Knautschzonen-Beschleunigungsmesser für die Fahrzeugsicherheit

Was ist ein Beschleunigungsmesser?

Beschleunigungsmesser messen die Beschleunigung oder Vibration eines Geräts oder eines Systems. Physikalisch betrachtet ist der Beschleunigungsmesser nicht mehr als ein Gewicht an einer Feder, die mit einem Gestell verbunden ist. Wird das Gestell bewegt, bleibt die Masse so lange im Ruhezustand, bis die Feder so weit gedehnt ist, dass sie ausreichend Energie auf die Masse ausüben kann, um diese zu bewegen.

Was ist der Unterschied zwischen piezoelektrischen (PE) Beschleunigungsmessern, piezoresistiven (PR) Beschleunigungsmessern und Beschleunigungsmessern mit variabler Kapazität (VC)?
Das Wort „piezo“ kommt vom griechischen Wort „piezein“, was so viel bedeutet wie „drücken“ oder „quetschen“. In diesem Fall bezieht es sich auf eine grundlegende Eigenschaft des Materials: Unter Druck bzw. Krafteinwirkung entwickeln piezoelektrische (PE) Materialien eine elektrische Ladung, und piezoresistive (PR) Materialien erfahren eine Veränderung des Widerstands. Bei Sensoren mit variabler Kapazität (VC) handelt es sich im Grunde um Beschleunigungsmesser, die die Messung der Beschleunigung von Änderungen der Kapazität einer seismischen Masse ableiten, die sich zwischen zwei parallelen Kondensatorplatten bewegt. Die meisten der heutigen Beschleunigungsmesser funktionieren nach diesem Prinzip.

Worauf bezieht sich der Begriff „Dämpfung“ bei piezoresistiven Beschleunigungsmessern?
Durch das Vorhandensein eines schmalen Abstands zwischen zwei großen beweglichen Platten wird Luft verdrängt, was die Bewegung der Masse verlangsamt und damit „abdämpft“. Wird der Abstand nicht korrekt überwacht, kann der piezoresistive Beschleunigungsmesser erheblich unter- oder überdämpft werden. Das Problem des Überdämpfens liegt im Verlust nützlicher Bandbreite des Sensors. Bei unterdämpften Geräten neigt der Beschleunigungsmesser eher zu einer Signalverzerrung und Beschädigungen, wenn er nahe dem Spitzenreaktionswert angeregt wird. So zeigt beispielsweise ein Gerät mit einem Q-Wert von 10 einen 10-mal höheren Resonanzgewinn an, und ein Beschleunigungseingang von 1 g regt die seismische Masse auf 10 g an.