[Snesor] 가속도계

가속도계 측정 애플리케이션

가속도계는 가속도 레벨을 측정합니다 (이름에서 알 수 있듯이!). 하지만 가속도계를 사용하는 다양한 응용 프로그램이 있습니다. 간단히하기 위해 모든 다른 응용 프로그램을 세 가지 주요 유형으로 요약했습니다. 

 

운동

동작은 위치 또는 속도의 "느린"변화로 정의됩니다. 일부 예로는 인간의 움직임, 방향 추적, 파도, 로켓 이륙과 같은 지속적인 가속도가 포함됩니다.

 

진동

진동은 평형 상태에 대한 진동 운동 으로 정의됩니다  . 일부 예로는 전기 모터, 터빈 또는 베어링 모니터링, 상태 모니터링 및 공진 감지가 있습니다.

 

충격

충격은 일반적으로 구조의 공진을 자극하는 가속도 의 급격한 변화 로 정의됩니다  . 몇 가지 예에는 낙하 테스트, 자동차 충돌 테스트 및 완충기 / 완충기 테스트가 있습니다.

세 가지 가속도계 유형 - 용량 성 MEMS, 압전 저항 및 압전

다른 가속도계 유형을 논의하기 전에 DC 및 AC 응답을 정의하는 것이 중요합니다.

 

DC 응답 가속도계 가 다운 중력 벡터 및 다른 서방 가속도를 측정하고, 제로 헤르츠로 측정 할 수 있다는 것을 의미한다. 속도 또는 변위에 대한 가속 데이터를 통합하려는 충격 어플리케이션에도 필요합니다.  DC 응답이없는 가속도계는 수치 적분시 특히 오랜 기간의 이벤트에서 심각한 오류를 발생시키는 고유 한 감쇠 기능을 갖습니다.

 

AC 응답 가속도계  들은 AC가 접속되어 있으므로 중력 가속도 유지 같은 정적 가속도를 측정 할 수 있다는 것을 의미한다. 그들은 또한 일반적으로 느린 진동 (몇 헤르츠 이하)도 측정 할 수 없습니다. 0.1Hz까지 내려갈 수있는 고감도 가속도계가 있습니다. AC 응답 가속도계는 넓은 주파수 응답과 높은 신호 대 잡음비로 인해 모든 진동 테스트에서 선호되는 옵션입니다.

 

용어가 약간 혼란 스럽다면 (나는 그렇다고해서 당신을 비난하지 않는다!) 가속도계의 성능 을 정량화하는 데 사용되는 주파수 응답 및 기타 매개 변수에 대한 자세한 내용은 가속도계 사양에 대한  내 블로그를 확인하십시오 . 이제는 우리가 그걸 알아 냈으므로 세 가지 주요 유형을 설명합시다!

 

1. 용량 성 MEMS 가속도계

MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems)는 가속도계를 제조하는 데 사용할 수있는 제조 기술입니다. 사람들이 MEMS 가속도계를 언급 할 때이 기술은 압 저항 식 가속도계에도 사용될 수 있지만 용량 성 가속도계를 언급 할 가능성 이 있습니다. 커패시 티브 MEMS 가속도계는 가속시 지진 질량의 커패시턴스 변화를 기반으로 작동합니다. 

 

MEMS 제조 기술은 가속도계에 낮은 제조 비용과 더 작은 크기 (이름에서 알 수 있듯이!)를 가져 왔습니다. 이것은 일상 생활에서 훨씬 더 널리 퍼지게했습니다 (iPhone, Wii 등). 저비용 및 소형이기 때문에 용량 성 MEMS 가속도계는 종종 인쇄 회로 기판 (PCB)에 직접 장착되는 SMD (surface-mount device)로 제공됩니다. 거의 모든 모바일 장치에는 MEMS 가속도계가 있으며 다른 많은 전자 장치에는 모션 추적 및 디스크 드라이브 보호 (낙하 감지 용) 용 가속도계가 있습니다.  

 

정전 용량 형 MEMS 가속도계는 DC 결합 형이므로 저주파 진동, 동작 및 정상 상태 가속도 측정에 가장 적합합니다. 그러나 신호 대 잡음비 (noise to noise ratio)가 좋지 않고 대역폭이 제한되어 있으며 대부분이 더 작은 가속도 수준 (200g 미만)으로 제한됩니다. 커패시 티브 MEMS 가속도계는 매우 저렴하고 전기 시스템에 쉽게 통합 될 수 있기 때문에 매우 인기가 있습니다.

 

2. 압전 저항 가속도계

Piezoresistive는 DC 응답 가속도계에 일반적으로 사용되는 다른 감지 기술입니다. 압 저항 식 가속도계는 가속도계의 지진 시스템의 일부인 스트레인 게이지에서 저항 변화를 일으 킵니다. 피에조 저항 가속도계는 매우 넓은 대역폭을 가지므로 충돌 테스트와 같은 단기간 (고주파) 충격 이벤트를 측정하는 데 사용할 수 있습니다. 피에조 저항 가속도계는 가속도계를 보호하는 가스 또는 유체 댐핑 일 수 있습니다. 가속도계가 내부 공진 주파수에 도달하는 것을 방지하여 동적 범위를 더욱 넓혀줍니다.

 

피에조 저항성 가속도계는 제로 헤르쯔까지 측정하므로 속도 또는 변위 정보를 정확하게 계산하는 데에도 사용할 수 있습니다. 피에조 저항 가속도계는 일반적으로 민감도가 매우 낮으므로 정확한 진동 테스트에 유용하지 않습니다. 피에조 저항 가속도계는 온도 변화에 민감하기 때문에 온도 보상이 필요하지만 많은 사람들이이 보상을 내부적으로 포함합니다. 피에조 저항 가속도계는 용량 성 MEMS 가속도계보다 훨씬 비싸므로 일반적으로 저주파 및 진폭 테스트에는 사용되지 않습니다. 피에조 저항성 가속도계는 주파수 범위와 진폭이 일반적으로 높은 임펄스 / 충격 측정을위한 최고의 유형입니다. 예로는 자동차 충돌 테스트 및 무기 테스트가 있습니다.

 

3. 압전 가속도계

압전 가속도계는 일반적으로 PZT (Lead Zirconate Titanate) 감지 소자를 사용하여 가속시 비례 전하 또는 출력을 생성합니다. 압전 가속도계는 테스트 및 측정 어플리케이션에 가장 널리 사용되는 가속도계입니다. 넓은 주파수 응답, 우수한 감도 및 쉬운 설치로 인해 대부분의 진동 측정에서 가장 먼저 선택됩니다. 그들은 또한 믿을 수 없을 정도로 인기가 있기 때문에 다양한 감도, 무게, 크기 및 모양을 사용할 수 있습니다. 압전 가속도계는 매우 낮은 소음 수준을 가지며 모든 유형의 충격 및 진동 테스트를 위해 고려해야합니다. 유일하게 배제되는 것은 속도와 변위 데이터가 AC 커플 링되어 있기 때문에 필요한 곳에 적용됩니다. 또한 정적 가속도를 측정 할 수 없으며 일반적으로 ' 몇 헤르츠 이하의 진동을 측정합니다. 압전 가속도계에는 가속도계가 측정 범위 밖의 가속도 레벨을 경험할 때 포화 상태가 될 수있는 전하 증폭기가 필요합니다. 따라서 예상 가속도 수준보다 약간 큰 측정 범위로 가속도계를 선택하는 것이 중요합니다.

 

충전 모드 압전 가속도계 는 극한의 온도 (-200 ° C ~ + 400 ° C)를 포함한 적대적인 환경 조건을 견딜 수있는 능력으로 인해 가장 내구성있는 센서 유형으로 간주 될 수 있으며 일부는 원자력 환경에서도 작동 할 수 있습니다. 충전 모드로 인해 피에조 일렉트릭 가속도계의 고 임피던스 특수 케이블이 노이즈로부터 보호되어야합니다. 또한 이러한 가속도계로 인해 시스템이 일반적으로 약간 복잡하고 비용이 많이 드는 전하 증폭기가 필요합니다.

 

전압 모드 IEPE (Internal Electronic Piezoelectric) 가속도계 가 가장 일반적으로 사용되는 가속도계 유형이되었습니다. IEPE 가속도계는 기본적으로 가속도계에 내장 된 전하 증폭기가있는 충전 모드 압전 가속도계입니다. 이 때문에 IEPE 가속도계에는 특별한 케이블이 필요하지 않으며 시스템과 쉽게 통합 할 수 있습니다. 그들은 일정한 DC 전원을 필요로 할 것이지만 많은 데이터 수집 시스템은 이제이를 포함합니다. IEPE 가속도계에 포함 된 마이크로 전자 회로는 충전 모드 가속도계와 비교할 때 적대적인 환경을 견딜 수있는 능력을 제한합니다. IEPE 가속도계는 대개 -40 ° C에서 + 125 ° C의 온도 범위를 가지기 때문에 대부분의 애플리케이션에 충분히 적합합니다.

 

다른 애플리케이션은 다른 가속도계 필요

다음 표에는 다양한 일반 테스트 응용 프로그램에서 작동하는 가속도계 유형이 요약되어 있습니다. 충격 테스트를 수행하고 속도 또는 변위에 대한 가속 데이터를 통합하려는 경우 커패시 티브 MEMS 또는 압 저항 식 가속도계를 사용해야한다는 점을 충분히 강조 할 수 없습니다. 진동 테스트를 위해 압전 가속도계가 케이크를 사용합니다. 저주파 응용 분야에는 특수 고감도 가속도계가 필요합니다. 

신청	압전기	용량 성 MEMS	피에조 저항성
정적 가속도  (0 Hz, 1 g)  중력, 센서 방향
G- 힘  (0 Hz, <25 g)  로켓, 원심 분리기, 항공기
지진  (<1 Hz, <1 g)  지진, 파동, 교량
저주파 진동  (<5 Hz, <25 g)  인간의 움직임, 로봇 공학
일반 진동  (5 Hz ~ 500 Hz, <25 g)  전기 모터, 자동차 서스펜션
고주파 진동  (> 500 Hz, <25 g)  기어 소음 분석, 터빈 모니터링
일반 충격  (<100 Hz, <200 g)  일반 시험, 충격 흡수 장치 시험
고 충격 충격  (<250 Hz,> 200 g)  낙하 시험
익스 트림 쇼크  (> 1,000 Hz,> 2,000 g)  차량 충돌 테스트, Metal on Metal