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
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 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.