加速度センサーの動作とアプリケーション

センサーとデバイスを使用して、さまざまな物理量を監視および制御します。デバイスは、センサーの助けを借りて周囲と相互作用します。テクノロジーの出現により、今日ではさまざまなセンサーがあります。温度、圧力、湿度、方向、光の強さなどの物理量を測定するためのアナログ形式とデジタル形式の両方…。デバイスの速度と加速度を測定するために使用されるそのようなセンサーの1つは、加速度センサーです。

加速度センサーとは何ですか？

時間に対する体の速度の変化率は加速度と呼ばれます。相対理論によれば、加速度を測定するために取られる相対物体に応じて、2つのタイプの加速度があります。固有加速度とは、慣性に対する身体の物理的加速度、または測定対象物に対して静止している観測者の固有加速度です。

座標の加速は、座標系の選択とオブザーバーの選択によって異なります。これは適切な加速と同じではありません。加速度センサーは、物体の適切な加速度を測定するために使用される電気機械装置です。

動作原理

加速度計の基本的な動作原理は、ばねにダンプされた質量などです。この装置で加速度が発生すると、ばねが質量を簡単に動かすことができるようになるまで、質量は変位します。これは、感知した加速度と同じ速度です。次に、この変位値を使用して、与えられた加速度を測定します。

加速度計は、デジタルデバイスとアナログデバイスとして利用できます。加速度計はさまざまな方法を使用して設計されています。圧電、ピエゾ抵抗、および容量性コンポーネントは、一般に、加速度計で発生する機械的運動を電気信号に変換するために使用されます。

圧電加速度計は単結晶で構成されています。これらは、圧電効果を使用して加速度を測定します。応力がかかると、これらの結晶は電圧を生成し、それが速度と方向を決定すると解釈されます。

容量性加速度計は、シリコンの微細加工された要素を使用します。ここでは、加速度が検出されると静電容量が生成され、この静電容量が電圧に変換されて速度値が測定されます。

最新の加速度計は最小のMEMSであり、プルーフマスを備えた片持ち梁で構成されています。加速度計は、方向とともに速度を測定するための2次元および3次元の形式として利用できます。高い周波数範囲、高温範囲、および低いパッケージ重量が必要な場合は、圧電加速度計が最適です。

アプリケーション

加速度センサーの用途は次のとおりです。

• 慣性航法システムには、高感度の加速度計が使用されます。
• 回転機械の振動を検出および監視するため。
• デジタルカメラの画面に画像を直立させて表示するため。
• ドローンの飛行安定化用。
• 加速度計は、向きを感知し、加速度、振動、衝撃を調整するために使用されます。
• ラップトップやモバイルでデバイスの位置を検出するために使用されます。
• 動物の行動パターンを識別するための生物学的応用における二軸および三軸加速度の高周波記録。
• 機械のヘルスモニタリング。
• ローテーターマシンの障害を検出するため。
• これらは、動的荷重にさらされたときの構造物の動きと振動を測定するための建物と構造物の監視にも使用されます。
• CPR胸部圧迫の深さを測定します。
• ナビゲーションシステムは、方向を知るために加速度センサーを利用します。
• リモートセンシングデバイスは、加速度計を使用して活火山を監視します。

使用法/例

加速度センサーのアプリケーションの例としては、航空機、ミサイル、地震の科学的研究のためのQuake-catcherネットワーク、ポンプ、ファン、ローラー、コンプレッサー、ZollのAED plus、フットポッド、インテリジェント圧縮ローラー、エアバッグ展開システム、自動車の横滑り防止装置、傾斜列車、重量測定、カムコーダー、Glogger VS2、携帯電話など…

はい、スマートフォンにも加速度計があります。ジャイロスコープと一緒に使用して、電話の角度と向きを測定します。スマートフォンに搭載されている加速度センサーの機能に気づきましたか？どのように役立ちましたか？