El acelerómetro de cuarzo y el acelerómetro de haz vibratorio de cuarzo comparten algunas similitudes en sus principios de funcionamiento, pero difieren fundamentalmente en su estructura y métodos de medición. Ambos se basan en sensores de cuarzo, pero sus diseños y campos de aplicación son distintos.
Acelerómetro de cuarzo
Como se mencionó anteriormente, el acelerómetro de cuarzo utiliza principalmente el efecto piezoeléctrico para medir la aceleración. Cuando un cristal de cuarzo se somete a aceleración o fuerza, sufre una ligera deformación, generando una carga eléctrica. Estas variaciones de carga se utilizan para medir la magnitud y la dirección de la aceleración.
Principio básico de funcionamiento:
- Cuando un objeto se acelera, su estructura interna, que incluye un resorte y un bloque de masa, se desplaza. Este desplazamiento es detectado por el sensor piezoeléctrico fijado al material de cuarzo. La respuesta de carga del cristal de cuarzo se convierte en una señal de aceleración.
- Luego, estas señales se procesan y se convierten en salidas utilizables (generalmente señales de voltaje o corriente).
Acelerómetro de haz vibratorio de cuarzo
El acelerómetro de haz vibratorio de cuarzo está diseñado según el principio del haz vibratorio . Normalmente utiliza un haz vibratorio de cuarzo (normalmente un haz de cuarzo pequeño) para detectar la aceleración. La frecuencia del haz vibratorio cambia con la aceleración, y este cambio puede detectarse mediante un sistema electrónico.
El principio de funcionamiento se muestra en la Figura 1. El circuito de excitación aplica excitación piezoeléctrica a la viga vibratoria de cuarzo, lo que provoca vibraciones de flexión en su punto de frecuencia resonante. El bloque de masa convierte la aceleración de entrada externa en una fuerza axial que actúa sobre la viga vibratoria. Al combinar las características de fuerza-frecuencia de la viga vibratoria, se modifica la frecuencia de resonancia modificando su rigidez. Se detecta la diferencia de frecuencia entre las dos vigas vibratorias para obtener la magnitud y la dirección de la aceleración.
Principio básico de funcionamiento:
- Haz Vibratorio : El acelerómetro contiene un haz de cuarzo fijo que vibra a una frecuencia determinada. Al aplicarle aceleración, el movimiento del haz altera su frecuencia de vibración.
- Cambio de frecuencia : La frecuencia de vibración de la viga es proporcional a la aceleración aplicada. Al variar la aceleración, la deformación de la viga vibratoria provoca un cambio en su frecuencia de vibración, que es detectado y convertido por el circuito electrónico para calcular la aceleración.
- Método de medición : Los acelerómetros de haz vibratorio de cuarzo generalmente ofrecen alta sensibilidad y estabilidad, lo que los hace adecuados para mediciones de aceleración de alta precisión.
Diferencias clave:
| Característica | Acelerómetro de cuarzo | Acelerómetro de haz vibratorio de cuarzo |
|---|---|---|
| Principio de funcionamiento | Basado en el efecto piezoeléctrico de los cristales de cuarzo, detección de variación de carga | Basado en el principio de haz vibratorio, detecta cambios de frecuencia |
| Elemento sensor | Cristal de cuarzo (que utiliza efecto piezoeléctrico) | Haz de cuarzo (principio del haz vibratorio) |
| Señal de salida | Variación de carga (convertida en señal eléctrica) | Variación de frecuencia (convertida a señal de aceleración) |
| Campo de aplicación | Generalmente se utiliza para medición de aceleración de baja frecuencia y alta precisión | Más adecuado para mediciones de alta precisión, amplio rango dinámico y sensibles a la frecuencia |
| Estabilidad | Excelente estabilidad de temperatura y resistencia a interferencias | También muy estable, especialmente adecuado para medir pequeñas variaciones |
Resumen:
- El acelerómetro de cuarzo se basa principalmente en el efecto piezoeléctrico , detectando la aceleración midiendo las variaciones de carga en el cristal de cuarzo. Es adecuado para mediciones generales de aceleración, especialmente en rangos de baja frecuencia.
- El acelerómetro de haz vibratorio de cuarzo , basado en el principio del haz vibratorio , calcula la aceleración midiendo los cambios de frecuencia en el haz de cuarzo. Ofrece mayor sensibilidad y es ideal para aplicaciones que requieren mayor precisión y una amplia respuesta de frecuencia.
Si bien difieren en principios, estructura y aplicación, ambos se basan en las propiedades únicas de los materiales de cuarzo para lograr una medición de aceleración de alta precisión.
