Beschleunigungsmesser

Beschleunigungsmesser sind Sensoren, die die Beschleunigung eines Objekts relativ zu einem Referenzrahmen messen. Sie liefern eine Messgröße a(t), die sich aus der zweiten Ableitung der Position ergibt. In der Praxis erfassen sie lineare Beschleunigungen entlang einer oder mehrerer Achsen und können sowohl statische Beschleunigung (etwa die Gravitation) als auch dynamische Signale erkennen.

Technologien und Funktionsprinzip: Die heute weit verbreitete Bauform sind MEMS-Beschleunigungsmesser, insbesondere in Mobilgeräten. Weitere Technologien umfassen piezoelektrische, piezoresistive und kapazitive Sensoren. Bei MEMS-Geräten bewegt sich eine Proof-Masse an Federstrukturen; die Beschleunigung bewirkt eine Verschiebung, die in elektrische Größen umgesetzt wird. Kapazitive Messtechnik ist dabei eine gängige Lösung. Sensoren können eine einzelne Achse oder drei Achsen gleichzeitig erfassen.

Achsenaufbau, Leistung und Kalibrierung: Beschleunigungsmesser gibt es als Ein- bis Dreiachssensoren; Tri-Axial-Sensoren liefern drei orthogonale Achsen in einem Bauteil. Typische Parameter umfassen Messbereich, Bandbreite, Empfindlichkeit, Nulloffset, Rauschdichte und Temperaturabhängigkeit. Statische Beschleunigung wird oft zur Orientierung oder Kalibrierung genutzt, während dynamische Beschleunigungen durch die Bandbreite und das Rauschen bestimmt werden. Kalibrierung und Temperaturkompensation verbessern Linearität und Stabilität über die Betriebsbedingungen hinweg.

Anwendungen: In Konsumgütern steuern Beschleunigungsmesser die Displayorientierung, unterstützen Schrittzählung und Bildstabilisierung. In der Automobiltechnik dienen sie als Teil von Airbagsystemen und Fahrdynamikregelungen. Weitere Einsatzbereiche finden sich in Drohnen, Robotik, Industrieanwendungen zur Vibrationsüberwachung sowie in der Geophysik und der inertialen Navigation, oft in Kombination mit Gyroskopen.