L'accelerometro è un sensore inerziale, in grado di misurare l'accelerazione lineare dovuta alla gravità. Può essere ampiamente utilizzato nel rilevamento delle vibrazioni, nel controllo dell'assetto, negli allarmi di sicurezza, nelle applicazioni consumer, nel riconoscimento del movimento e nella registrazione dello stato.

Esistono molti tipi di sensori di accelerazione, come i sensori di accelerazione piezoresistivi, i sensori di accelerazione flessibili, gli accelerometri a levitazione idromagnetica, gli accelerometri capacitivi al quarzo, gli accelerometri MEMS ecc.

I sensori di accelerazione sono divisi in tipi ad anello aperto e ad anello chiuso. Generalmente, i sensori ad anello aperto hanno indicatori tecnici inferiori rispetto ai sensori ad anello chiuso. Gli indicatori tecnici sono relativamente alti.

Pertanto, considerando solo gli indicatori tecnici, prevediamo di utilizzare sensori ad anello chiuso. Di seguito si analizzano e confrontano i vantaggi e gli svantaggi prestazionali dell'accelerometro a levitazione magnetica liquida, dell'accelerometro capacitivo al quarzo e dell'accelerometro MEMS.

1.Accelerometro a levitazione magnetica liquida

L'accelerometro a levitazione magnetica liquida è un accelerometro ampiamente utilizzato nei primi strumenti MWD. È un accelerometro a pendolo basato su un accelerometro a pendolo flottante liquido con controllo di centraggio a levitazione magnetica tridimensionale. La centraggio a sospensione magnetica riduce ulteriormente la coppia di interferenza che agisce sull'assieme del pendolo flottante e fa sì che l'asse di uscita abbia una direzione molto stabile e riduce varie coppie di interferenza casuali. I suoi principali vantaggi sono la buona resistenza alle vibrazioni, la resistenza agli urti e la resistenza alle alte temperature; lo svantaggio è che richiede molto tempo per raggiungere il normale funzionamento e ha scarse caratteristiche di temperatura. È adatto a tutti i tipi di sistemi di navigazione inerziale di alta precisione, bussole a piattaforma e satelliti, sistemi di controllo di volo di veicoli spaziali.

2. Accelerometro capacitivo al quarzo

Accelerometro capacitivo al quarzo è un dispositivo sensibile all'accelerazione sviluppato per la navigazione. Lo strumento utilizza le proprietà piezoelettriche del cristallo di quarzo stesso per eccitare la trave rigida come elemento risonante. Il materiale del cristallo di quarzo ha una buona stabilità meccanica ed elimina il fenomeno di creep che è comune nei risonatori metallici. Il suo vantaggio è l'alta precisione, la buona stabilità, la resistenza alle alte temperature e le buone caratteristiche di temperatura; ma il tipo aerospaziale ha una scarsa resistenza agli urti, perché dopo che il perno limite è stato aggiunto all'accelerazione civile, la sua resistenza alle vibrazioni e la resistenza agli urti sono notevolmente migliorate, ed è ora anche uno strumento di perforazione che utilizza l'accelerometro.

3. Accelerometro MEMS

L'accelerometro MEMS è un nuovo tipo di accelerometro sviluppato negli ultimi anni. Utilizza una trave vibrante come sensore di accelerazione. La trave vibrante è realizzata in silicio o materiale di cristallo di quarzo e vibra a una frequenza di risonanza per mezzo di un'azione elettrostatica o piezoelettrica. La trave a doppia estremità vibra in modalità di azionamento a vibrazione. Quando la forza inerziale formata dall'accelerazione viene aggiunta alla trave, l'accelerazione in ingresso causerà la variazione della tensione della trave vibrante, in modo che la frequenza di risonanza della trave vibrante cambierà, la frequenza di risonanza di una trave vibrante aumenterà e la frequenza di risonanza dell'altra trave vibrante diminuirà, attraverso l'elaborazione del segnale, la sua frequenza differenziale corrisponde alla dimensione dell'accelerazione in ingresso. A causa dei fattori di struttura e processo di produzione, le sue caratteristiche più importanti sono le dimensioni ridotte, la resistenza alle vibrazioni, la resistenza agli urti e la resistenza alle alte temperature. Lo svantaggio sono le scarse caratteristiche di temperatura.

L'accelerometro MEMS può essere ampiamente utilizzato nel rilevamento delle vibrazioni, nel controllo dell'assetto, negli allarmi di sicurezza, nelle applicazioni consumer, nel riconoscimento del movimento e nella registrazione dello stato. Gli accelerometri MEMS sono combinati con giroscopi MEMS e magnetometri per creare IMU MEMS (unità di misura inerziale)