Принцип действия акселерометра. Акселерометр: принцип работы, типы и применение в современных устройствах

Что такое акселерометр. Как работает акселерометр в смартфоне. Какие бывают типы акселерометров. Где применяются акселерометры помимо мобильных устройств. Каковы перспективы развития технологии акселерометров.

Что такое акселерометр и как он работает

Акселерометр — это устройство, измеряющее проекцию кажущегося ускорения. Кажущееся ускорение — это разница между истинным ускорением объекта и гравитационным ускорением. Принцип работы акселерометра основан на регистрации сил инерции, возникающих при ускоренном движении тела.

Базовая конструкция акселерометра включает следующие элементы:

• Инерционная масса, закрепленная на пружинах
• Корпус, жестко связанный с объектом измерения
• Демпфер для гашения колебаний
• Преобразователь перемещения инерционной массы в электрический сигнал

При возникновении ускорения инерционная масса смещается относительно корпуса. Величина этого смещения пропорциональна действующему ускорению. Преобразователь фиксирует смещение и выдает соответствующий электрический сигнал.

Типы акселерометров

В зависимости от конструкции и принципа преобразования механического воздействия в электрический сигнал выделяют следующие основные типы акселерометров:

Пьезоэлектрические акселерометры

Принцип действия основан на пьезоэлектрическом эффекте — генерации электрического заряда при деформации некоторых кристаллических материалов. При воздействии ускорения инерционная масса давит на пьезоэлемент, вызывая его деформацию. Величина генерируемого заряда пропорциональна действующему ускорению.

Пьезорезистивные акселерометры

Используют изменение электрического сопротивления чувствительного элемента при его деформации под действием инерционной массы. Изменение сопротивления преобразуется в электрический сигнал.

Емкостные МЭМС-акселерометры

Наиболее распространенный тип в современных мобильных устройствах. Чувствительный элемент выполнен по технологии микроэлектромеханических систем (МЭМС). Инерционная масса образует подвижную обкладку конденсатора. При смещении массы изменяется емкость, что преобразуется в выходной сигнал.

Применение акселерометров в мобильных устройствах

В смартфонах, планшетах и других портативных гаджетах акселерометры выполняют следующие основные функции:

• Определение ориентации устройства в пространстве
• Автоматический поворот экрана при наклоне
• Управление в играх движением устройства
• Подсчет шагов в фитнес-приложениях
• Стабилизация изображения при фото- и видеосъемке

Как правило, в мобильных устройствах используется трехосевой акселерометр, позволяющий измерять ускорение по трем пространственным осям. Это дает возможность точно определять положение и перемещение устройства.

Другие области применения акселерометров

Помимо мобильной электроники, акселерометры широко применяются в следующих сферах:

Автомобильная промышленность

Акселерометры используются в системах безопасности автомобилей для определения столкновений и активации подушек безопасности. Также они применяются в антиблокировочных системах тормозов, системах курсовой устойчивости и других электронных системах помощи водителю.

Аэрокосмическая отрасль

В авиации и космонавтике акселерометры являются важным компонентом инерциальных навигационных систем. Они позволяют определять положение и ориентацию летательных аппаратов в пространстве.

Промышленность

Акселерометры применяются для вибрационной диагностики промышленного оборудования. Они позволяют выявлять дисбаланс, износ и другие неисправности вращающихся механизмов на ранних стадиях.

Медицина

В медицинских устройствах акселерометры используются для мониторинга физической активности пациентов, анализа походки, определения падений пожилых людей.

Перспективы развития технологии акселерометров

Основные направления совершенствования акселерометров включают:

• Повышение точности и чувствительности измерений
• Миниатюризация датчиков
• Снижение энергопотребления
• Интеграция с другими типами датчиков
• Разработка новых алгоритмов обработки данных

Развитие технологий акселерометров открывает новые возможности их применения в таких областях как:

• Виртуальная и дополненная реальность
• Робототехника и беспилотные системы
• Носимая электроника
• Интернет вещей

Таким образом, акселерометры продолжают оставаться важным компонентом современных электронных устройств, находя все новые сферы применения по мере развития технологий.

что это, принцип работы, фото

Если вас интересует ответ на вопрос Акселерометр в телефоне  что это? Значит вы попали по адресу.

Все обладатели современных мобильных устройств наверняка знают, что такое автоповорот экрана. А те, кто любит игры на мобильных платформах ценят возможность управления ими при помощи поворотов телефона.

А обеспечивает такую возможность небольшое устройство – акселерометр.

Содержание:

Именно эта небольшая деталь позволяет использовать телефон в качестве уровня, использовать приложения, наслаждаться играми, которым необходима информация о положении телефона в пространстве.

Что же собой представляет это устройство?

Суть понятия «акселерометр»

Акселерометр – это прибор, предназначенный для измерения кажущегося ускорения. Кажущееся ускорение – это разница между гравитационным и истинным ускорениями объекта.

Принципиально акселерометр состоит из пружины, подвижной массы и демпфера.

Пружина крепится к неподвижной поверхности, к пружине крепится масса. С другой стороны ее поддерживает демпфер, который гасит собственные вибрации груза.

Во время ускорения массы деформируется пружина. На этих деформациях и основываются показания прибора.

Три таких прибора, объединенные в одну систему и сориентированные по осям позволяют получать информацию о положении предмета в трехмерном пространстве.

Наиболее широкое применение такой тип приборов нашел в нескольких областях:

1. Навигационные устройства летательных аппаратов. Самолеты, вертолеты и даже ракеты не обходятся без сложных систем навигации. Акселерометр и гироскоп служат для них основой.
2. Автомобильные спидометры и видеорегистраторы также используют акселерометры. Первые определяют скорость по отклонению массы, а вторые определяют важные события (экстренное торможение, резкая смена скорости) и записывают их в отдельные файлы.
3. Промышленные системы контроля вибрации различных станков, производственных линий и агрегатов. На показаниях прибора работают системы защиты, которые отключают питание или изменяют характеристики работы при достижении критических значений.
4. В информационных технологиях такие приборы применяются для защиты жестких дисков от падений и сотрясений. Они отдают команду считывающим головкам занять безопасное положение во время падения.
   Это значительно снижает потерю данных и повреждения диска. В эту же категорию можно отнести и акселерометры на телефонах и планшетах.

Принципиально простое устройство производится во множестве специализированных компоновок, каждая из которых предназначена для определенных целей.

В чем же особенность акселерометров в мобильных устройствах (телефоны, планшеты и пр.)?

---

к содержанию ↑

Акселерометр в телефоне: принцип работы

Первый необходимый критерий приборов для современных гаджетов – это компактность.

В корпусе толщиной, скажем, шесть миллиметров должно размещаться огромное количество электроники, которая должна занимать минимум места.

Инженерами разработана специальная миниатюрная конструкция акселерометра. Все конструктивные элементы размещаются в чипе, представленном выше.

Принципиальная схема такой конструкции выглядит так:

К неподвижному корпусу на упругих приставках, которые позволяют перемещение в определенных пределах, крепится перегородка с отведенными в сторону проводниками.

Эти отводы размещаются между контактами, которые и снимают показания.

При перемещении отводов напряженность поля вокруг контактов меняет свои характеристики, что и служит показателем для измерения.

Производить такие мелкие детали путем физической обработки материалов практически невозможно.

Обратите внимание! Если акселерометр в телефоне не работает, то его придется менять в специализированных сервисных центрах.

Для производства этих устройств используются различные реакции силикона с другими веществами.

Благодаря точному расчету времени нанесения и удаления реактива получается производить такие приборы на автоматизированных конвейерных линиях.

---

к содержанию ↑

Зачем акселерометр в смартфоне

Первый прибор подобного типа появился в телефоне Nokia 5500. Тогда он служил в качестве шагомера. В восторг пришли не только приверженцы активного образа жизни.

Основной резонанс вызвало появление акселерометра в Apple iPhone.

Именно с тех пор наличие такого прибора стало стандартом для мобильных устройств.

Постепенно создавалось все большее количество приложений с использованием акселерометра.

За шагомером в телефоне появился уровень, после этого акселерометр был приспособлен для нужд операционной системы и реализовано управление в играх с его помощью.

Применяется он для разнообразных служебных приложений.

Так, на основе технологий беспроводной связи и акселерометра была создан ряд приложений, которые позволяют передавать данные посредством соударения устройств.

Акселерометр в планшете и современном телефоне используется в комбинации с гироскопами, открывая широкие возможности для разработки разнообразных игр, в частности, шутеров.

Даже при таком широком применений акселерометр имеет еще много перспектив.

Что такое Гироскоп и Акселерометр | База Знаний

Акселерометр в телефоне: что это, принцип работы, фото

Принцип действия и устройство акселерометра

Принцип действия и устройство датчика измерения ускорения рассмотрим на примере пружинного акселерометра, в качестве чувствительного элемента которого применяется инерционная масса.

Принцип действия пружинного акселерометра с инерционным чувствительных элементов основан на использовании инерционных сил или моментов, возникающих при движении тела определенной массы с ускорением. Зависимость инерционной силы F, действующей на тело, масса которой равна m при наличии ускорения a, как известно, определяют по второму закону Ньютона:

F = m·a

Датчики с инерционными чувствительными элементами применяют также для измерения вибрации, угловой скорости вращения и т.д.

Устройство акселерометра.

Чувствительным элементом акселерометра служит инерционная масса 1, подвешенная на двух пружинах 2, прикрепленных в точках А и В к корпусу 3, жестко связанному с движущимся объектом.

Линия АВ является осью чувствительности акселерометра. Она параллельна той оси движущегося объекта, по которой нужно измерить ускорение х.

Рис. 11.1. Принципиальная схема пружинного акселерометра

1 – масса; 2 – пружина; 3 – корпус; 4 – демпфер;

5 – потенциометр

При отсутствии ускорений натяжение пружин одинаково и масса располагается в среднем (нейтральном) положении. Если объект движется с постоянным линейным ускорением х, то масса перемещается на некоторую величину, при которой инерционная сила Р_ин,возникающая вследствие ускоренного движения массы в абсолютном пространстве, уравновешивается силой Р_упр упругости пружин.

Для успокоения колебаний инерционной массы в переходном режиме служит демпфер 4, создающий силу, пропорциональную скорости перемещения массы относительно корпуса 3. Применяют магнитоиндукционные, жидкостные или воздушные демпферы.

Требования к акселерометрам в отношении точности измерения определяются областью применения. Так, погрешности акселерометров в инерциальных системах не должны превышать 0,001%. Акселерометры, используемые в системах управления, имеют погрешности на два-три порядка выше. Погрешности акселерометров, применяемых в качестве визуальных приборов, составляют 1÷3%.

Еще одной областью применения акселерометров является их применение в качестве датчиков измерения перегрузки, действующей на самолет в определенном направлении.

Перегрузкой называется отношение поверхностной силы F, действующей в направлении какой-либо оси самолета, к силе веса G. К поверхностным силам относятся подъемная сила, сила сопротивления и сила тяги. Различают перегрузку нормальную (поперечную), равную отношению подъемной силы к силе веса, продольную и боковую.

Перегрузка – величина безразмерная. Иногда говорят, что перегрузка равна, например, 5g. Это означает, что в данном направлении на летательный аппарат и находящихся в нем членов экипажа действует сила, в пять раз превышающая силу веса. Исходя из определения понятия перегрузки, следует говорить о перегрузке, равной 5, а не 5g.

Наибольшее значение для пилотирования ВС играет вертикальная перегрузка.

Сигналы акселерометров используются также в инерциальных навигационных системах для вычисления скоростей и координат, в системах управления полетом и двигателями, а также для индикации текущего и критического значений перегрузки.

Акселерометры, применяемые в системах управления, ориентируются своими осями чувствительности по главным осям лета тельного аппарата. Такие акселерометры измеряют составляющие вектора ускорения по этим осям, а для получения полного вектора необходимо иметь три акселерометра.

В инерциальных системах навигации оси чувствительности акселерометров ориентируются по осям навигационной системы координат, обычно связанной с Землей. В качестве навигационной системы координат может быть взята, например, географическая система, одна из осей которой направлена по меридиану, а вторая ось перпендикулярна к первой в горизонтальной плоскости. При этом два акселерометра с взаимно перпендикулярными осями, расположенными в горизонтальной плоскости, измеряют горизонтальные составляющие вектора ускорения, а один акселерометр, ось чувствительности которого направлена по вертикали, измеряет вертикальное ускорение.

Основными элементами акселерометров являются подвесы инерционных масс (чувствительных элементов), датчики сигналов перемещения массы, моментные (силовые) устройства, обеспечивающие ввод сигналов обратной связи, усилители сигналов и корректирующие устройства (демпферы).

Для того чтобы акселерометр реагировал только на ту составляющую ускорения, для измерения которой он предназначен, его инерционная масса должна иметь специальный подвес, удовлетворяющий следующим требованиям:

• минимальное трение в осях подвеса;

• отсутствие перекрестных связей между измерительными осями;

• обеспечение линейной зависимости между отклонениями инерционной массы и измеряемым ускорением.

Подвесы на простых опорах создают значительное трение, которое снижает чувствительность акселерометра. Для уменьшения трения чувствительный элемент укрепляют на рычаге или помещают в жидкость с удельным весом, равным удельному весу чувствительного элемента.

Перспективными являются электромагнитные и криогенные подвесы.

Для преобразования перемещений в электрические сигналы в акселерометрах применяются потенциометрические, индуктивные, емкостные, фотоэлектрические и струнные преобразователи.

Основные требования к преобразователям следующие:

1) большая разрешающая способность;

2) линейная зависимость выхода от входа;

3) отсутствие реакции преобразователя на чувствительный элемент.

Этим требованиям не удовлетворяют потенциометрические датчики, поэтому в точных приборах они не применяются.

В качестве моментных (силовых) устройств в акселерометрах для ввода сигналов обратных связей применяются моментные двигатели (электродвигатели, работающие в заторможенном режиме) и электромагнитные устройства.

Для получения акселерометров с требуемыми частотными характеристиками в цепях обратной связи применяют корректирующие фильтры и специальные демпферы. В приборах с жидкостным подвесом для демпфирования используется вязкость самой жидкости.

В качестве примера рассмотрим однокомпонентный акселерометр.

На схеме рис. 11.2 сейсмическая масса 1 подвешена на направляющей 4. Для уменьшения трения о направляющую масса 1, помещенная в жидкость 3, имеет нейтральную плавучесть, что исключает сильное прижатие к направляющей. Сигналы в рассматриваемой схеме, пропорциональные перемещению сейсмической массы, измеряются индуктивным датчиком 6. После усиления в усилителе 5 сигнал поступает на электромагнитный (силовой) привод 7. Выходным сигналом акселерометра является падение напряжения и на сопротивлении R, включенном последовательно в цепь обмотки силового привода. Демпфирование в приборе получается за счет сопротивления при движении сейсмической массы в жидкости.

Рис. 11.2. Схема однокомпонентного акселерометра:

1 – инерционная масса; 2 – корпус; 3 – жидкость; 4 – направляющий стержень; 5 – усилитель; 6 – индуктивный датчик перемещения; 7 – электромагнитный привод

В акселерометрах рассматриваемого типа можно получить высокую собственную частоту и малую зону нечувствительности. Последнее достигается уменьшением сил трения за счет взвешивания инерционной массы в жидкости. Для сохранения постоянства характеристик акселерометра необходимо поддерживать температуру жидкости постоянной, что достигается термостатированием.

Приложения, типы и принцип работы

Акселерометр можно определить как устройство, которое используется для измерения сил ускорения, силы, которые определяются им, могут быть статическими, как непрерывная сила тяжести или света, которые мы видели в случае мобильных телефонов, и это также можно сказать о динамике, чтобы ощущать движение или вибрации.

 

Акселерометр — это устройство, которое определяет различные типы ускорений или вибраций. Ускорение – это изменение скорости, вызванное движением тела. Акселерометр поглощает вибрации, создаваемые телом, и использует их для определения ориентации тела. Пьезоэлектрический акселерометр бывает двух типов: акселерометр с выходом с высоким импедансом и акселерометр с выходом с низким импедансом. В зависимости от режима работы он в основном бывает трех типов. Режим сжатия, емкостный режим и режим сдвига. Все они работают на ощущении вибраций.

 

Задумывались ли вы когда-нибудь о механизме, который происходит, когда мы используем приложение компаса на наших смартфонах, чтобы каким-то образом узнать, в каком направлении указывает телефон? То же самое можно сказать и о приложениях для наблюдения за звездами, где оно каким-то образом знает, где на небе мы смотрим, и соответственно отображает созвездия. Мобильная технология в смартфонах использует механизм для определения их ориентации с помощью ускорителя, который представляет собой устройство, состоящее из датчиков движения на основе осей. Удивительно, как этот датчик движения можно даже использовать для обнаружения землетрясений, а продвижение благодаря исследованиям в приложении может быть использовано в качестве бионических конечностей и других искусственных частей тела, некоторых других количественных самостоятельных движений устройств, также использует акселерометры.

 

Назначение акселерометра

Мы видели, как различные приложения для мобильных устройств и другие устройства превосходят измеритель, поэтому в основном его применение распространяется на несколько дисциплин, как академических, так и потребительских или коммерческих. Акселерометры в ноутбуках можно использовать для защиты жестких дисков от повреждений. В случае, если ноутбук внезапно упадет во время его использования, акселерометр обнаружит внезапное падение и немедленно отключит жесткий диск, чтобы избежать удара считывающих головок о пластину жесткого диска. Теперь и без этого двухдневная забастовка, из-за которой были бы нанесены различные царапины и повреждения пластины для обширных файловых и считывающих повреждений.

 

Другим вариантом использования может быть динамический акселерометр, который используется для измерения гравитационного притяжения, чтобы определить угол, под которым устройство, конечно, наклонено по отношению к земле, теперь, измеряя величину ускорения, пользователи анализируют направление, в котором устройство движется или анализировать, как работают устройства.

 

Теперь с заданными свойствами это позволяет пользователю лучше понять окружение объекта, и с помощью этого небольшого устройства мы можем определить любое движение, начиная от движения в гору и заканчивая наклоном объекта или летит ли он горизонтально или под углом и вниз, лучшим примером могут быть смартфоны, когда они поворачиваются, они отображают функции между портретным и ландшафтным режимами в зависимости от того, как мы на самом деле наклоняем наш телефон.

 

Различные компоненты используются для создания акселерометров, которые также можно использовать для покупки в качестве отдельных устройств, аналоговых и цифровых дисплеев в наличии, но для большинства технологических устройств эти компоненты и интегрированы в основную технологию, а затем доступ управляется с помощью управляющего программного обеспечения или операционной системы.

 

Теперь с работой также приходит к чувствительности этих устройств, которые довольно высоки, поскольку они предназначены и должны измерять даже малейшее минутное смещение и ускорение, поэтому, чем чувствительнее устройство, тем легче оно может измерить ускорение.

 

Приложение акселерометра

Некоторые приложения акселерометра:

• Акселерометр способен обнаруживать вибрацию от микромасштаба до крупного масштаба. Даже в большинстве систем безопасности используется акселерометр.

• Акселерометр также используется в спорте. Носимые устройства, которые спортсмены используют ежедневно для тренировок и наблюдений, включают акселерометры или гироскопы.

• Врачи используют его для проверки увеличения массы тела и контроля движений тела. Он также присутствует в устройствах, используемых для проверки частоты сердечных сокращений.

• Пьезоэлектрические акселерометры используются на промышленном уровне.

• Акселерометр, наиболее часто используемый в аэрокосмической отрасли, основан на микроэлектромеханических датчиках (технология MEMS). Причина использования акселерометров на основе датчиков MEMS заключается в том, что они могут воспринимать вибрации даже на микроуровне, а также могут обеспечивать ценность на микроуровне.

• Он даже используется для спутников, находящихся в космосе, так как может выдерживать высокое давление, тепло и вибрацию.

• Акселерометр играет важную роль в таких целях, как анализ коробки передач, анализ подшипников, подгонка ротора и балансировка.

• Самолет управляется с помощью акселерометра. Летные испытания самолета — еще одна вещь, для которой требуется акселерометр. Для проверки характеристик полета и подтверждения его конструкции требуется точное наблюдение за данными. Для этого используется акселерометр LCA-5080.

• Акселерометр используется в целях безопасности в ноутбуках для жестких дисков. Из-за датчиков акселерометра у нас есть альбомный и портретный режимы на наших телефонах. Мобильные телефоны постоянно меняют режим экрана в ландшафтном или портретном режиме из-за приложений акселерометра.

Типы акселерометров

Три основных типа акселерометров: емкостный МЭМС-акселерометр, пьезорезистивный акселерометр и пьезоэлектрический акселерометр.

• Емкостной акселерометр MEMS. MEMS расшифровывается как Micro-Electro-Mechanical-System. МЭМС — это технология производства. В акселерометрах этого типа вместо изменения сопротивления регистрируются изменения емкости. Большинство мобильных устройств используют этот акселерометр MEMS.

• Пьезорезистивный акселерометр. Измеряет вибрации по изменению сопротивления. Это акселерометр, который работает как чувствительный к постоянному току и оказывается эффективным при измерении очень небольших вибраций, например, вектора гравитации.

• Пьезоэлектрический акселерометр. В этом типе датчики сделаны из кристаллов или керамики, таких как цирконат свинца, титанат свинца и т. д. Этот датчик поглощает вибрации и производит такое же количество электрических сигналов.

Принцип работы акселерометра

Основной принцип работы акселерометра заключается в преобразовании механической энергии в электрическую. Когда на датчике удерживается масса, которая на самом деле похожа на пружину, она начинает двигаться вниз. Поскольку он движется вниз, он начинает испытывать ускорение. Это ускорение преобразуется в величину электрического сигнала, который используется для измерения изменения положения устройства. Акселерометр можно найти как в аналоговых, так и в цифровых устройствах. Нет, как и любое другое устройство, оно выглядит как простая схема для какого-то более крупного электронного устройства, несмотря на его простой внешний вид, оно состоит из множества различных разновидностей частей, которые, конечно, имеют свои собственные функции и работают по-разному, наиболее распространенные термины будет пьезоэлектрический эффект и емкостной датчик. Пьезоэлектрический эффект можно назвать наиболее распространенной формой, в которой используется микроскопическая кристаллическая структура, которая становится напряжением из-за ускоряющих сил, а не эти кристаллы внутри создают напряжение от созданного напряжения, и акселерометр интерпретирует напряжение для определения его скорости и скорости. ориентация.

 

В то время как емкостной акселерометр используется для определения изменений емкости между микроструктурами, расположенными рядом с устройством, поэтому, если ускоренная сила перемещает одну из этих любых заданных структур, емкость изменится, что заставит акселерометр преобразовать эту емкость в напряжение для интерпретации.

 

Понимание того, как работает акселерометр

Акселерометр работает с движением или вибрацией тела. Он может ощущать даже вибрацию на микроуровне. Он улавливает вибрацию и преобразует ее в пьезоэлектрический эффект. Пьезоэлектрический эффект возникает, когда энергия генерируется из-за давления и напряжения. Затем эта энергия преобразуется в электрическое напряжение. Это напряжение используется для получения скорости и ориентации. Он также может измерять статические силы, такие как сила тяжести или динамические силы, которые присутствуют в телефонах и портативных устройствах. Акселерометр типа XYZ использует гравитационную силу для сравнения положения Устройств.

Что такое датчик акселерометра?

Датчик акселерометра — это датчик, который может измерять ускорение. Обычно он состоит из масс, демпферов, упругих компонентов, чувствительных компонентов и адаптивных схем. В процессе ускорения датчик получает значение ускорения, используя второй закон Ньютона, измеряя силу инерции, действующую на массовый блок. В соответствии с различными чувствительными компонентами датчика, обычные датчики акселерометра включают емкостные, индуктивные, тензометрические, пьезорезистивные, пьезоэлектрические и так далее.

Каталог

I. Рабочий принцип ускоренного датчика

. A (ускорение) = F (сила инерции) / M (масса). Нам нужно только измерить F. Как? Просто используйте электромагнитную силу, чтобы сбалансировать эту силу. Связь между F и током может быть получена. Только нужно использовать эксперименты, чтобы откалибровать этот пропорциональный коэффициент. Конечно, передача сигнала, усиление и фильтрация посередине — это дело схемы.

Большинство датчиков акселерометра работают по принципу пьезоэлектрического эффекта .

Так называемый пьезоэлектрический эффект заключается в том, что «для гетерополярного кристалла без центра симметрии внешняя сила, приложенная к кристаллу, не только деформирует кристалл, но также меняет состояние поляризации кристалла и устанавливает электрическое поле внутри кристалла. Это происходит из-за механической силы Явление поляризации среды называется положительным пьезоэлектрическим эффектом 9.0003

Датчик общего акселерометра использует характеристики деформации кристалла, вызванной ускорением. Поскольку эта деформация генерирует напряжение, при расчете соотношения между генерируемым напряжением и приложенным ускорением ускорение может быть преобразовано в выходное напряжение. Конечно, существует много других методов изготовления датчиков акселерометра, таких как пьезорезистивная технология, емкостной эффект, эффект теплового пузыря, световой эффект, но самый основной принцип заключается в том, что определенная среда деформируется из-за ускорения, а деформация измеряется и использовал. Соответствующая схема преобразуется в выходное напряжение. Каждая технология имеет свои возможности и проблемы.

Пьезоэлектрическая технология в основном используется в промышленности для предотвращения поломок оборудования. Использование этого датчика может обнаруживать потенциальные отказы оборудования для обеспечения самозащиты и предотвращения случайных травм рабочих. Этот датчик востребован пользователями, особенно пользователями в индустрии качества. Воспроизводимость, стабильность и самогенерирующий характер.

При использовании датчика акселерометра выходной сигнал иногда искажается при измерении в низкочастотных случаях, и причину отказа не удается найти в течение некоторого времени с помощью нескольких методов оценки измерений. После анализа и обобщения основным фактором, вызывающим искажение результата измерения, является: плохая низкочастотная характеристика системы, низкое отношение сигнал/шум системы на низких частотах и ​​влияние внешней среды. на измерительный сигнал. Поэтому, пока есть искажение низкочастотного измерительного сигнала датчика акселерометра, сравните три вышеупомянутых момента, чтобы увидеть, какой фактор вызывает это, и устраните его целенаправленным образом.

II. Типы датчиков акселерометра

1. Пьезоэлектрический датчик акселерометра

Пьезоэлектрический датчик акселерометра также называется пьезоэлектрическим акселерометром. Это также инерционный датчик. Принцип работы пьезоэлектрического датчика акселерометра заключается в использовании пьезоэлектрического эффекта пьезоэлектрической керамики или кварцевого кристалла. При вибрации акселерометра также изменяется сила, приложенная массой к пьезоэлектрическому элементу. Когда измеренная частота вибрации намного ниже собственной частоты акселерометра, изменение силы пропорционально измеренному ускорению.

2. Пьезорезистивный датчик акселерометра

Основанный на ведущей в мире технологии кремниевой микрообработки МЭМС, пьезорезистивный датчик акселерометра отличается малыми размерами, низким энергопотреблением и т. д., его легко интегрировать с различными аналоговыми и цифровыми схемами, а также широко используется в автомобильных авариях, испытательных приборах, мониторинге вибрации оборудования и т. д.

3. Емкостный датчик акселерометра

Емкостный датчик акселерометра представляет собой емкостный датчик с переменным шагом полюсов, основанный на принципе емкости. Емкостный датчик акселерометра/емкостной акселерометр — это более общий датчик акселерометра. В некоторых областях, таких как подушки безопасности, мобильные телефоны и мобильные устройства, нет замены. В емкостном акселерометре/емкостном акселерометре используется процесс микроэлектромеханической системы (MEMS), который становится экономичным при массовом производстве, что обеспечивает более низкую стоимость.

4. Датчик акселерометра сервопривода

Датчик акселерометра сервопривода представляет собой испытательную систему с обратной связью, которая обладает характеристиками хороших динамических характеристик, большого динамического диапазона и хорошей линейности. Его принцип работы, вибрационная система датчика состоит из системы «mk», которая аналогична обычному акселерометру, но с массой m связана электромагнитная катушка. Когда на основание действует ускорение, масса отклоняется от положения равновесия. Датчик смещения обнаруживает его, усиливается сервоусилителем и преобразуется в выходной ток. Ток протекает через электромагнитную катушку и создает электромагнитную восстанавливающую силу в магнитном поле постоянного магнита, пытаясь удержать массу в исходном положении баланса в корпусе прибора, поэтому датчик сервоакселерометра работает в замкнутом состоянии.

Благодаря функции обратной связи повышена помехоустойчивость, улучшена точность измерения, расширен диапазон измерений. Технология измерения сервоускорения широко используется в инерциальной навигации и инерциальных системах наведения, а также используется для высокоточного измерения и калибровки вибрации.

III. Применение датчика акселерометра

1. Датчик акселерометра, используемый в конструкции сейсмоприемника

Геофон — специальный датчик, используемый для геологоразведочных и инженерных измерений. Это датчик, который преобразует вибрацию грунта в электрические сигналы. Он может преобразовывать колебания грунта, вызванные сейсмическими волнами, в электрические сигналы, которые преобразуются в двоичные данные с помощью аналого-цифровых преобразователей. Осуществлять организацию данных, хранение и расчетную обработку. Датчик акселерометра — это электронное устройство, которое может измерять ускорение и обычно используется в мобильных телефонах, ноутбуках, шагомерах и устройствах обнаружения движения.

2. Датчик акселерометра, используемый в сигнализации о ДТП

В современную эпоху быстрого развития автомобильной промышленности автомобили стали одним из основных транспортных средств для людей, чтобы путешествовать, но количество жертв из-за дорожно-транспортных происшествий также очень велик. В условиях современной информатизации использование высоких технологий для спасения человеческих жизней станет одной из тем крупных исследований. Системы сигнализации автомобильных аварий, основанные на ускорении, основаны на этой концепции дизайна. Я считаю, что продвижение этой системы даст толчок автомобильной промышленности. Приходите для большей безопасности.

3. Акселерометр Датчик, используемый для контроля скачка высоковольтных проводов

Для контроля скачка провода в основном используются два основных технических решения: получение видеоизображения и измерение ускорения движения. Первые не только предъявляют повышенные требования к надежности и стабильности работы видеоаппаратуры в условиях высокой температуры, повышенной влажности, сильного холода, густого тумана, песка и пыли в полевых условиях, но и влияют на эффект получаемых видеоизображений. . При фактическом использовании его можно использовать только в качестве вспомогательного метода мониторинга и нельзя количественно анализировать параметры движения проволоки; в то время как датчик акселерометра используется для контроля скачка провода, хотя он может количественно анализировать вибрацию вверх и вниз, а также колебания влево и вправо определенной точки провода передачи, но он может измерять только амплитуду и линейное движение провода . Частота, а для сложного кругового движения ее точно измерить невозможно. Поэтому мы должны ускорить разработку датчиков акселерометра, чтобы адаптировать их к приложениям в таких средах.

4. Датчики акселерометра, используемые для обеспечения безопасности автомобилей

Датчики акселерометров в основном используются в аспектах обеспечения безопасности, таких как автомобильные подушки безопасности, антиблокировочные тормозные системы и системы контроля тяги.

В приложениях безопасности очень важна быстрая реакция акселерометра. Когда подушка безопасности должна выскочить, определяется быстро, поэтому акселерометр должен среагировать мгновенно. Время отклика устройства можно сократить, приняв конструкцию датчика, которая может быстро достигать устойчивого состояния, а не вибрировать. Среди них пьезорезистивные акселерометрические датчики развиваются быстрее всего благодаря их широкому применению в автомобильной промышленности.

5. Датчик акселерометра, используемый для компенсации мертвых углов в системе GPS-навигации.

Система GPS, наконец, определяет положение объекта, получая сигналы от трех спутников, распределенных под углом 120 градусов. В некоторых особых случаях и на рельефах, таких как туннели, высокие здания и джунгли, сигнал GPS становится слабым или даже полностью теряется. Это так называемое слепое пятно. А установив датчик акселерометра и инерциальную навигацию, которыми мы пользовались ранее, можно измерить мертвую зону системы. Как только датчик акселерометра интегрирован, он становится величиной изменения скорости в единицу времени, чтобы измерить движение объекта в мертвой зоне.

IV. Установка датчика акселерометра

Собственная частота датчика акселерометра определяется степенью сцепления клея. Выбор правильного клея будет очень важным шагом. Некоторыми важными вопросами, которые необходимо учитывать, являются вес акселерометра, частота и полоса пропускания теста, амплитуда и температура теста. Также учтите некоторые проблемы, которые могут возникнуть во время теста: ограничение синусоиды и случайная вибрация, появляющаяся во время теста. Обычно инженеры и техники выбирают подходящий клей для крепления датчика акселерометра в соответствии с различными потребностями теста.

Клеи, используемые для приклеивания и установки датчиков акселерометра, обычно включают цианоакрилат, магниты, двустороннюю ленту, парафин, термоклей и т. д. Ключ к проблеме заключается в том, как эффективно использовать эти клеи. В процессе приклеивания датчика акселерометра количество используемого клея играет ключевую роль в том, может ли датчик акселерометра достичь хорошей частотной характеристики. Приклеивание датчика акселерометра с наименьшим количеством клея на небольшую пленку сделает частотную характеристику датчика акселерометра и передачу лучшими.

Перед установкой датчика используйте раствор углеводорода для очистки поверхности, которую необходимо установить. При установке датчика обычно используют цианоакрилат, магнит, двухсторонний скотч и парафин и равномерно наносят его на клейкий акселерометр. Склеиваемая поверхность не должна быть слишком толстой или слишком тонкой. Правильная толщина будет иметь хороший эффект склеивания. Существует множество мер предосторожности при использовании термоклеев. Самое главное – обратить внимание на время схватывания термоклея при монтаже.

Конечно, когда мы используем клей, мы должны обратить внимание на то, что лучше не использовать клей, когда он близок к максимальному пределу температуры. Его следует использовать через некоторое время, иначе сам клей будет поврежден, а прочность на растяжение клея снизится. В любом случае, когда мы хотим установить датчик акселерометра путем приклеивания, необходимо учитывать все ограничивающие факторы.