Entdecken Sie unsere Lösungen für hochdynamische Manöver ↓
Beschleunigungsmesser
Ein Beschleunigungsmesser ist ein Trägheitssensor, der die spezifische Kraft misst, definiert als die auf ein Objekt wirkende Beschleunigung, die nicht durch die Schwerkraft verursacht wird. Im Gegensatz zu einem Geschwindigkeitssensor misst ein Beschleunigungsmesser weder Geschwindigkeit noch Position direkt. Stattdessen erfasst er Bewegungsänderungen entlang einer, zweier oder dreier orthogonaler Achsen, indem er die auf ein internes Sensorelement wirkende Kraft misst.
Moderne Beschleunigungsmesser basieren überwiegend auf der MEMS-Technologie ( Micro Systems). Ein MEMS-Beschleunigungsmesser enthält eine mikroskopisch kleine Prüfmasse, die an flexiblen Strukturen aufgehängt ist. Wenn der Sensor einer Beschleunigung ausgesetzt ist, verschiebt sich die Prüfmasse relativ zum Sensorrahmen. Kapazitive, piezoresistive oder piezoelektrische Wandler wandeln diese Verschiebung in ein elektrisches Signal um, das proportional zur einwirkenden Beschleunigung ist.
Beschleunigungssensoren messen sowohl die dynamische Beschleunigung, die durch Bewegung oder Schwingungen erzeugt wird, als auch die statische Beschleunigung, die aus dem Gravitationsfeld der Erde resultiert. Diese Fähigkeit ermöglicht es ihnen, Neigungswinkel unter statischen Bedingungen zu schätzen und gleichzeitig schnelle Bewegungsänderungen zu erfassen. Ihr Messbereich erstreckt sich je nach Anwendung typischerweise von einigen g bis zu mehreren hundert g, während Leistungsmerkmale wie Offset-Stabilität, Rauschdichte, Skalierungsfaktor-Genauigkeit, Bandbreite und Temperaturstabilität die Messqualität bestimmen.
In Trägheitsnavigationssystemen arbeiten Beschleunigungssensoren zusammen mit Gyroskopen, um durch kontinuierliche Integration von Beschleunigungsdaten Geschwindigkeit und Position zu schätzen. Sensorfusionsalgorithmen wie Extended-Kalman-Filter (EKF) kombinieren Beschleunigungsmessungen mit Daten von GNSS, Magnetometern, Wegstreckenzählern, LiDAR oder Bildsensoren, um die Navigationsgenauigkeit und -robustheit in Umgebungen GNSS zu verbessern.
Heute sind Beschleunigungssensoren unverzichtbare Komponenten in der Luft- und Raumfahrt, der Verteidigung, bei autonomen Fahrzeugen, in der Schifffahrtsnavigation, bei der mobilen Kartierung, in der industriellen Automatisierung, bei der Bauwerksüberwachung und in der Robotik. Ihre kompakte Bauweise, ihr geringer Stromverbrauch und ihre hohe Zuverlässigkeit machen MEMS-Beschleunigungssensoren zur bevorzugten Lösung für moderne Bewegungserfassungsanwendungen, bei denen genaue Beschleunigungsmessungen die Grundlage für präzise Navigation und Steuerung bilden.
