Кварцовий акселерометр та кварцовий вібраційний акселерометр мають деякі спільні принципи роботи, але вони принципово відрізняються структурою та методами вимірювання. Обидва базуються на кварцових датчиках, але їхні конструкції та сфери застосування різні.
Кварцовий акселерометр
Як згадувалося раніше, кварцовий акселерометр в основному використовує п'єзоелектричний ефект для вимірювання прискорення. Коли кварцовий кристал піддається прискоренню або дії сили, він зазнає незначної деформації, генеруючи електричний заряд. Ці зміни заряду використовуються для вимірювання величини та напрямку прискорення.
Основний принцип роботи:
- Коли об'єкт прискорюється, внутрішня структура, яка включає пружину та масовий блок, зміщується. Це зміщення вимірюється п'єзоелектричним датчиком, прикріпленим до кварцового матеріалу. Зарядова реакція кварцового кристала перетворюється на сигнал прискорення.
- Ці сигнали потім обробляються та перетворюються на корисні вихідні дані (зазвичай сигнали напруги або струму).
Кварцовий вібраційний акселерометр
Кварцовий вібраційний акселерометр розроблений на основі принципу вібраційного променя . Зазвичай він використовує кварцовий вібраційний промінь (зазвичай невеликий кварцовий промінь) для вимірювання прискорення. Частота вібраційного променя змінюється з прискоренням, і цю зміну можна виявити за допомогою електронної системи.
Принцип роботи показано на рисунку 1. Схема збудження застосовує п'єзоелектричне збудження до кварцової вібруючої балки, викликаючи її згинальні коливання в точці резонансної частоти. Блок маси перетворює зовнішнє вхідне прискорення на осьову силу, що діє на вібруючу балку. Поєднуючи характеристики сили-частоти вібруючої балки, резонансна частота змінюється шляхом зміни жорсткості балки. Різниця частот між двома вібруючими балками визначається для визначення величини та напрямку прискорення.
Основний принцип роботи:
- Вібруючий промінь : Акселерометр містить фіксований кварцовий промінь, який вібрує з певною частотою. Коли до акселерометра прикладається прискорення, рух променя змінює його частоту вібрацій.
- Зміна частоти : Частота коливань балки пропорційна прикладеному прискоренню. Зі зміною прискорення деформація вібруючої балки викликає зміну її частоти коливань, яка виявляється та перетворюється електронною схемою для розрахунку прискорення.
- Метод вимірювання : Кварцові вібраційно-променеві акселерометри зазвичай пропонують високу чутливість і стабільність, що робить їх придатними для високоточних вимірювань прискорення.
Ключові відмінності:
| Функція | Кварцовий акселерометр | Кварцовий вібраційний акселерометр |
|---|---|---|
| Принцип дії | Виявлення зміни заряду на основі п'єзоелектричного ефекту кварцових кристалів | Виявлення змін частоти на основі принципу вібраційного променя |
| Чутливий елемент | Кварцовий кристал (з використанням п'єзоелектричного ефекту) | Кварцовий промінь (принцип вібруючого променя) |
| Вихідний сигнал | Зміна заряду (перетворена на електричний сигнал) | Зміна частоти (перетворена на сигнал прискорення) |
| Галузь застосування | Зазвичай використовується для високоточних вимірювань прискорення на низьких частотах | Більше підходить для високоточних вимірювань з широким динамічним діапазоном та чутливих до частоти |
| Стабільність | Відмінна температурна стабільність та стійкість до перешкод | Також дуже стабільний, особливо підходить для вимірювання невеликих коливань |
Короткий зміст:
- Кварцовий акселерометр в основному базується на п'єзоелектричному ефекті , вимірюючи прискорення шляхом вимірювання змін заряду в кристалі кварцу. Він підходить для загальних вимірювань прискорення, особливо в низькочастотних діапазонах.
- Кварцовий вібраційний акселерометр , заснований на принципі вібраційного променя , розраховує прискорення, вимірюючи зміни частоти кварцового променя. Він пропонує вищу чутливість та ідеально підходить для застосувань, що вимагають більшої точності та широкого частотного діапазону.
Хоча вони відрізняються за принципами, структурою та застосуванням, обидва покладаються на унікальні властивості кварцових матеріалів для досягнення високоточних вимірювань прискорення.
