt, amikor egy forgás vagy szögsebesség kimutatására törekszünk, gyrométerről beszélünk . Általánosabban szólva tehetetlenségi egységről beszélünk, amikor mind a 6 gyorsulás mérésére törekszünk.
Bár a lineáris gyorsulást m / s 2-ben ( SI ) határozzák meg, az ezen érzékelőkre vonatkozó dokumentációk többsége g-ben (kb. 9,81 m / s 2 ) gyorsulást fejez ki (például a föld gravitációja miatt ).
A gyorsulásmérőt sematikusan ábrázolhatja egy tömegrugós rendszer . Tekintsük ezt az ábrát ellentétesnek: egyensúly esetén az m tömeg x pozíciója lesz a referencia, ezért x = 0. Ha a támasz függőleges gyorsuláson megy keresztül, felfelé két dolog fog történni: ez a támasz egyfelől felfelé fog mozogni, és az m tömeg tehetetlensége miatt ez hajlamos lesz a kiindulási helyzetbe kényszeríteni a rugót másrészt tömöríteni. Az x érték annál nagyobb lesz, annál nagyobb a támaszra alkalmazott gyorsulás.
Megmutathatjuk a dinamika alapelvét egy nem csillapított rendszer esetében (és a rendszert vízszintesen figyelembe véve, hogy ne vegyük figyelembe a súlyt) : , m és x tömeg gyorsulásával a tartó helyzetét ( képest egy galileai referenciakeretet ).
Egyértelműen látszik, hogy ez a gyorsulás arányos az x-szel . Ha egyszerűen megmérjük az m tömeg elmozdulását annak tartószerkezetéhez viszonyítva, akkor megismerhetjük az utóbbin átesett gyorsulást.
A legtöbb gyorsulásmérő elve a dinamika alaptörvényén alapszik :
F = m aval vel
Pontosabban: az érzékelő szeizmikus tömegének tehetetlenségi ereje és az erre a tömegre kifejtett helyreállító erő közötti egyenlőségből áll. A gyorsulásmérőknek két fő családja van: nem szervo gyorsulásmérők és szervo gyorsulásmérők.
Nem szolga típusú érzékelőkön (nyitott hurok) a gyorsulást a "közvetlen" képe méri: az érzékelő szeizmikus tömegének (erőtömeg vagy akár teszttömeg) elmozdulása a helyreállító erő és annak erője közötti egyenlőség elérése érdekében tehetetlenség.
Vannak nem szervo gyorsulásmérők, amelyek közvetlenül a piacon találhatók:
Hasonlóképpen vannak olyan nem forgalmazott termékek is, mint például:
Bizonyos kristályoknak ( kvarc , Seignette-só ) és bizonyos kerámiáknak az a tulajdonsága, hogy deformációnak kitéve elektromos töltésűek. Ellenben deformálódnak, ha elektromos töltésűek, a jelenség visszafordítható. A kristály két ellentétes oldalon, ellentétes töltésekkel töltődik fel, ha e két lap között kifejtett erőnek van kitéve. A felületek fémezése lehetővé teszi az áramkörben használható elektromos feszültség összegyűjtését.
Szervo-vezérelt gyorsulásmérőknél a gyorsulást egy visszacsatoló hurok (szervo-vezérlés) kimenetén mérik, amely egy PI típusú korrektorból áll (Proportional Integral: a korrektor típusa, amely javítja a pontosságot). Az elmozdulás érzékelő érzékelő (nem szervo-vezérlésű) lehetővé teszi az azonnali gyorsulásmérést. Ez a szervo ciklusunk bemeneti értéke. Ennek a körnek a kijáratánál a gyorsulást úgy kapjuk meg, hogy leolvassuk a helyreállító erőhöz szükséges energiát, amely lehetővé teszi a szeizmikus tömeg visszatérését a kiindulási helyzetbe.
Az inerciális egység , egy alkalmazás útmutatást , általánosan használt űrrepülés vagy űrhajózás , az ilyen típusú technológia általában előnyben. Valójában a mobiloknak van egy bizonyos tömegük, és a súlypontjuk viszonylag alacsony frekvenciájú, 0 és 10 Hz közötti rezgéseken megy keresztül . Ez lehetővé teszi a szervo-vezérlésű érzékelők használatát.
Ezeket helyreállító erejük szerint osztályozzuk, amelyek lehetnek elektromágneses vagy elektrosztatikus típusúak. Vagy a detektálásuk típusától függően, amely lehet kapacitív, induktív vagy optikai.
2018- ban a londoni Imperial College bevezette a kvantumgyorsulásmérőt . A rendszer az atomok által a gyorsulások során leadott kvantumhullámok tulajdonságainak mérésén alapul, ami lehetővé teszi az elmozdulás, tehát az elhelyezkedés időbeli viszonyainak levezetését. A művelet hasonló a hagyományos gyorsulásmérők működéséhez, de sokkal érzékenyebb és pontosabb.
A rendszer lézerekkel hűti az atomokat rendkívül alacsony hőmérsékletre, ami helyet igényel.
Az érzékelők klasszikus jellemzői mellett a gyorsulásmérő a következő adatokkal jellemezhető:
Mindezek a tulajdonságok kölcsönhatásba lépnek és jellemzik egy alapelvet, technológiát vagy gyártási folyamatot.
Ennek az érzékelőnek az alkalmazásai nagyon változatosak:
Ennek ellenére általában három nagy kategóriába sorolják őket:
Az ütések nagyon erős amplitúdójú gyorsulások. Például egy olyan tárgyat, amely 20 cm magasságból esik egy 5 cm vastag acéllemezre , ütéskor 8000 g gyorsulásnak vetnek alá, egy 50 oldal vastagságú jegyzetfüzeten pedig csak 90 g .
Ezek nagyon rövid gyorsulások, ezért átsáv-érzékelőt igényelnek általában 0 és 100 kHz között .
Az előírt pontossággal e méréseknek nagyságrendileg 1% mérési skála a szenzor .
Az ilyen típusú alkalmazásokhoz általában kapcsolódó szenzorok a nem szabályozott elmozdulású gyorsulásmérők, pontosabban:
Példák:
A rezgésgyorsulás közepes szintű gyorsulásnak tekinthető (általában száz g körüli). Szükségük van egy érzékelőre, amelynek sávszélessége legfeljebb 10 kHz, és pontossága az érzékelő mérési skálájának körülbelül 1% -a.
A nem szolga típusú gyorsulásmérők a következők:
Példák:
A mobilos gyorsulások alacsonyak. Például a " Rafale " esetében a maximális gyorsulás 9 g . Ezek a gyorsulások nem haladják meg a néhány tíz hertz értéket. Másrészt fontos lehet a szükséges pontosság. Az érzékelő mérési skálájának 0,01% és 2% között mozog.
A felhasznált gyorsulásmérők:
Példa:
A MEMS gyorsulásmérők fejlesztési fázisa óta , 1975 és 1985 között, a gyorsulásmérő "fellendülést" tapasztal. Valójában az 1996-os 24 millió eladásról 2002-ben 90 millióra nőtt. Az árát tekintve továbbra is csökken a MEMS esetében . A NEMS- gyorsulásmérők nemrégiben érkezésével a gyorsulásmérő ezen mindenütt jelenléte a különféle „fogyasztói” termékekben egyre aktuálisabb.
A 6 gyorsítással járó inerciális egységek, mint az iPhone 4 esetében, több energiát fogyasztanak, és gyakran kevésbé érzékenyek, mint a 3 lineáris gyorsulásmérőre csökkentett egységek, csakúgy, mint sok mobiltelefon esetében, beleértve az iPhone 3GS-t , vagy akár 2 az egyhez. Játékkonzol , például a WII , vagy akár egyetlen dimenzió a merevlemez leállításához laptop leesése esetén ( ThinkPad ).
Sportórákban:
Sportos vagy mindennapi gesztus mérésére:
Kamerákban és kamerákban:
Ultra-hordozható, PDA stb. :
Mobilon:
Videojátékokban:
Telefonálásban: A technológiák konvergenciája miatt gyorsulásmérőket alkalmaznak a fent leírt funkciók nagy részének egyesítésére.
Szállító járművekben: