Bir ivmeölçer , bir mobil veya başka bir nesneye bağlanan , ikincisinin doğrusal yerçekimsel olmayan ivmesini ölçmeyi mümkün kılan bir sensördür . Aslında 3 ortogonal eksene göre doğrusal ivmeleri hesaplayan 3 ivmeölçer olsa bile bir ivmeölçerden söz ediyoruz.
Öte yandan, bir dönüşü veya açısal hızı tespit etmeye çalıştığımızda, bir jirometreden söz ederiz . Daha genel olarak, 6 ivmenin tamamını ölçmeye çalıştığımızda bir atalet biriminden söz ederiz.
Doğrusal ivme m tanımlanır, ancak / s 2 ( SI "g" (yaklaşık 9.81 m / s olarak), bu sensörler belgelerin çoğu eksprese 2 ) ivmesi (neden olduğu gibi dünyanın yerçekimi. ).
Bir ivmeölçer, bir kütle yay sistemi ile şematize edilebilir . Bu diyagramın tersini düşünelim: dengede, m kütlesinin x konumu referans olacaktır, dolayısıyla x = 0. Destek dikey bir ivmeye maruz kalırsa, yukarı doğru iki şey gerçekleşecektir: bu destek bir yandan yukarı doğru hareket edecek ve m kütlesinin ataleti nedeniyle bu , başlangıç konumunda kalma eğiliminde olacak ve yayı zorlayacaktır. Öte yandan sıkıştırmak için. X değeri , desteğe uygulanan ivme ne kadar büyükse o kadar büyük olacaktır.
Biz kullanılarak gösterilebilir dinamiklerinin temel ilkesi :, (biz dikkate kilo almak yoktur, böylece, yatay sistem göz önüne alınarak) olmayan bir sönümlü sistemi ile seri hızlanması m ve x (desteğinin konumunu bir göre referans Galilean çerçevesi ).
Bu ivmenin x ile orantılı olduğu açıkça görülmektedir . Sadece m kütlesinin desteğine göre yer değiştirmesini ölçerek , ikincisinin maruz kaldığı ivmeyi bilebiliriz.
Çoğu ivmeölçerin prensibi , dinamiklerin temel yasasına dayanır :
F = m birile
Daha doğrusu, sensörün sismik kütlesinin eylemsizlik kuvveti ile bu kütleye uygulanan bir geri yükleme kuvveti arasındaki eşitlikten oluşur. İki ana ivmeölçer ailesi vardır: servo olmayan ivmeölçerler ve servo ivmeölçerler.
Bağımlı olmayan tip sensörlerde (açık döngü) ivme, "doğrudan" görüntüsü ile ölçülür: geri yükleme kuvveti ile onun kuvveti arasında eşitliği elde etmek için sensörün sismik kütlesinin (kuvvet kütlesi veya hatta test kütlesi) yer değiştirmesi eylemsizlik.
Doğrudan piyasada bulunabilen, pazarlanan servo olmayan ivmeölçerler vardır:
Aynı şekilde, pazarlanmayanlar da vardır, örneğin:
Belirli kristaller ( kuvars , Seignette tuzu ) ve belirli seramikler, deformasyona maruz kaldıklarında elektriksel olarak yüklenme özelliğine sahiptir. Tersine, elektriksel olarak yüklendiklerinde deforme olurlar, fenomen tersine çevrilebilir. Kristal, bu iki yüz arasına uygulanan bir kuvvete maruz kaldığında karşıt iki yüze zıt yüklerle yüklenir. Yüzlerin metalleşmesi, bir devrede kullanılabilen bir elektrik voltajının toplanmasını mümkün kılar.
Servo kontrollü ivmeölçerler için hızlanma, bir PI tipi düzeltici (Orantılı İntegral: doğruluğu iyileştiren düzeltici tipi) içeren bir geri bildirim döngüsünün (servo kontrol) çıkışında ölçülür. Yer değiştirme algılama sensörü (servo kontrollü olmayan tip), anında hızlanma ölçümü sağlar. Servo döngümüzün girdi değeridir. Bu döngünün çıkışında ivme, sismik kütlenin başlangıç konumuna geri dönmesini sağlayan geri yükleme kuvveti için gerekli olan enerjinin okunmasıyla elde edilir.
Olarak eylemsiz birimi , bir uygulama için rehberlik , genel olarak kullanılan havacılık ya da astronotik , teknoloji bu tip, genel olarak tercih edilir. Gerçekte, cep telefonlarının belirli bir kütlesi vardır ve ağırlık merkezleri, nispeten düşük frekansta, 0-10 Hz düzeyinde titreşimlere maruz kalır . Bu, bu nedenle servo kontrollü sensörlerin kullanımına izin verir.
Bunlar, elektromanyetik veya elektrostatik tipte olabilen geri yükleme kuvvetlerine göre sınıflandırılır. Veya kapasitif, endüktif veya optik olabilen algılama türlerine bağlı olarak.
Imperial College London , 2018'de bir kuantum ivmeölçer tanıttı . Sistem, ivmeler sırasında atomlar tarafından gönderilen kuantum dalgalarının özelliklerinin ölçülmesine dayanır, bu da zamana göre yer değiştirmeyi ve dolayısıyla konumu çıkarmayı mümkün kılar. İşlem, geleneksel ivme ölçerlerinkine benzer, ancak çok daha hassas ve hassastır.
Sistem , atomları alan gerektiren son derece düşük sıcaklıklara soğutmak için lazerler kullanır .
Sensörlerin klasik özelliklerine ek olarak, ivmeölçer aşağıdaki verilerle karakterize edilebilir:
Tüm bu özellikler bir ilkeyi, bir teknolojiyi veya bir üretim sürecini birbiriyle etkileşime girer ve karakterize eder.
Bu sensörün uygulamaları çok çeşitlidir:
Bununla birlikte, genellikle üç geniş kategoriye ayrılırlar:
Şoklar, çok güçlü genlikteki ivmelerdir. Örneğin, 5 cm kalınlığındaki bir çelik sac üzerine 20 cm yükseklikten düşen bir cisim , çarpma anında 8000 g ivmeye , 50 sayfalık bir defterde ise yalnızca 90'lık bir ivmeye maruz kalmaktadır. g .
Bunlar çok kısa hızlanmalardır ve bu nedenle genellikle 0 ila 100 kHz arasında değişen bir geçiş bandı sensörü gerektirir .
Bu ölçümler için gereken hassasiyet, sensörün ölçüm ölçeğinin% 1'i .
Genellikle bu tür uygulamalarla ilişkilendirilen sensörler, kontrolsüz yer değiştirme ivmeölçerleridir ve daha kesin olarak:
Örnekler:
Titreşim ivmeleri, ortalama seviyeli ivmeler olarak kabul edilir (genellikle yüz g civarında). 10 kHz'e kadar bant genişliğine ve sensörün ölçüm ölçeğinin yaklaşık% 1'i kadar doğruluğa sahip bir sensöre ihtiyaç duyarlar.
Bağımlı olmayan tipte kullanılan ivmeölçerler şunlardır:
Örnekler:
Mobil ivmeler düşük. Örneğin, " Rafale " için benimsenen maksimum hızlanma 9 g'dır . Bu ivmeler birkaç on hertz'i geçmez. Öte yandan, gerekli hassasiyet önemli olabilir. Sensör ölçüm ölçeğinin% 0.01 ila% 2'si arasında değişir.
Kullanılan ivmeölçerler şunlardır:
Misal:
MEMS ivmeölçerlerinin geliştirilme aşamasından bu yana, 1975'ten 1985'e kadar, ivmeölçer kullanımlarında bir "patlama" yaşadı. Nitekim 1996'da 24 milyon olan satıştan 2002'de 90 milyona çıktı. Fiyatı ise MEMS için düşmeye devam ediyor . Yakın zamanda NEMS ivmeölçerlerinin gelişiyle, ivme ölçerin çeşitli "tüketici" ürünlerindeki bu her yerde bulunması giderek daha güncel hale geliyor.
İPhone 4'te olduğu gibi 6 ivmeli atalet birimleri daha fazla enerji tüketir ve genellikle iPhone 3GS dahil birçok cep telefonunda olduğu gibi 3 lineer ivmeölçere indirgenmiş bir birime göre daha az hassastır ve hatta biri için 2. WII gibi oyun konsolu , hatta bir dizüstü bilgisayarın düşmesi durumunda bir sabit diski durdurmak için tek bir boyut ( ThinkPad ).
Spor saatlerinde:
Sportif veya günlük bir hareketin ölçümü için:
Kameralarda ve kameralarda:
Ultra taşınabilir, PDA vb. :
Mobil cihazla:
Video oyunlarında:
Telefonda: Teknolojilerin yakınsaması nedeniyle, yukarıda açıklanan işlevlerin çoğunu birleştirmek için ivmeölçerler kullanılır.
Taşıma araçlarında: