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Accelerometro
Un accelerometro è un sensore inerziale che misura la forza specifica, definita come l'accelerazione non gravitazionale che agisce su un oggetto. A differenza di un sensore di velocità, un accelerometro non misura direttamente la velocità o la posizione. Rileva invece i variazioni di movimento lungo uno, due o tre assi ortogonali misurando la forza applicata a un elemento di rilevamento interno.
Gli accelerometri moderni si basano prevalentemente sulla tecnologia dei sistemi micro-elettromeccanici (MEMS). Un accelerometro MEMS contiene una massa di prova microscopica sospesa da strutture flessibili. Quando il sensore sperimenta un'accelerazione, la massa di prova si sposta rispetto al telaio del sensore. Trasduttori capacitivi, piezoresistivi o piezoelettrici convertono questo spostamento in un segnale elettrico proporzionale all'accelerazione applicata.
Gli accelerometri misurano sia l'accelerazione dinamica, generata da movimento o vibrazione, sia l'accelerazione statica, risultante dal campo gravitazionale terrestre. Questa capacità consente loro di stimare gli angoli di inclinazione in condizioni statiche rilevando contemporaneamente rapidi cambiamenti di movimento. Il loro intervallo di misura si estende tipicamente da pochi g a diverse centinaia di g, a seconda dell'applicazione, mentre le caratteristiche prestazionali come la stabilità del bias, la densità di rumore, la precisione del fattore di scala, la larghezza di banda e la stabilità della temperatura determinano la qualità della misura.
Nei sistemi di navigazione inerziale, gli accelerometri lavorano insieme ai giroscopi per stimare velocità e posizione attraverso l'integrazione continua dei dati di accelerazione. Algoritmi di fusione dei sensori, come i filtri di Kalman estesi (EKF), combinano le misure dell'accelerometro con GNSS, magnetometri, odometri, LiDAR o sensori di visione per migliorare la precisione e la robustezza della navigazione in ambienti privi di GNSS.
Oggi gli accelerometri sono componenti essenziali in aerospaziale, difesa, veicoli autonomi, navigazione marina, mappatura mobile, automazione industriale, monitoraggio strutturale e robotica. Le loro dimensioni compatte, il basso consumo energetico e l'elevata affidabilità rendono gli accelerometri MEMS la soluzione preferita per le moderne applicazioni di rilevamento del movimento, in cui accurate misurazioni dell'accelerazione costituiscono la base per una navigazione e un controllo precisi.
