Akcelerometry umożliwiają wykrywanie ruchu, drgań i orientacji urządzenia przez pomiar przyspieszeń liniowych oraz składowej grawitacyjnej.
Akcelerometr rejestruje zmianę prędkości w czasie. Dzięki temu można wykryć wstrząs, policzyć kroki, ocenić drgania maszyny lub nachylenie obiektu. W elektronice użytkowej dominuje pomiar w trzech osiach. W testach i diagnostyce przemysłowej używa się czujników o większej czułości, szerszym paśmie i stabilności, także w wysokich temperaturach.
Spis treści
Jak działa czujnik przyspieszenia wewnątrz urządzenia?
Mierzy siłę działającą na masę odniesienia i zamienia ją na sygnał elektryczny.
Wnętrze akcelerometru jest jak miniaturowy układ masa–sprężyna–tłumik. Gdy czujnik przyspiesza, masa przesuwa się. Ta zmiana przetwarzana jest na sygnał.
W czujnikach MEMS zmienia się pojemność między mikroskopijnymi elektrodami. W akcelerometrach piezoelektrycznych kryształ generuje ładunek proporcjonalny do przyspieszenia. Elektronika kondycjonuje sygnał, filtruje go i próbkuje sygnał z określoną częstotliwością. Czujniki mogą mierzyć jedną oś lub trzy osie. Kluczowe parametry to zakres, czułość, pasmo i szum.
Jakie są typy czujników przyspieszenia i ich zasady działania?
Istnieje kilka głównych technologii, z których każda ma inne zalety.
MEMS pojemnościowe: mierzą od stałej składowej do kilkuset herców. Dobre do orientacji, ruchu i niskich drgań. Niskie zużycie energii.
Piezorezystywne: reagują od stałej składowej. Często używane w testach zderzeniowych i udarowych.
Piezoelektryczne z wyjściem ładunkowym: bardzo szerokie pasmo i dynamika. Idealne do drgań. Nie mierzą stałej składowej.
Piezoelektryczne IEPE z elektroniką wbudowaną: łatwe w użyciu, zasilane stałym prądem. Popularne w diagnostyce maszyn i testach NVH.
Serwo (force-balance): bardzo niskoszumowe i stabilne. Do bardzo niskich częstotliwości i monitoringu struktur.
Gdzie wykorzystuje się czujniki przyspieszenia w praktyce?
Akcelerometry pracują w wielu branżach i urządzeniach.
Smartfony, smartwatche i opaski sportowe: orientacja, gesty, kroki, upadki.
Drony i robotyka: stabilizacja, nawigacja i kontrola ruchu.
Motoryzacja: poduszki powietrzne, systemy bezpieczeństwa, testy zderzeniowe i komfort akustyczny.
Diagnostyka maszyn: wykrywanie niewyważenia, niewspółosiowości i luzów. Utrzymanie predykcyjne.
Monitoring konstrukcji: mosty, budynki, turbiny, kolej. Ocena stanu i bezpieczeństwa.
Testy wibracyjne w R&D oraz w lotnictwie i kosmonautyce: hałas, wibracje, szorstkość i weryfikacja odporności na udary.
JPT VIBRO dostarcza m.in. akcelerometry (w tym wersje do pracy ciągłej do 180°C), miernik poziomu dźwięku klasy 1 2245, przenośne analizatory 2250/2270, platformę akwizycji LAN‑XI i kalibratory; HBK jako globalny dostawca o ponad 80‑letniej historii oferuje zintegrowane rozwiązania do testów i analiz, co zwiększa dostęp do sprzedaży, wsparcia technicznego i serwisu w Polsce.
Jak odczytać i interpretować dane o przyspieszeniu?
Dane podaje się najczęściej w m/s^2 lub w jednostkach g, gdzie 1 g = 9,80665 m/s^2.
Akcelerometr trójosiowy zwraca osobno X, Y i Z. Dla ogólnej intensywności ruchu liczy się wartość wektorową. Do drgań stosuje się wielkości szczytowe, wartość skuteczną RMS i współczynnik szczytu. W analizie częstotliwości używa się widma i gęstości widmowej mocy, obliczanych na przykład transformatą Fouriera.
Gdy interesują ruchy dynamiczne, odfiltrowuje się grawitację filtrem górnoprzepustowym lub łączy dane z żyroskopem. Integracja przyspieszenia do prędkości i przemieszczenia wymaga ostrożności, bo błędy i dryft szybko narastają. Kluczowa jest znajomość czułości czujnika, na przykład mV/g lub pC/g, oraz częstotliwości próbkowania dopasowanej do badanego pasma.
Jakie są ograniczenia i źródła błędów pomiarowych?
Na jakość wpływa wiele czynników, zarówno w czujniku, jak i w montażu.
Offset i dryft temperaturowy zmieniają wskazania w spoczynku.
Szum ogranicza rozdzielczość, zwłaszcza przy niskich amplitudach.
Ograniczone pasmo i rezonanse własne wprowadzają zniekształcenia.
Czułość poprzeczna powoduje wpływ przyspieszeń spoza osi pomiaru.
Niewłaściwy montaż, na przykład miękkie podłoże lub klej, tłumi wysokie częstotliwości.
Niewspółosiowość i różnice w momentach dokręcenia zmieniają odpowiedź.
Nasycenie i obcięcie sygnału pojawia się przy zbyt małym zakresie. W czujnikach ładunkowych kabel może generować szum tryboelektryczny. Temperatura, wilgoć i środowisko chemiczne wpływają na stabilność i żywotność.
Jak wybrać akcelerometr do projektu elektronicznego?
Dobierz czujnik do zjawiska, pasma częstotliwości i warunków pracy.
Zakres przyspieszeń i czułość. Zapas powinien obejmować szczytowe wartości, ale nie może być zbyt duży, aby nie tracić rozdzielczości.
Pasmo pracy. Określ najniższe i najwyższe istotne częstotliwości.
Typ odpowiedzi. DC do orientacji i powolnych ruchów. AC do drgań.
Szum i stabilność. Ważne przy niskich amplitudach i długich pomiarach.
Liczba osi i masa. W testach modalnych niska masa ogranicza wpływ czujnika na obiekt.
Środowisko. Temperatura, wilgoć, wibracje losowe i udary. Dostępne są czujniki do długotrwałej pracy w wysokich temperaturach, na przykład przy 180°C.
Kluczowe są również interfejs (np. I²C/SPI dla MEMS; IEPE/ładunkowe wymagają odpowiedniej akwizycji), zasilanie i okablowanie oraz możliwość kalibracji z zapewnieniem śladu metrologicznego.
W ofercie JPT VIBRO dostępne są akcelerometry, analizatory drgań, platforma akwizycji LAN-XI oraz kalibratory, co ułatwia zbudowanie kompletnego toru pomiarowego wraz z oprogramowaniem do analizy.
Chcesz przetestować czujnik przyspieszenia – od czego zacząć?
Zacznij od prostego toru pomiarowego, poprawnego montażu i weryfikacji czułości.
Wybierz czujnik zgodny z pasmem i zakresem twojej aplikacji oraz kompatybilną akwizycję sygnału.
Zamontuj czujnik na sztywnej, czystej powierzchni. Zadbaj o odpowiednie mocowanie.
Skonfiguruj próbkowanie i filtry zgodnie z regułą Nyquista. Sprawdź brak przesterowania.
Zweryfikuj czułość. Użyj kalibratora drgań lub testu grawitacyjnego 1 g w osi czujnika.
Zarejestruj sygnał w stanie spoczynku i podczas znanego pobudzenia, na przykład sinus lub impuls.
Przeanalizuj dane. Sprawdź poziomy RMS, szczyty, widmo i ewentualny dryft.
W aplikacjach profesjonalnych sięgnij po platformę akwizycji i oprogramowanie analityczne, które ułatwiają raportowanie i porównania.
JPT VIBRO dostarcza m.in. akcelerometry (w tym wersje do pracy ciągłej do 180°C), miernik poziomu dźwięku klasy 1 2245, przenośne analizatory 2250/2270, platformę akwizycji LAN‑XI i kalibratory; HBK jako globalny dostawca o ponad 80‑letniej historii oferuje zintegrowane rozwiązania do testów i analiz, co zwiększa dostęp do sprzedaży, wsparcia technicznego i serwisu w Polsce.
Dobrze dobrany i poprawnie zamontowany akcelerometr pozwala szybciej znaleźć źródło problemu, podnieść niezawodność urządzeń i udowodnić spełnienie wymagań. To niewielki element, który przynosi dużą pewność decyzji inżynierskich. Warto zacząć od jasnej definicji celu pomiaru, a potem dobrać technologię i narzędzia, które ten cel najlepiej wspierają.Skontaktuj się z zespołem JPT VIBRO!
Akcelerometr – co to jest?
Akcelerometry umożliwiają wykrywanie ruchu, drgań i orientacji urządzenia przez pomiar przyspieszeń liniowych oraz składowej grawitacyjnej.
Akcelerometr rejestruje zmianę prędkości w czasie. Dzięki temu można wykryć wstrząs, policzyć kroki, ocenić drgania maszyny lub nachylenie obiektu. W elektronice użytkowej dominuje pomiar w trzech osiach. W testach i diagnostyce przemysłowej używa się czujników o większej czułości, szerszym paśmie i stabilności, także w wysokich temperaturach.
Spis treści
Jak działa czujnik przyspieszenia wewnątrz urządzenia?
Mierzy siłę działającą na masę odniesienia i zamienia ją na sygnał elektryczny.
Wnętrze akcelerometru jest jak miniaturowy układ masa–sprężyna–tłumik. Gdy czujnik przyspiesza, masa przesuwa się. Ta zmiana przetwarzana jest na sygnał.
W czujnikach MEMS zmienia się pojemność między mikroskopijnymi elektrodami. W akcelerometrach piezoelektrycznych kryształ generuje ładunek proporcjonalny do przyspieszenia. Elektronika kondycjonuje sygnał, filtruje go i próbkuje sygnał z określoną częstotliwością. Czujniki mogą mierzyć jedną oś lub trzy osie. Kluczowe parametry to zakres, czułość, pasmo i szum.
Jakie są typy czujników przyspieszenia i ich zasady działania?
Istnieje kilka głównych technologii, z których każda ma inne zalety.
Gdzie wykorzystuje się czujniki przyspieszenia w praktyce?
Akcelerometry pracują w wielu branżach i urządzeniach.
JPT VIBRO dostarcza m.in. akcelerometry (w tym wersje do pracy ciągłej do 180°C), miernik poziomu dźwięku klasy 1 2245, przenośne analizatory 2250/2270, platformę akwizycji LAN‑XI i kalibratory; HBK jako globalny dostawca o ponad 80‑letniej historii oferuje zintegrowane rozwiązania do testów i analiz, co zwiększa dostęp do sprzedaży, wsparcia technicznego i serwisu w Polsce.
Jak odczytać i interpretować dane o przyspieszeniu?
Dane podaje się najczęściej w m/s^2 lub w jednostkach g, gdzie 1 g = 9,80665 m/s^2.
Akcelerometr trójosiowy zwraca osobno X, Y i Z. Dla ogólnej intensywności ruchu liczy się wartość wektorową. Do drgań stosuje się wielkości szczytowe, wartość skuteczną RMS i współczynnik szczytu. W analizie częstotliwości używa się widma i gęstości widmowej mocy, obliczanych na przykład transformatą Fouriera.
Gdy interesują ruchy dynamiczne, odfiltrowuje się grawitację filtrem górnoprzepustowym lub łączy dane z żyroskopem. Integracja przyspieszenia do prędkości i przemieszczenia wymaga ostrożności, bo błędy i dryft szybko narastają. Kluczowa jest znajomość czułości czujnika, na przykład mV/g lub pC/g, oraz częstotliwości próbkowania dopasowanej do badanego pasma.
Jakie są ograniczenia i źródła błędów pomiarowych?
Na jakość wpływa wiele czynników, zarówno w czujniku, jak i w montażu.
Nasycenie i obcięcie sygnału pojawia się przy zbyt małym zakresie. W czujnikach ładunkowych kabel może generować szum tryboelektryczny. Temperatura, wilgoć i środowisko chemiczne wpływają na stabilność i żywotność.
Jak wybrać akcelerometr do projektu elektronicznego?
Dobierz czujnik do zjawiska, pasma częstotliwości i warunków pracy.
Kluczowe są również interfejs (np. I²C/SPI dla MEMS; IEPE/ładunkowe wymagają odpowiedniej akwizycji), zasilanie i okablowanie oraz możliwość kalibracji z zapewnieniem śladu metrologicznego.
W ofercie JPT VIBRO dostępne są akcelerometry, analizatory drgań, platforma akwizycji LAN-XI oraz kalibratory, co ułatwia zbudowanie kompletnego toru pomiarowego wraz z oprogramowaniem do analizy.
Chcesz przetestować czujnik przyspieszenia – od czego zacząć?
Zacznij od prostego toru pomiarowego, poprawnego montażu i weryfikacji czułości.
W aplikacjach profesjonalnych sięgnij po platformę akwizycji i oprogramowanie analityczne, które ułatwiają raportowanie i porównania.
JPT VIBRO dostarcza m.in. akcelerometry (w tym wersje do pracy ciągłej do 180°C), miernik poziomu dźwięku klasy 1 2245, przenośne analizatory 2250/2270, platformę akwizycji LAN‑XI i kalibratory; HBK jako globalny dostawca o ponad 80‑letniej historii oferuje zintegrowane rozwiązania do testów i analiz, co zwiększa dostęp do sprzedaży, wsparcia technicznego i serwisu w Polsce.