Accelerometreilla

Accelerometreilla tarkoitetaan kiihtyvyyden mittaamiseen tarkoitettuja antureita. Ne mittaavat kolmiulotteista kiihtyvyyttä ja löytyvät sekä kuluttaja- että teollisuuslaitteista. Useimmat nykyiset kiihtyvyysanturit ovat MEMS-pohjaisia ja voivat mitata sekä staattista että dynaamista kiihtyvyyttä.

Periaate: modernit accelerometrit perustuvat esimerkiksi kapasitanssi- tai piezoelektrisyysmenetelmiin, joissa kiinteä massa reagoi ulkoiseen kiihtyvyyteen. Kun laite liikkuu tai tärisee, massa siirtyy suhteessa rakenteeseen; tämä muutos muutetaan sähkösignaaliksi ja ilmoitetaan kolmen akselin (x, y, z) arvoina. Staattisessa tilassa anturi mittaa gravitaatioarvoja antaen myös kuvan laitteen asennosta.

Sovellukset: älypuhelimissa ja älykelloissa accelerometrit mahdollistavat liikkeen ja suunnan tunnistamisen sekä käyttäjäkokemuksen parantamisen. Dronien ja robottien ohjaus sekä inertiaalinen navigointi hyödyntävät kiihtyvyyden tietoja vakauden ja ohjauksen takaamiseksi. Teollisesti niitä käytetään tärinänmittaukseen sekä rakenteiden kunnonseurantaan.

Data ja yhdistely: accelerometerien tiedot yhdistetään usein gyroskoopin ja magnetometrin signaaleihin muodostaen inertiaalimittausyksikön IMU. Sensorifuusioalgoritmit, kuten Kalman-suodatus tai puolisäätöinen suodatus, parantavat suuntaa ja vakautta. Näytteenottotaajuudet vaihtelevat 50 Hz–1 kHz kuluttajatuotteissa ja korkeammalle teollisissa sovelluksissa.

Rajoitukset: kohina, offset/bias-virheet, lämpötilariippuvuus ja misalignment voivat heikentää tarkkuutta. Pitkän aikavälin integrointi kiihtyvyyksistä voi johtaa driftin kertymiseen, minkä vuoksi accelerometreja käytetään usein yhdessä muiden mittalaitteiden kanssa sekä kalibroidaan säännöllisesti.

---