Les différences entre l'accéléromètre au quartz et l'accéléromètre MEMS

Dans le domaine de l'industrie moderne et de la science et de la technologie, les accéléromètres, en tant que capteur important, sont largement utilisés dans l'aérospatiale, les systèmes de navigation,contrôle des véhicules et automatisation industrielle et autres domainesAvec le développement de la technologie, il existe de nombreux types d'accéléromètres sur le marché, dont les accéléromètres à quartz et les accéléromètres MEMS sont les plus courants.Quelle est la différence entre ces deux accéléromètres?

1、Accéléromètres à quartzsont basées sur les propriétés piézoélectriques des cristaux de quartz.Des charges piézoélectriques sont générées à l'intérieur du cristal qui sont proportionnelles à l'accélération, et la magnitude de l'accélération est déterminée en mesurant ces charges.

Les accéléromètres à quartz sont connus pour leur précision, leur stabilité et leur fiabilité supérieures et sont préférés pour des applications de haute précision telles que l'aérospatiale, la défense,systèmes de surveillance sismique et de navigation par inertieContrairement aux accéléromètres MEMS, les accéléromètres à quartz ont un bruit extrêmement faible, une résolution extrêmement élevée et peuvent mesurer avec précision les accélérations jusqu'à des niveaux minuscules.

2、Accéléromètres MEMSsont fabriqués à l'aide de la technologie MEMS. Ils sont généralement constitués d'un petit bloc de masse mobile et d'électrodes fixes, et l'accélération provoque le déplacement du bloc de masse,qui provoque une modification de la capacité ou de la résistance, puis mesure l'accélération.

L'un des principaux avantages des accéléromètres MEMS est leur petite taille, ce qui les rend idéaux pour les applications où la taille et le poids les exigent, telles que l'électronique grand public, les appareils mobiles,et les applications de l'Internet des objetsEn outre, les accéléromètres MEMS ont une sensibilité élevée et une large plage dynamique, permettant une détection précise des petites et des grandes accélérations.

3、 Application principale

①Accéléromètres à quartz

• Navigation par satellite et contrôle de l'attitude

Les satellites de communication dans l'espace nécessitent un contrôle d'attitude précis pour s'assurer que l'antenne est toujours pointée vers la Terre pour obtenir une communication stable.Les accéléromètres à quartz permettent de mesurer l'accélération avec une grande précision, ce qui aide les satellites à ajuster leur position et à maintenir une orbite et une orientation stables..

• Surveillance dynamique de la plateforme de forage pétrolier

Lors de l'exploitation de plateformes de forage pétrolier en mer, il est nécessaire de surveiller en temps réel la vibration et l'inclinaison de la plateforme afin d'assurer la sécurité structurelle de celle-ci.Les accéléromètres à quartz peuvent être installés sur les parties clés de la plate-forme pour mesurer avec précision les petits changements d'accélération, détecter à temps les éventuels problèmes structurels et prévenir les accidents.

• Navigation sous-marine

Lorsque les sous-marins naviguent sous l'eau, ils doivent compter sur des systèmes de navigation par inertie pour une navigation précise sans révéler leur position.Les accéléromètres à quartz peuvent fournir des données d'accélération précises, combiné avec des capteurs tels queautres appareils de traitement des gaz, pour aider le sous-marin à calculer la position et la direction actuelles, ce qui garantit que le sous-marin peut effectuer la tâche en toute sécurité et avec précision.

②Accéléromètres MEMS

•  Détection d'attitude par smartphone

Les téléphones intelligents doivent ajuster automatiquement l'orientation de l'écran en fonction de la posture de l'utilisateur.l'accéléromètre MEMS est capable de détecter le changement en temps réel et d'instruire le système à régler l'orientation de l'écranEn outre, dans les applications de jeu, les accéléromètres MEMS sont également utilisés pour détecter l'inclinaison et le tremblement du téléphone, offrant une expérience de jeu plus immersive.

• Contrôle électronique de la stabilité automobile (ESC)

Lors de la conduite du véhicule, si une direction d'urgence ou une route mouillée provoquent un glissement de la roue,le système ESC de la voiture s'appuiera sur l'accéléromètre MEMS pour détecter l'accélération et les changements d'attitude du véhicule, régler en temps opportun la force de freinage et la puissance du moteur et maintenir la stabilité du véhicule.

• Surveillance de la santé

Les accéléromètres MEMS sont utilisés pour détecter les données de santé telles que l'état de mouvement de l'utilisateur, le nombre de pas et la qualité du sommeil.La faible consommation d'énergie et la haute précision en font le capteur principal pour réaliser une variété de fonctions de surveillance de la santé .

4、Les mérites et les démérites

①Accéléromètres à quartz ¥ Mérites

• Haute précision: il est généralement capable de fournir une mesure d'accélération très précise et fiable avec une erreur minimale, ce qui convient aux applications nécessitant une précision de mesure extrêmement stricte,comme la navigation de haute précision, la recherche scientifique, etc.

Par exemple, dans les systèmes de navigation par satellite, la grande précision des accéléromètres à quartz permet de déterminer plus précisément la position et l'attitude des satellites.

• Excellente stabilité: Il a une bonne stabilité à long terme et n'est pas facilement affecté par les changements environnementaux (tels que la température, l'humidité, la pression, etc.) et la cohérence des résultats de mesure est élevée.Cela le rend fiable dans les projets de surveillance géologique qui nécessitent des mesures stables sur de longues périodes., avec de faibles écarts.

• Plage dynamique élevée: La capacité de mesurer une large gamme de changements d'accélération, de très petite accélération à grande accélération d'impact, peut être mesurée avec précision.les changements d'accélération peuvent être capturés avec précision, qu'il s'agisse d'un vol de routine ou d'une manœuvre violente.

Accéléromètres à quartz ∆Démérites

• Coût élevé:En raison de son procédé de fabrication complexe et des matériaux spéciaux utilisés, il entraîne des coûts de production élevés, ce qui limite son utilisation généralisée dans certaines applications coûteuses.

Par exemple, dans l'électronique grand public, les accéléromètres à quartz ne sont souvent pas préférés en raison de facteurs de coût.

• Taille plus grande et poids plus lourd:Comparés aux accéléromètres MEMS, leur plus grande taille et leur poids les rendent moins adaptés aux applications avec des limitations d'espace et de poids, telles que les petits drones ou les appareils portables.

Pour les appareils tels que les smartphones qui ont des conceptions minces et légères, la taille et le poids des accéléromètres à quartz peuvent constituer un obstacle.

• Consommation d'énergie relativement élevée:Dans certaines applications alimentées par batterie, elle peut avoir une certaine incidence sur la durée de vie de la batterie de l'appareil.

Par exemple, dans certains appareils de mesure portables qui doivent fonctionner pendant une longue période, une consommation d'énergie plus élevée peut nécessiter une batterie de plus grande capacité ou une recharge plus fréquente.

②Accéléromètres MEMS¢Mérits

• Petite taille, léger:En raison du processus de fabrication du MEMS, son volume peut être très petit, léger, facile à intégrer dans une variété d'équipements compacts.

Comme dans les smartphones modernes, les accéléromètres MEMS peuvent réaliser une variété de fonctions sans ajouter trop de volume et de poids.

• Faible coût:Convient pour la production de masse, il peut réduire le coût des appareils individuels, ce qui lui confère un avantage en termes de coûts dans l'électronique grand public et les applications industrielles à grande échelle.

Largement utilisé dans une variété de dispositifs IOT à faible coût et d'électronique grand public.

• Faible consommation d'énergie:Pour les appareils alimentés par batterie, il peut effectivement prolonger la durée de vie de la batterie, ce qui la rend plus attrayante dans les applications portables et sans fil.

Par exemple, dans les réseaux de capteurs sans fil, les accéléromètres MEMS à faible puissance aident à prolonger le temps de fonctionnement des nœuds.

Accéléromètres MEMS¢Démérits

• Précision relativement faible: Bien qu'il puisse répondre aux besoins de la plupart des applications générales, il peut ne pas être en mesure de répondre aux exigences dans certains cas où la précision est très élevée,comme les instruments scientifiques haut de gamme ou les mesures industrielles de précision.

Dans les systèmes de navigation inertielle de haute précision, des accéléromètres à quartz plus précis peuvent être nécessaires pour assurer la précision de la navigation.

• Sensibilité à la température: Ses performances peuvent être fortement affectées par les variations de température, ce qui entraîne des écarts dans les résultats de mesure, et une compensation de température est nécessaire pour améliorer la précision des mesures.

Dans les appareils qui fonctionnent à l'extérieur dans des environnements à température extrême, les caractéristiques de température des accéléromètres MEMS peuvent affecter les résultats de mesure.

• Résistance aux chocs limitée:Une dégradation ou un dommage des performances peuvent survenir lorsqu'elles sont soumises à des chocs ou vibrations importants.

Dans la surveillance des chocs de certaines machines industrielles, il peut ne pas être aussi durable que les accéléromètres à quartz.