Tecnologias de deteção utilizadas em acelerómetros

O Efeito Piezoelétrico é uma propriedade inerente ou induzida de certos cristais. À medida que o cristal sofre tensão devido à força aplicada, iões negativos e positivos acumulam-se nas superfícies opostas do cristal. A quantidade de carga acumulada é diretamente proporcional à força aplicada. Os sensores piezoeléctricos libertam esta carga através de um amplificador para medir a amplitude da carga. A geometria do sensor determina os parâmetros físicos (normalmente força, pressão ou aceleração) aos quais o cristal é sensível.

Os acelerómetros piezoeléctricos utilizam cristais de quartzo naturais ou cerâmicas policristalinas artificiais como elementos sensores. Uma massa de prova é acoplada ao cristal e a saída é gerada quando uma força é imposta sobre o cristal durante a aceleração. Esta força causa tensão no cristal, que gera então uma carga eléctrica relativa à força aplicada - o efeito piezoelétrico. A quantidade de força é proporcional à aceleração aplicada, conforme regido pela lei do movimento de Newton F=ma. Os acelerómetros piezoeléctricos não podem medir acelerações constantes porque são inerentemente acoplados a corrente alternada, no entanto, são tipicamente a escolha mais versátil e económica para medir acelerações transitórias e periódicas rápidas.

Os acelerómetros piezoresistivos podem ser fabricados a partir de extensómetros metálicos, silício piezoresistivo ou como um dispositivo MEMS. Nestes modelos, o material resistivo é normalmente ligado a uma viga cantilever que sofre flexão sob a influência da aceleração. Esta flexão provoca a deformação da resistência, levando a uma alteração da sua resistência. As resistências são normalmente configuradas num circuito de ponte de Wheatstone, que fornece uma alteração na tensão de saída que é proporcional à aceleração. Os acelerómetros piezoresistivos são capazes de medir acelerações constantes, transitórias e periódicas.

Os acelerómetros capacitivos utilizam as propriedades de um condensador de placas opostas para o qual a distância entre as placas varia proporcionalmente à aceleração aplicada, alterando assim a capacitância. Esta variável é utilizada num circuito para fornecer um sinal de tensão que é proporcional à aceleração. Os acelerómetros capacitivos são capazes de medir uma aceleração constante, bem como uma aceleração transitória lenta e periódica.