Акселерометры
Что такое акселерометр
Акселерометр — это датчик, измеряющий ускорение или, более строго, удельную силу (specific force), то есть все инерциальные ускорения, включающие изменение скорости в локальной системе координат и реакцию на гравитацию.
Выходной сигнал акселерометра обычно выражается в м/с² или в долях ускорения свободного падения g, в зависимости от конкретного типа датчика и области применения.
Как используются акселерометры в инерциальных системах
В системах типа AHRS и курсовертикалях акселерометры используются для измерения направления вектора тяжести, который служит опорой для определения вертикали и углов тангажа и крена.
В современных инерциальных навигационных системах сигнал акселерометра:
- один раз интегрируется для получения скорости;
- дважды интегрируется для получения оценки пройденного пути и положения.
При этом данные акселерометров всегда обрабатываются совместно с гироскопами, чтобы учитывать вращения носителя и корректно разделять линейные ускорения и гравитацию.
Принцип действия акселерометра
Упрощённо акселерометр можно представить как массу, закреплённую на пружине. При воздействии ускорения инерционные силы вызывают смещение массы относительно корпуса датчика, а по величине этого смещения вычисляется ускорение.
В реальных изделиях Sensset этот принцип реализуется в различных технологиях — от МЭМС‑емкостных структур до кварцевых чувствительных элементов и пьезоэлектрических сенсоров, в зависимости от требований по точности, шуму, температурной стабильности и диапазону измерений.
МЭМС‑акселерометры: емкостная технология
Типичный МЭМС‑акселерометр строится на емкостном принципе. Подвижный чувствительный элемент соединен с неподвижными электродами через упругие подвесы.
Когда ускорение отсутствует, подвижный элемент расположен симметрично, и емкости между электродами равны. При воздействии ускорения по чувствительной оси подвижная структура смещается, емкости с разных сторон изменяются, а разность емкостей пропорциональна ускорению.
Далее аналоговый сигнал с емкостного моста усиливается и оцифровывается АЦП, после чего система выдает значение ускорения в физических единицах.
Соответствующие решения Sensset
В линейке Sensset представлены акселерометры для разных задач — от встраиваемых МЭМС‑микросхем до тактических датчиков и инерциальных модулей.
МЭМС‑акселерометры
- Раздел МЭМС‑акселерометров:
- Одноосный цифровой акселерометр SSA‑DM12:
- 3‑осевой акселерометр SSA‑L123HDF:
Кварцевые акселерометры
Пьезоэлектрические акселерометры
При интеграции в инерциальные системы акселерометры Sensset используются как в составе отдельных датчиков ускорения, так и в составе МЭМС‑IMU и инерциальных навигационных систем, обеспечивая измерение линейных ускорений по осям X, Y и Z.
