Акселерометр — это датчик, при помощи которого можно измерять ускорения любого объекта. Данный тип устройств находит огромное количество применений в современной технике. Однако технический прогресс сопровождается повышением предельных значений параметров работы техники. Из-за этого перед разработчиками возникает задача создания принципиально новых классов акселерометров, которые были бы компактными и могли точно и надежно фиксировать перемещение объектов даже при высоких ускорениях и иных перегрузках.
«Используемые сегодня микроакселерометры довольно дешевы и точны. Однако они имеют два серьезных недостатка: физический предел, после которого не могут фиксировать высокие ускорения, а также низкая прочность, вследствие которой они могут выйти из строя при серьезных перегрузках. Мы разработали прототип датчика нового типа, который благодаря особенностям конструкции может измерять высокие ускорения. Это делает его потенциально перспективным во многих важных отраслях, например, в работе систем безопасности для пассажиров автомобиля при авариях на большой скорости», — приводит пресс-служба слова аспиранта и ассистента кафедры лазерных измерительных и навигационных систем СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Дениса Михайленко.
Прототип устройства измеряет ускорение, действующее на объекты, используя поверхностные акустические волны. По совокупности параметров надежности, точности и дешевизны конструкция датчика не имеет аналогов в России. Проект ученых ЛЭТИ был поддержан
грантом Российского научного фонда, работа была
опубликована в журнале Sensors.
В основе механизма работы датчика лежит так называемый встречно-штыревой преобразователь (ВШП) — это устройство, расположенное на пьезоэлектрическом материале, способно преобразовывать электромагнитные волны в поверхностные акустические, благодаря которым с высокой точностью можно фиксировать ускорение, действующее на объект. При этом ВШП обладает гораздо более надежной конструкцией по сравнению с другими типами акселерометров, использующих подвижные пружинные механизмы. Именно за счет этого он способен выдерживать сильнейшие перегрузки. Разработке устройства предшествовала работа по математическому и компьютерному моделированию процессов, возникающих в устройстве с учетом параметров материала и условий, в которых будет работать микроакселерометр.
«Испытания прототипа показали, что он может работать при ускорениях, которые в 65 тысяч раз превосходят ускорение свободного падения. Это значит, что его можно использовать в любой технике, работающей при очень сильных перегрузках. Однако пока мы не добились высокой точности измерений при использовании нашего устройства при сверхнизких ускорениях, и в будущем будем работать в этом направлении», — пояснил Михайленко.
