شتاب سنج یک سنسور اینرسی است که می تواند شتاب خطی ناشی از گرانش را اندازه گیری کند. که می تواند به طور گسترده در تشخیص لرزش، کنترل نگرش، هشدار امنیتی، برنامه های کاربردی مصرف کننده، تشخیص حرکت و ثبت وضعیت استفاده شود.

انواع مختلفی از سنسورهای شتاب وجود دارد، مانند سنسورهای شتاب پیزومقاومتی، سنسورهای شتاب انعطاف پذیر، شتاب سنج های شناور هیدرومغناطیسی، شتاب سنج های خازنی کوارتز، شتاب سنج های MEMS و غیره.

سنسورهای شتاب به دو دسته حلقه باز و حلقه بسته تقسیم می شوند. به طور کلی، سنسورهای حلقه باز دارای نشانگرهای فنی کمتر و سنسورهای حلقه بسته هستند. شاخص های فنی نسبتاً بالا هستند.

بنابراین با در نظر گرفتن تنها شاخص های فنی، قصد داریم از سنسورهای حلقه بسته استفاده کنیم. در زیر مزایا و معایب عملکرد شتاب‌سنج شناور مغناطیسی مایع، شتاب‌سنج خازنی کوارتز و شتاب‌سنج MEMS را تحلیل و مقایسه می‌کند.

1.شتاب سنج شناور مغناطیسی مایع

شتاب سنج شناور مغناطیسی مایع یک شتاب سنج است که به طور گسترده در ابزارهای اولیه MWD استفاده می شود. این یک شتاب‌سنج آونگی مبتنی بر شتاب‌سنج آونگی شناور مایع با کنترل مرکز دهی سه‌بعدی مگلو است. مرکز تعلیق مغناطیسی باعث کاهش بیشتر گشتاور تداخلی بر روی مجموعه آونگ شناور می شود و باعث می شود که محور خروجی یک جهت بسیار پایدار داشته باشد و گشتاور تداخل تصادفی مختلف را کاهش می دهد. مزایای اصلی آن مقاومت در برابر لرزش خوب، مقاومت در برابر ضربه و مقاومت در برابر دمای بالا است. عیب این است که زمان زیادی طول می کشد تا به عملکرد عادی برسد و ویژگی های دمایی ضعیفی دارد. این مناسب برای انواع سیستم ناوبری اینرسی با دقت بالا، قطب نما پلت فرم و ماهواره، سیستم کنترل پرواز فضاپیما است.

2. شتاب سنج خازنی کوارتز

شتاب سنج خازنی کوارتزیک دستگاه حساس به شتاب است که برای ناوبری توسعه یافته است. این ابزار از خواص پیزوالکتریک خود کریستال کوارتز برای تحریک پرتو صلب به عنوان یک عنصر تشدید کننده استفاده می کند. ماده کریستال کوارتز پایداری مکانیکی خوبی دارد و پدیده خزش را که در تشدیدگرهای فلزی رایج است حذف می کند. مزیت آن دقت بالا، پایداری خوب، مقاومت در برابر دمای بالا و ویژگی های دمایی خوب است. اما نوع هوافضا مقاومت ضربه ای ضعیفی دارد، زیرا پس از افزودن پین حد به شتاب شهری، مقاومت در برابر ارتعاش و مقاومت ضربه ای آن تا حد زیادی بهبود می یابد و اکنون نیز ابزار حفاری در هنگام انتخاب شتاب سنج مورد استفاده است.

شتاب سنج 3.MEMS

شتاب سنج MEMS نوع جدیدی از شتاب سنج است که در سال های اخیر توسعه یافته است و از یک پرتو ارتعاشی به عنوان سنسور شتاب استفاده می کند. پرتو ارتعاشی از مواد کریستال سیلیکون یا کوارتز ساخته شده است و با فرکانس تشدید به وسیله عمل الکترواستاتیک یا پیزوالکتریک می لرزد. پرتو دو طرفه در حالت لرزش محور می لرزد. هنگامی که نیروی اینرسی تشکیل شده توسط شتاب به پرتو اضافه می شود، شتاب ورودی باعث تغییر کشش پرتو ارتعاش می شود، به طوری که فرکانس تشدید پرتو ارتعاش تغییر می کند، فرکانس تشدید یک پرتو ارتعاش افزایش می یابد و فرکانس تشدید پرتو ارتعاش دیگر کاهش می یابد، از طریق فرکانس سیگنالی که در اندازه فرکانس سیگنال متناظر است. با توجه به عوامل ساختاری و فرآیند تولید، از بارزترین ویژگی های آن می توان به اندازه کوچک، مقاومت در برابر لرزش، مقاومت در برابر ضربه و مقاومت در برابر حرارت بالا اشاره کرد. نقطه ضعف ویژگی های دمای ضعیف است.

شتاب سنج MEMS را می توان به طور گسترده در تشخیص لرزش، کنترل نگرش، هشدار امنیتی، برنامه های کاربردی مصرف کننده، تشخیص حرکت و ثبت وضعیت استفاده کرد. شتاب‌سنج‌های MEMS با ژیروسکوپ‌ها و مغناطیس‌سنج‌های MEMS ترکیب می‌شوند تا MEMS IMU (واحد اندازه‌گیری اینرسی) ایجاد شود.