Как устроены современные приборы для измерения ускорения - акселерометры?

Простейший механический акселерометр состоит из массы, пружины и механизма для измерения смещения или изменения положения массы под воздействием ускорения. voltiq.ru В центре устройства находится масса, которая обладает инерцией и сопротивляется изменению своего состояния покоя или движения. voltiq.ru Масса закреплена на пружине, которая выполняет роль датчика силы. voltiq.ru

Принцип работы: когда акселерометр подвергается ускорению, масса смещается относительно своего начального положения, растягивая или сжимая пружину. voltiq.ru Это смещение массы приводит к изменению длины пружины. voltiq.ru Изменение длины пружины можно измерить с помощью специального механизма, который связан с её концом. voltiq.ru Измеренное изменение длины пружины преобразуется в числовое значение, которое показывает величину ускорения, которому подвергается акселерометр. voltiq.ru

Современные электронные акселерометры, например MEMS-акселерометры, основаны на технологии микроэлектромеханических систем (МЭМС). blog.skillbox.by voltiq.ru Они представляют собой миниатюрные механизмы, встроенные непосредственно на чипе, что позволяет значительно экономить пространство. blog.skillbox.by

В основе устройства лежит микромеханическая структура из кремниевого корпуса и подвижный груз (сейсмическая масса). blog.skillbox.by skillbox.ru Груз подвешен на тонких балках, которые выполняют функцию пружин. skillbox.ru

Принцип работы: при движении устройства корпус акселерометра остаётся стабильным, в то время как сейсмическая масса перемещается в различных направлениях относительно центра датчика. blog.skillbox.by Это движение фиксируется с высокой точностью. blog.skillbox.by

Сейсмическая масса имеет специальные усики, которые расположены между неподвижными электродами, формируя таким образом конденсатор. blog.skillbox.by Когда масса сдвигается под воздействием ускорения, расстояние между электродами изменяется, что приводит к изменению ёмкости конденсатора. blog.skillbox.by Это позволяет датчику точно определять ускорение. blog.skillbox.by

На плате MEMS-акселерометра расположен микроконтроллер, который отслеживает изменения ёмкости конденсатора и преобразует их в аналоговые сигналы. blog.skillbox.by Эти сигналы необходимы для вычисления ускорения и обеспечения корректной работы устройства. blog.skillbox.by