El acelerómetro de cuarzo y el acelerómetro de haz vibratorio de cuarzo comparten algunas similitudes en sus principios de funcionamiento, pero difieren fundamentalmente en la estructura y los métodos de medición. Ambos se basan en sensores de material 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 es sometido a una aceleración o fuerza, sufre una ligera deformación, generando una carga eléctrica. Estas variaciones de carga se utilizan para medir la magnitud y dirección de la aceleración.
Principio operativo básico:
- Cuando un objeto acelera, la estructura interna, que incluye un resorte y un bloque de masa, se desplaza. Este desplazamiento es detectado por el sensor piezoeléctrico unido al material de cuarzo. La respuesta de carga del cristal de cuarzo se convierte en una señal de aceleración.
- 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 en base al principio de haz vibrante . Por lo general, usa un haz de vibración de material de cuarzo (generalmente un pequeño haz de cuarzo) para detectar aceleración. La frecuencia del haz vibrante cambia con la aceleración, y este cambio puede ser detectado por un sistema electrónico.
El principio de trabajo se muestra en la Figura 1. El circuito de excitación aplica la excitación piezoeléctrica al haz vibratorio de cuarzo, lo que hace que se someta a 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 el haz vibratorio. Al combinar las características de frecuencia de fuerza del haz vibrante, la frecuencia resonante se altera cambiando la rigidez del haz. Se detecta la diferencia de frecuencia entre las dos vigas vibrantes para obtener la magnitud y la dirección de la aceleración.
Principio operativo básico:
- Haz vibrante : el acelerómetro contiene un haz de cuarzo fijo que vibra a cierta frecuencia. Cuando se aplica la aceleración al acelerómetro, el movimiento del haz altera su frecuencia de vibración.
- Cambio de frecuencia : la frecuencia de vibración del haz es proporcional a la aceleración aplicada. A medida que cambia la aceleración, la deformación del haz vibrante provoca un cambio en su frecuencia de vibración, que es detectada y convertida 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, detectando la variación de carga | Basado en el principio de haz vibratorio, detectar cambios de frecuencia |
| Elemento de detección | Cristal de cuarzo (utilizando efecto piezoeléctrico) | Viga de cuarzo (principio de haz de vibración) |
| Señal de salida | Variación de carga (convertida en señal eléctrica) | Variación de frecuencia (convertida en señal de aceleración) |
| Campo de aplicación | Generalmente utilizado para la medición de aceleración de alta precisión y baja frecuencia | Más adecuado para mediciones de alta precisión, rango dinámico y sensible a la frecuencia |
| Estabilidad | Excelente estabilidad de temperatura y resistencia a la interferencia | También altamente 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 de haz vibrante , calcula la aceleración midiendo los cambios de frecuencia en el haz de cuarzo. Ofrece una mayor sensibilidad y es ideal para aplicaciones que requieren una mayor precisión y una amplia respuesta de frecuencia.
Si bien difieren en principios, estructura y aplicación, ambos dependen de las propiedades únicas de los materiales de cuarzo para lograr la medición de aceleración de alta precisión.
