مقایسه سنسورهای شتابنگاری MEMS با سنسورهای تعادل نیرویی
مقایسه سنسورهای شتابنگاری MEMS با سنسورهای تعادل نیرویی
چنانچه بخواهیم تفاوت دو نوع شتابنگار MEMS و Force Balance را بطور اختصار بیان نماییم میتوانیم از دو جنبه این تفاوت را بیان کنیم:
- از منظر تابع پاسخ، سنسورهای Force Balance دارای محدوده وسیعی از پاسخ نمیباشند. بعنوان مثال در شکل زیر تابع پاسخ سنسورهای شتابنگاری CMG-5TD تولیدی شرکت گورالپ انگلستان نشان داده شده اس). همانطور که از این شکل مشخص است، طیف دامنه فوریه تا فرکانس 80 هرتز مسطح میباشد. طیف فاز فوریه نیز تا فرکانس 7 هرتز رفتاری خطی دارد.. بنابراین گرچه فرکانس نمونه برداری این سنسورها تا 1000 هرتز نیز میباشد اما حداکثر محدوده قابل استفاده تا فرکانس زیر 80 هرتز میباشد. مشکل دیگر سنسورهای Force Balance عدم ثبت ارتعاشات با فرکانس صفر (DC) میباشد. این مشکل باعث گردیده تا در ثبت جنبش نیرومند زمین در میدان نزدیک گسل که زمین دستخوش جابجایی ماندگار میگردد، امکان ثبت جابجایی ماندگار تجربه شده توسط این نوع شتابنگارها فراهم نگردد. لازم به ذکر است موضوع تخمین جابجایی ماندگار زمین از روی نگاشتهای شتاب ثبت شده توسط دستگاههای Force Balance هنوز در زمره موضوعات تحقیقاتی باز در دنیا میباشد.
در خصوص سنسورهای MEMS، دامنه فرکانسی ثبت ارتعاشات بسیار وسیع است. در سنسورهای ADXL203 شرکت Analog Device این دامنه برابر 2500 هرتز با فرکانس روزنانس 5500 هرتز میباشد. همچنین این سنسورهای قابلیت اندازهگیری شتاب g (فرکانس صفر) را نیز دارا میباشند. به این دلیل اگر هدف ثبت دامنه وسیعی از فرکانسها باشد، بطور قطع سنسورهای MEMS نسبت به سنسورهای Force Balance ارجحیت دارند.
پاسخ فرکانسی شتابنگارهای CMG-5TD شرکت گورلپ انگلستان، (بالا) طیف دامنه فوریه، (پایین) طیف فاز فوریه
- از منظر سطح نوفه دستگاهی، سنسورهای Force Balance به دلیل جرم بالای بکار رفته در ساخت سنسور دارای سطح نوفه دستگاهی پایینتری در مقایسه با سنسورهای MEMS میباشند. از این رو دامنه دینامیکی سنسورهای شتابنگاری Force Balance معمولا بالای ۱۳۰ دسیبل میباشد. بنابراین اگر هدف ثبت ارتعاشات بسیار خفیف (weak motion) از قبیل ارتعاشات سازه در برابر ارتعاشات محیطی میباشد، حتما لازم است تا از سنسورهای Force Balance استفاده شود.