« بازگشت به فهرست مقالات
شتـاب‌سـنج
(خلاصه مقاله اینجا آورده شده است و اصل مطلب در نسخه pdf قابل دسترسی است)
بهرام ناصری‌پور naseri@baharnik.com
مدیر تحقیقات و مهندسی شرکت تدبیر صنعت و مدرس دانشگاه
|
بهرام ناصري‌پور متولد سال ١٣٥٢ كارشناس مهندسی برق كنترل از دانشگاه تهران در سال ١٣٧٦ و كارشناس ارشد رشته برق الكترونيك دانشگاه تربيت مدرس در سال ١٣٧٩ است. وی از سال ١٣٧٥ شروع به فعاليت در زمينه طراحي و تامين تجهيزات آزمون و اندازه‌گيري نمود و پس از ثبت چندين اختراع (سازمان ثبت اختراعات و مالكيت صنعتي كشور) و ابتكار(سازمان پژوهش‌هاي علمي و صنعتي كشور) و ديپلم افتخار(جامعه مخترعين و مبتكرين ايران)، با طراحي و ساخت سيستم‌هاي آزمون لرزش و شوك (براي اولين بار در كشور)، در سال ١٣٨٠ برگزيده جشنواره بين‌المللي خوارزمي گرديد. وی از سال ١٣٨٦ در دانشگاه‌هاي كشور مشغول به تدريس است و مقالات و كارگاه‌هاي آموزشی زيادي در حوزه آزمون و اندازه‌گيري در كنفرانس‌هاي بين‌المللي كشور ارايه نموده است.
با توجه به رسالت علمي نشريه در زمينه معرفي فنّاوری آزمون و اندازه‌گيري برآنيم تا در سلسله مقالاتي به قلم آقاي مهندس ناصري‌پور به معرفي انواع حسگرها به همراه اصول كاركرد و روش كاليبراسيون و كاربرد آنها بپردازيم.
|
حسگر (سنسور) وسیله‌ای است که یک نوع انرژی را به شکل دیگری تبدیل می‌کند. یک شتاب‌سنج حسگری است که شتاب مکانیکی را به سیگنال الکتریکی متناسب با آن تبدیل می‌کند. شتاب نرخ تغییرات سرعت در واحد زمان است که می‌تواند ثابت (شتاب استاتیک) و یا متغیر (شتاب دینامیک) و یا گذرا باشد.
شتاب بر حسبm/s2 و یا بر حسب نیروی گرانش زمین در سطح دریا یعنی g اندازه‌گیری می‌شود.
1 g = 9.80665 m/s2
شتاب‌سنج برای اندازه‌گیری ارتعاش، شوک و ضربه به کار می‌رود ولی می‌تواند برای کاربردهای دیگری نیز به کار رود. به کمک انتگرال‌گیری از شتاب می‌توان سرعت و جابجایی را اندازه‌گیری نمود. به کمک مقدار شتاب استاتیک می‌توان زاویه قرارگیری محصول نسبت به محور جاذبه زمین و یا میزان تراز سطح را اندازه‌گیری نمود.
از مهمترین کاربردهای شتاب‌سنج می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
اندازه‌گیری و کنترل ارتعاش و شوک، سیستم‌های ناوبری و هدایت، آزمایش و تحلیل مودال سازه‌ها، پایش پل‌ها و سازه‌های بزرگ، لرزه‌نگاری، هوافضا، خودروسازی، پزشکی، زیست‌شناسی، زمین‌شناسی، پایش و عیب‌یابی ماشین‌های دوار (موتور و ژنراتور)، روبات‌ها، موبایل‌های هوشمند، کنسول‌های بازی، لپ‌تاپ (جهت محافظت از هارد دیسک و قطع آن در هنگام اعمال ضربه به لپ تاپ)، لوازم خانگی (لباسشویی، اتو، فن گرم‌کننده جهت پیش‌گیری از خرابی یا حادثه) و ...
بعضی از سازندگان محصولات شتاب‌سنج خود را جهت راحتی انتخاب در گروه‌هایی مانند گروه‌های زیر بر حسب کاربرد شتاب‌سنج دسته‌بندی می-کنند:
شتاب‌سنج‌های مصرف عمومی، شوک، پیرو شوک، فرکانس بالا، فرکانس پایین، مودال، مینیاتوری، مرجع، خازنی و ...
این شتاب‌سنج‌ها در انواع تک محوره، دومحوره و سه‌محوره تولید می‌شوند و می‌توانند خروجی‌های بارالکتریکی (شارژ)، ولتاژ، جریان و ... داشته باشند.
در بیشتر موارد اندازه‌گیری شتاب بر اساس اندازه‌گیری جابجایی یا نیرو است. جرم متحرک در شتاب‌سنج‌ها به عنوان جرم محک نیز شناخته می‌شود.
شتاب می‌تواند به روش‌های مختلفی اندازه‌گیری شود که مهمترین روش‌های آن عبارتند از:
پیزوالکتریک، پیزورزیستیو، کرنش‌سنج (استرین‌گیج)، خازنی، پتانسیومتری، لیزری، نیمه‌هادی (MEMS )، مغناطیسی، اثر هال ، حرارتی رزونانسی و....
در ادامه به شرح بعضی از متداول‌ترین روش‌های فوق پرداخته می‌شود:
شتاب‌سنج پتانسیومتری
ساده‌ترین نوع شتاب‌سنج است؛ که شامل یک جرم محک، یک فنر و یک پتانسیومتر است که جرم محک به سر متغیر پتانسیومتر وصل است و با تغییر شتاب، نیروی وارده بر فنر تغییر کرده و در نتیجه طول فنر نیز تغییر می‌کند. با تغییر طول فنر و جابجایی جرم محک، مقدار مقاومت تغییر کرده و شتاب اندازه‌گیری می‌شود.
ادامه مطلب...