Kiihtyvyysmittareita

Kiihtyvyysmittareita (kiihtyvyysantureita) ovat sensorit, jotka mittaavat lineaarista kiihtyvyyttä eli muutosta nopeudessa ajan suhteen. Ne tuottavat tuloksen useimmiten kolmella akselilla (x, y ja z) ja tulkitaan joko m/s^2 tai g-yksiköinä (1 g ≈ 9,81 m/s^2). Kiihtyvyysmittarit voivat kertoa sekä liikkeen nopeusmuutoksista että kappaleen suunnasta suhteessa gravitaatioon.

Tyypit ja toimintaperiaatteet. Detal joint säilyttävä, nykyisin yleisimmät ovat MEMS-pohjaiset kapasitiiviset kiihtyvyysmittarit. Niiden massa ja liike vaikuttavat kapasitanssiin, jolloin kiihtyvyys voidaan mitata pienillä, tehonkulutukseltaan vähäisillä sensoreilla. Piezoelektriset ja piezoresistiviset anturit soveltuvat usein dynaamisiin, nopeisiin iskutuksiin mutta eivät yhtä hyvin staattiseen kiihtyvyyteen, kuten gravitaatioon perustuvaan kulmanmääritykseen. Laajemmissa järjestelmissä kiihtyvyysmittarit ovat usein osa inertiamittausyksikköjä (IMU), jotka yhdistetään gyroskooppeihin ja magnetometreihin.

Ominaisuudet ja haasteet. Keskeisiä parametreja ovat dynaaminen alue (mittausalue), herkkyys, tarkkuus, bias- ja lämpötilariippuvuus sekä kohinan määrä. Kun laitetta käytetään mobiililaitteissa, ajoneuvojen hallintajärjestelmissä tai robotiikassa, on myös tärkeää matkan varrella esiintyvästä lämpötilan vaikutuksesta ja mekaanisesta iskusta johtuvat virheet.

Sovellukset. Käyttökohteita ovat älypuhelimet, älykellot ja fitness-laitteet, autojen turvasukupuolen järjestelmät (esim. törmäyksen tunnistus, ajonvakautus), drone- ja robottiprojektit sekä VR/AR-laitteet, joissa asennon ja liikkeen seuranta on keskeistä. Kiihtyvyysmittareita hyödynnetään myös tilan ja suunnan estimoinnissa, tilavuuden ja liikkeen rekonstruktiossa sekä iskun- ja liikkeenseurannassa.