Gyorsulásmérő

Oldalirányú gyorsulás hatására kitérő matematikai inga.
A gyorsulás mértéke:
$a=g\cdot \tan \varphi$, ahol
$g:$ nehézségi gyorsulás
$\varphi :$ az inga függőlegessel bezárt szöge

A gyorsulásmérő gyorsulás mérésére szolgáló műszer. Mivel azonban a gyorsulást közvetlenül nehéz(kes) mérni, ezért az ilyen műszer a gyorsuláskor fellépő erőt méri, ami Newton 2. törvényének megfelelően: $F=m\cdot a$.

Tudományos meghatározással: a gyorsulásmérő által mért gyorsulás egy inerciarendszerhez képest értelmezhető.

Gyorsulásmérő számtalan helyen használatos, ezek közül néhány példa: az iparban a rezgések felderítésére és mérésére; a repülésben és a harci rakétáknál navigációs célokra; táblagépekben, okostelefonokban és digitális fényképezőgépekben az eszköz érzékeli a kamera elforgatását és annak megfelelően elforgatja a képet. Repülőtereken ilyen eszközzel vizsgálják a kifutópálya simaságát. Elméletileg ilyen eszközökkel kimutathatók a gravitációs hullámok.

A Föld felszínén nyugalomban lévő gyorsulásmérő jó közelítéssel 1 g gyorsulást mér függőleges irányban, szabadesésben pedig nullát.

A gyorsulás mérése történhet egyszerre egy irányban (egy vonal mentén), két irányban (egy síkban), vagy három irányban (térben).

A gyorsulásmérővel szemben támasztott általános követelmények: kis méret, kis fogyasztás és a mérendő gyorsulástartományban képes legyen tartósan üzemelni. Az iparban lényeges szempont az a frekvenciatartomány (tipikusan 10...2000 Hz), amiben a gyorsulás fellép, és a gyorsulás legnagyobb értéke (akár 100 g).

Fajtái

Szemléltetési célra

Gyorsulást fizikai ingával is lehet mérni, de a gyakorlatban ilyen „műszer” nem használatos.

Fizikapéldában előfordulhat, hogy egy téglatest alakú tartályban lévő folyadék vízszintestől eltérő felszíne alapján ki kell számítani a téglatest gyorsulását (a gyakorlatban bemutatható, rövid távon kivitelezhető szemléltető eszköz).

Piezoelektromos

A piezokristályon nyomás hatására elektromos töltés keletkezik, ami mérhető, és összefüggésben van a kristály gyorsulásával. Gyakran használt anyag az ólom-cirkónium-titanát kerámia (PZT) és a kvarckristály. A PZT 150-szer akkora elektromos jelet képes leadni, mint a kvarc, így érzékenyebb, vagyis ugyanolyan gyorsulásnál a mérete kisebb lehet. A kis méret miatt tehetetlensége kicsi, így nagy frekvenciákon is használható. Jól bírja a magas hőmérsékletet.

Piezorezisztív

A piezorezisztív hatás az, amikor egy félvezető vagy fém elektromos ellenállása megváltozik mechanikai feszültség hatására. A piezoelektromos hatással ellentétben itt nem változik meg az elektromos feszültség, csak az elektromos ellenállás. Ha a mechanikai feszültséget a tárgy gyorsulása okozza, az ellenállás megváltozásából kiszámítható a tárgy gyorsulása.

Az ilyen szenzor nagy mértékű gyorsulásoknál használatos.

Kapacitív

A kapacitív gyorsulásmérőben a gyorsulás elektromos kapacitás megváltozását okozza, ami mérhető. Az érzékelő többnyire szilícium.

Előnyösen használható kis frekvenciákon; nagy stabilitás és linearitás jellemzi.

Mechanikus

A mikro elektromechanikus rendszer (angol rövidítéssel: MEMS) nem sokkal több, mint egy tartókar, ami egy rá rögzített tömeget tart. Gyorsulás esetén a kar és a tömeg elmozdul egyensúlyi helyzetéből és a kitérés mértékéből kiszámítható a gyorsulás. A tömeget és a kart tartalmazó teret hermetikusan lezárják, a benne lévő semleges gáz a mozgásra csillapító hatással bír. A módszer alkalmazása egyszerű, megbízható, a műszer előállítása olcsó.

Az elv alternatív kivitele, amikor parányi rugóra piezoellenállást rögzítenek.

Kapcsolódó szócikkek

• Gyorsulás
• Rezgés

Fordítás

• Ez a szócikk részben vagy egészben az Accelerometer című angol Wikipédia-szócikk fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.