Accelerometru(senzori de șoc), Teorie

Accelerometrul piezoelectric măsoară forța cauzată de accelerația unei mase în mișcare. Un cristal piezoelectric este folosit pentru a converti această forță într-un semnal electric de ieșire. Cristalul acționează nu numai ca un traductor, ci și ca un arc de amortizare pentru masă. Figura prezintă un accelerometru (sau un senzor de șoc) tipic pentru o mașină.

este

Orez. Accelerometru piezoelectric sau senzor de șoc

Cristalul este plasat sub formă de strat între baza senzorului și masa inerțială și se fixează cu o legătură filetată. Forțele de accelerație care acționează asupra masei inerțiale provoacă o modificare a forței de compresiune a cristalului și, prin urmare, generează o tensiune piezoelectrică. Oscilațiile rezultate sunt amortizate numai datorită elasticității materialului cristalin. Aceasta înseamnă că un astfel de senzor va avea o frecvență de rezonanță pronunțată și va fi foarte mare (peste 50 kHz). La frecvențe de până la 15 kHz, senzorul va avea un răspuns în frecvență plat (AFC).

Frecvența de rezonanță naturală a sistemului elastic este descrisă prin formula:

unde f este frecvența de rezonanță, k este rigiditatea arcului (foarte mare în acest caz), m este masa sarcinii (foarte mică în acest caz).

Când senzorul este folosit ca senzor de detonare într-un motor, va detecta și alte vibrații. Acestea trebuie reduse la minimum urmărind doar „zona de detonare” - câteva grade de rotație a arborelui cotit înainte și după punctul mort superior (TDC). Semnalele nedorite sunt filtrate electric. Pentru a detecta semnalul de la acest tip de senzor, se folosește un amplificator cu o impedanță de intrare mare. Sensibilitatea unui senzor de detonare auto este de aproximativ 20 mV/g (g = 9,81 m/s^2).