Pienkiihtyvyyden mittaus
Kiihtyvyys- ja kallistusanturit
Kiihtyvyyden mittaamisen periaate on yksinkertainen ja luotettava: massan vastustaessa liiketilan muutosta Newtonin toisen lain mukaan syntyy ilmiö, joka antaa ihmiselle kiihtyvyyden tunteen. Kiihtyvyysanturin perusosat ovat runko, jousi ja massa. Kun anturin rungon nopeus muuttuu, massa seura muutosta jousikytkennän välityksellä. Massan liiketilan muutokseen tarvitaan voima. Voiman vaikuttaessa massaan jousi taipuu ja rungon ja massan välinen etäisyys muuttuu suhteessa kappaleen kiihtyvyyteen.
Eri antureilla on erilainen toimintaperiaate sen mukaan, miten rungon ja massan välinen liike havaitaan. Kapasitiivisessa anturissa runko ja massa on eristetty toisistaan ja niiden kapasitanssia eli varauskykyä mitataan. Kun etäisyys vähenee, kapasitanssi lisääntyy ja sähkövirta kulkee kohti anturia, ja kun etäisyys kasvaa, käy päinvastoin. Anturi muuttaa kappaleen kiihtyvyyden sähkövirraksi, varaukseksi tai jännitteeksi. VTI:n kapasitiiviseen mittaukseen perustuvilla antureilla on ylittämätön suorituskyky, jonka ansiosta ne soveltuvat loistavasti pientenkin liikkeen muutosten havaitsemiseen.
Kiihtyvyyden havaitseva elementti valmistetaan yksikiteisestä piistä ja lasista. Rakenne tekee anturista poikkeuksellisen luotettavan, ennennäkemättömän tarkan ja erittäin vakaan lämpötilan ja ajan suhteen. Yhden g:n anturielementti (1 g = maan vetovoiman aiheuttama kiihtyvyys) kestää yli 50 000 g:n kiihtyvyyden. Kapasitiivinen anturielementti mittaa kiihtyvyyttä sekä positiiviseen että negatiiviseen suuntaan ja on herkkä staattiselle kiihtyvyydelle ja tärinälle.
VTI:n kiihtyvyysanturin ydin on symmetrinen, mikrotyöstetty kiihtyvyyden havaitseva anturielementti, jossa on kaksi kondensaattoria. Symmetria vähentää lämpötilariippuvuutta ja poikittaisherkkyyttä sekä parantaa lineaarisuutta. Hermeettinen rakenne saavutetaan käyttämällä anodiliitosta piikiekkojen liittämiseen toisiinsa. Näin elementti on helpompi pakata, se on luotettavampi ja mahdollistaa kaasun käyttämisen elementin vaimennukseen.
