加速度計

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加速度計
静電容量型

加速度計（かそくどけい）は、物体の加速度を計測する機器。

一般的に重りをバネで支持したり、糸や紐で吊るしたりした構造をしている。

[編集] 原理

[編集] バネの変形を用いるもの

もっとも一般的な計測原理は、加速度が加わったときのバネの変形を利用するものである。

質量 m の物体に加速度 a が加わったとき、物体に働く力は

F = ma

と表せる。

今、物体をバネ定数k のバネにより支持したとするとフックの法則を用いれば、

ma = kx

となり、物体はx だけ変位する。さらに加速度a は

となり、バネ定数、質量が既知であれば物体の変位x を検出することにより、加速度を計測できる。

変位の計測には静電容量の変化やひずみゲージやピエゾ抵抗効果による電気抵抗の変化などを使う。根本的な性能は、重りの質量とバネ定数で決定するため、検出方法の向上や安定性・耐環境性などが主な研究・開発目的となっている。

[編集] 振動を用いるもの

バネに重りをつけ、バネを共振周波数で振動させる。重りに加速度を加わるとバネに加わる応力が変化するためバネの共振周波数が変化する。これはギターの弦を張ったり緩めたりすると音が変わるのと同じ原理である。この周波数の変化を検出することで加速度を検出する。

Q値の高いバネ構造(音叉型などがよく使われる)を用いると、周波数変化の検出精度が上がるので、高い測定精度が得られる。

この原理は電子天秤など精密に物体の重さを測る装置にも使われている。この場合、物体の重さによってバネに加わる応力が変わるため、周波数変化が起きる。

[編集] その他

その他に光ファイバーを用いるものなどがある。加速度により特殊な光ファイバーを歪ませて、その中を通る光の変化で加速度を検出する。

[編集] 加速度センサ

詳細は「加速度センサ」を参照

小型の加速度計(加速度センサ)はMEMS技術によって作製される。MEMSの加速度センサの場合、質量が小さいため感度は低下するが劇的な小型化が可能になるため、自動車のエアバッグやカーナビゲーションの傾斜計、ゲームのコントローラなどに使われている。精度は測定軸を基準に仕様されるため、軸の方向を筐体の固定面（およびその加工精度）で確定しないと加速度センサが提唱する精度に意味がなくなり、特にプリント基板上に加速度センサが実装されただけの状態では計測用途に適用し難い。

[編集] 関連する計測器

地震計、重力計、傾斜計などは加速度計の一種といえるが、用途により、精度や使用帯域、ダイナミックレンジ、安定性などの性能が特徴的である。たとえば、地震計は地震波の周期付近に感度を持たせることで、地震以外の振動(地震の周期より短い)の検出を抑えている。

[編集] 関連項目

• 加速度センサ
• ジャイロスコープ
• 慣性計測装置

[編集] 外部リンク

慣性センサ用語集