kiihtyvyysantureita

Kiihtyvyysanturi mittaa kiihtyvyyttä eli nopeuden muutosta ajan funktiona. Yleensä se mittaa kolmiulotteisesti x-, y- ja z-akseleilla, ja se voi tallentaa sekä dynaamisen että staattisen kiihtyvyyden kuten gravitaation vaikutuksen. Tulokset esitetään usein yksiköissä g, jossa 1 g vastaa noin 9,81 m/s².

Nykyisin suurin osa kuluttajatason laitteista perustuu MEMS-pohjaisiin kapasitiivisiin kiihtyvyysantureihin, usein kolmiakselisiin. Muita teknologioita ovat piezoelektriset ja pietsoreistatiiviset anturit, sekä harvoin optiset ratkaisut erikoissovelluksissa. Kiihtyvyysanturien valinta riippuu mittausalueesta, taajuusvasteenhalukkuudesta ja siitä, halutaanko mitata staattista gravitaatiota vai vain dynaamisia kiihtyvyyksiä.

Toimintaperiaate: kapasitiivisessa MEMS-anturissa liikkuva massemassa muuttaa kapasitanssia kiinteiden levyjen välillä, ja kiihtyvyys muuttaa tämän kapasitanssin arvoa, jolloin signaali muunnetaan kiihtyvyydeksi. Piezoelektriset anturit tuottavat sähkövarausta kiihtyvyyden aiheuttaman mekaanisen rasituksen seurauksena ja soveltuvat hyvin korkean taajuuden mittauksiin, mutta eivät yhtä hyvin staattiseen gravitaatiomittaukseen. Pietsoreistatiiviset ratkaisut muuttavat resistanssia kiertävissä rakenteissa kiihtyvyyden mukaan.

Sovellukset kattavat älypuhelimet, älykellot ja muut mobiililaitteet sekä auto- ja ilmailuteollisuuden turvajärjestelmät, inertiaalinen navigointi, dronet ja robotiikka. Kiihtyvyysanturien suorituskykyyn vaikuttavat mittausalue, kaistanleveys, kohina, offset-drift sekä lämpötilan vaikutukset; kalibrointi ja lämpötilansäätö ovat yleisiä tarpeita.

Tässä kontekstissa kiihtyvyysanturit ovat olennainen osa IMU-yksiköitä (inertiaalinen mittausyksikkö), jotka yhdistävät kiihtyvyys- ja pyörimisanturit monissa ajoneuvoissa, laitteissa ja robotiikassa.