مقياس تسارع الكوارتز ومقياس تسارع شعاع الكوارتز الاهتزازي في بعض أوجه التشابه في مبادئ العمل الخاصة بهما، لكنهما يختلفان بشكل أساسي في البنية وطرق القياس. يعتمد كلاهما على مستشعرات مادة الكوارتز، لكن تصميماتهما ومجالات تطبيقهما متميزة.
مقياس تسارع الكوارتز
كما ذكرنا سابقًا، يستخدم مقياس تسارع الكوارتز التأثير الكهرضغطي لقياس التسارع. عندما تتعرض بلورة الكوارتز للتسارع أو القوة، فإنها تتعرض لتشوه طفيف، مما يؤدي إلى توليد شحنة كهربائية. تُستخدم اختلافات الشحنة هذه لقياس حجم واتجاه التسارع.
مبدأ التشغيل الأساسي:
- عندما يتسارع كائن ما ، فإن الهيكل الداخلي ، والذي يتضمن زنبرك وكتلة جماعية ، يزيح. يتم استشعار هذا الإزاحة بواسطة المستشعر الكهروضوئي المتصل بمواد الكوارتز. يتم تحويل استجابة الشحن من بلورة الكوارتز إلى إشارة تسريع.
- ثم تتم معالجة هذه الإشارات وتحويلها إلى مخرجات قابلة للاستخدام (عادةً ما تكون الجهد أو الإشارات الحالية).
مقياس تسارع الشعاع الاهتزاز الكوارتز
تم تصميم مقياس تسارع شعاع الاهتزاز الكوارتز استنادًا إلى مبدأ شعاع الاهتزاز . يستخدم عادةً شعاعًا للمواد الكوارتز (عادةً ما يكون شعاع الكوارتز صغير) لاستشعار التسارع. يتغير تواتر شعاع الاهتزاز بالتسارع ، ويمكن اكتشاف هذا التغيير بواسطة نظام إلكتروني.
يظهر مبدأ العمل في الشكل 1. دائرة الإثارة تطبق الإثارة الكهروإجهادية على شعاع الاهتزاز الكوارتز ، مما يؤدي إلى الخضوع للاهتزازات الانحناء في نقطة تردد الرنين. تقوم الكتلة بتحويل تسارع الإدخال الخارجي إلى قوة محورية تعمل على شعاع الاهتزاز. من خلال الجمع بين خصائص التردد في القوة من شعاع الاهتزاز ، يتم تغيير تردد الرنين عن طريق تغيير صلابة الحزمة. تم اكتشاف فرق التردد بين الحزم الاهتزازية للحصول على حجم واتجاه التسارع.
مبدأ التشغيل الأساسي:
- شعاع الاهتزاز : يحتوي مقياس التسارع على شعاع كوارتز ثابت يهتز بتردد معين. عندما يتم تطبيق التسارع على مقياس التسارع ، فإن حركة الحزمة تغير تردد الاهتزاز.
- تغيير التردد : تردد الاهتزاز للحزمة يتناسب مع التسارع المطبق. مع تغير التسارع ، يؤدي تشوه شعاع الاهتزاز إلى تغيير في تردد الاهتزاز ، والذي يتم اكتشافه وتحويله بواسطة الدائرة الإلكترونية لحساب التسارع.
- طريقة القياس : عادة ما توفر مقاييس التسارع في الاهتزاز الكوارتز حساسية واستقرار عالية ، مما يجعلها مناسبة لقياسات التسارع عالية الدقة.
الاختلافات الرئيسية:
| ميزة | مقياس تسارع الكوارتز | مقياس تسارع الشعاع الاهتزاز الكوارتز |
|---|---|---|
| مبدأ التشغيل | استنادًا إلى التأثير الكهروإجهادي لبلورات الكوارتز ، واكتشاف تباين الشحن | بناءً على مبدأ الاهتزاز ، اكتشاف تغييرات التردد |
| عنصر الاستشعار | كوارتز كريستال (باستخدام تأثير كهروضوئي) | شعاع الكوارتز (مبدأ شعاع الاهتزاز) |
| إشارة الإخراج | تباين الشحن (تم تحويله إلى إشارة كهربائية) | تباين التردد (تم تحويله إلى إشارة تسريع) |
| حقل التطبيق | يستخدم عمومًا لقياس التسارع ذي التردد المنخفض ذي التردد المنخفض | أكثر ملاءمة لقياسات عالية الدقة ، وقياسات ديناميكية واسعة ، وقياسات حساسة للتردد |
| استقرار | استقرار درجة حرارة ممتازة ومقاومة للتداخل | أيضا مستقر للغاية ، وخاصة مناسبة لقياس الاختلافات الصغيرة |
ملخص:
- يعتمد مقياس التسارع الكوارتز في المقام الأول على التأثير الكهروضوئي ، مستشعرًا تسارعًا عن طريق قياس اختلافات الشحن في بلورة الكوارتز. إنه مناسب لقياسات التسارع العامة ، خاصة في النطاقات منخفضة التردد.
- مقياس تسارع الشعاع الاهتزازي الكوارتز ، استنادًا إلى مبدأ شعاع الاهتزاز ، التسارع عن طريق قياس تغييرات التردد في شعاع الكوارتز. إنه يوفر حساسية أعلى وهو مثالي للتطبيقات التي تتطلب دقة أكبر واستجابة تردد عريضة.
في حين أنها تختلف في المبادئ والبنية والتطبيق ، يعتمد كلاهما على الخصائص الفريدة لمواد الكوارتز لتحقيق قياس تسريع عالي الدقة.
