تشرح هذه المقالة ما هي مقاييس التسارع وما هي استخدامها. ستتمكن أيضًا من معرفة الأنواع المختلفة لمقاييس التسارع والتطبيقات الرئيسية لمقياس التسارع.
ما هو مقياس التسارع؟
مقياس التسارع هو أداة تقيس التسارع. ببساطة، مقياس التسارع هو جهاز استشعار يستخدم لتحديد التسارع الذي يشعر به الجسم.
بعض مقاييس التسارع قادرة على قياس ليس فقط التسارع الخطي للجسم في المحاور X وY وZ، ولكن أيضًا التسارع الزاوي. وبالتالي فهي تجعل من الممكن تحديد اتجاه الجسم.
تذكر أن التسارع يتم تعريفه على أنه تغير في السرعة بمرور الوقت، لذا فإن مقياس التسارع يقيس فعليًا كيفية تغير السرعة.
أنواع أجهزة قياس التسارع
الأنواع المختلفة لمقاييس التسارع هي:
- مقياس التسارع الميكانيكي – نوع من مقاييس التسارع يقيس التسارع باستخدام النوابض ومقاييس الضغط. يعتمد على قانون نيوتن الثاني لحساب التسارع.
- مقياس التسارع السعوي – مقياس تسارع يحدد التسارع عن طريق قياس حركة طبقاته السعوية الداخلية.
- مقياس التسارع الكهرضغطي – نوع من أجهزة قياس التسارع يتعلق بالتأثير الكهرضغطي. عندما تتشوه البلورة الكهرضغطية، يظهر فرق الجهد متناسبًا مع القوة المطبقة، لذلك يمكن حساب التسارع بناءً على قيمة الجهد.
- مقياس التسارع الانضغاطي – هذا النوع من مقاييس التسارع يشبه مقياس التسارع الكهرضغطي. تتغير مقاومة بعض المواد عند تطبيق جهد كهربائي، وبالتالي يتحول التغير في المقاومة إلى إشارة كهربائية وبهذه المعلومات يمكن قياس التسارع.
- مقياس تسارع تأثير هول – يكتشف مستشعر تأثير هول التغيرات المغناطيسية في مغناطيس مقياس التسارع.
كيف يعمل مقياس التسارع
بشكل عام، يعتمد تشغيل مقياس التسارع على قياس التسارع في كل محور من المحاور الثلاثة (X، Y، Z). وبهذه الطريقة يمكن تحديد التسارع الكلي للجسم.
منطقيًا، يستخدم كل نوع من أجهزة قياس التسارع طريقة مختلفة للقياس. لكن عادةً ما تستخدم مقاييس التسارع آلية زنبركية أو أجهزة استشعار كهربائية لقياس التسارع في كل محور. لمعرفة كيفية عمل كل نوع من أجهزة قياس التسارع، يمكنك مراجعة القسم أعلاه.
بالإضافة إلى ذلك، إذا واجه الجسم تسارعًا في الاتجاه المعاكس للمستشعر، فسيقوم مقياس التسارع بقياس التسارع كقيمة سلبية. لكن إذا كان التسارع في نفس اتجاه المستشعر، فسيكون موجبًا.
تطبيقات مقياس التسارع
مقياس التسارع هو جهاز له تطبيقات عديدة ومختلفة جدًا، نوضح بعضها أدناه:
- في الهندسة، مقياس التسارع له العديد من الاستخدامات. على سبيل المثال، يمكن استخدام مقياس التسارع لقياس تسارع السيارة. وبالمثل، يُستخدم مقياس التسارع أيضًا لتحديد اهتزاز الآلة أو في عمليات التحكم.
- تُستخدم مقاييس التسارع أيضًا في علم الأحياء لإجراء التجارب. على سبيل المثال، يمكن استخدام مقياس التسارع لحساب السعرات الحرارية التي ينفقها الحيوان عندما يطير أو يركض.
- يمكن أن يحتوي مقياس التسارع أيضًا على تطبيقات تتعلق بالطب أو الصحة. لذلك، هناك أجهزة كهربائية تقيس السرعة والمسافة التي يقطعها العداء باستخدام مقياس التسارع.
- في دراسة الهياكل، يكون لمقياس التسارع استخدامات عديدة، لأنه يسمح بقياس تأثير الاصطدامات وأنواع معينة من الأحمال التي يصعب تحديدها، مثل حمل الرياح.
- حاليًا، تحتوي الهواتف المحمولة الذكية عمومًا على مقياس تسارع مدمج لتتمكن من إجراء العمليات الحسابية المتعلقة بحركة الهاتف الذكي.
مقياس التسارع والجيروسكوب
أخيرًا، سنرى كيف تختلف مقاييس التسارع والجيروسكوبات، حيث أنهما نوعان من أدوات القياس التي تكمل بعضها البعض بشكل جيد للغاية.
الجيروسكوب هو أداة ميكانيكية تقيس الاتجاه المكاني للجهاز. بالإضافة إلى ذلك، تتيح لك الجيروسكوبات حساب سرعة دوران الجسم.
الفرق بين مقياس التسارع والجيروسكوب هو أن مقياس التسارع يقيس التسارع الخطي للجسم، بينما يقيس الجيروسكوب اتجاه الجسم ودورانه.
ولهذا السبب غالبًا ما يتم استخدام المعلومات التي يتم التقاطها بواسطة هذين النوعين من أجهزة الاستشعار لإجراء الحسابات، حيث أنهما يكملان بعضهما البعض بشكل جيد للغاية. على سبيل المثال، تحتوي الهواتف المحمولة عادةً على مقياس تسارع وجيروسكوب.
لمعرفة المزيد عن الجيروسكوب اضغط على الرابط التالي: