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10-11 ACELERÓMETROS

 
Un acelerómetro es un dispositivo que mide la aceleración. La mayoría de los acelerómetros trabaja de una manera indirecta. Ponen una cantidad conocida de masa, llamada masa sísmica, en unión mecánica con el objeto medido, por lo que cualquier aceleración sufrida por el objeto medido también debe ser sufrida por la masa sísmica. Entonces el acelerómetro detecta la fuerza ejercida en la masa sísmica. El valor de la fuerza medida está relacionado con el valor de la aceleración por medio de la segunda ley de Newton:

a=F/ms

F es medida por un transductor de fuerza

Ms es cantidad conocida de masa


Por tanto, el transductor de fuerza puede ser calibrado para dar una lectura en unidades de aceleración.
Por ejemplo, si el valor conocido de la masa sísmica del acelerómetro es de 0.5 kilogramos, y si el transductor de fuerza del acelerómetro detecta una fuerza de 2.0 newtons ejercida en esa masa sísmica, el transductor será calibrado para dar una lectura de 4.0 metros por segundo al cuadrado, en lugar de 2.0 newtons (a = F/ms = 2.0 N/0.5 kg = 4.0 m/s^2).
En la figura 10—30 se muestra el diagrama de un acelerómetro basado en una galga. El armazón del acelerómetro debe sujetarse firmemente al objeto medido. La masa sísmica se sujeta al armazón del acelerómetro por medio de una unión elástica de baja deflexión, que puede pensarse como un resorte muy duro. La masa sísmica es restringida por guías en las direcciones arriba/abajo y adentro/afuera, pero las guías permiten un movimiento libre izquierda/derecha.
Cuando el objeto de medición se acelera a la derecha, el armazón transmite una fuerza a través de la unión elástica a la masa sísmica, causándole una aceleración igual. La Fuerza de reacción estira la unión elástica, lo que permite que la masa se desplace muy ligeramente a la izquierda.   

La tensión en la unión elástica es manifestada como un cambio de resistencia en la galga, el cual puede relacionarse con la fuerza de la manera normal de las galgas, y luego con la aceleración mediante la segunda ley de Newton, como se explicó anteriormente.
/\parte del enfoque por galga, hay muchas técnicas de detección de fuerza empleadas en el diseño de los acelerómetros. Recientemente se han desarrollado varios dispositivos de estado sólido que traducen la fuerza en una variable eléctrica. Los principales ejemplos son los piezorresistores y los piezotransistores, ambos bien adaptados para su uso en los acelerómetros.

Industrialmente, los acelerómetros tienen aplicación en los sistemas de seguimiento refinados, para suministrar una señal de realimentación adicional al comparador. A medida que el sistema de seguimiento se mueve de su posición de reposo o se desacelera para detenerse, el comparador toma en cuenta la medición de la aceleración en la determinación de la señal de error aumentada, resultando una respuesta del sistema más rápida y estable. Los sistemas avanzados de operación de motores hacen un uso similar de los acelerómetros.
Los acelerómetros también se aplican
con frecuencia en el área de detección y análisis de vibraciones. Las máquinas rotatorias y las máquinas sujetas a impactos están sometidas a vibraciones mecánicas de resonancia que pueden ser dañinas. Tales vibraciones pueden detectarse y medirse por medio de un acelerómetro de alta frecuencia, ya que la vibración mecánica es equivalente a una aceleración inversa cíclicamente rápida. Un acelerómetro diseñado específicamente para el análisis de vibraciones es generalmente conocido como vibrómetro.

 

 

 

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