SISMÓMETRO Y ACELERÓMETRO

Loading.... (view fulltext now)

Loading....

Loading....

Loading....

Loading....

Texto completo

(1)

modo que al empezar la vibración se registraba el modo que al empezar la vibración se registraba el movimiento en el papel, constituyendo esta movimiento en el papel, constituyendo esta representación gráfica el denominado sismograma. representación gráfica el denominado sismograma.

Los modernos sismómetros de banda ancha (llamados así por

Los modernos sismómetros de banda ancha (llamados así por la capacidad de registro la capacidad de registro en un anchoen un ancho rango de

rango de frecuencias) consisten de una pequeña ‘masa dfrecuencias) consisten de una pequeña ‘masa de prueba’, confinada por fuerzase prueba’, confinada por fuerzas eléctricas, manejada por electrónica sofisticada. Cuando la Tierra se mueve, electrónicamente se eléctricas, manejada por electrónica sofisticada. Cuando la Tierra se mueve, electrónicamente se trata de mantener la masa fija a través de la

trata de mantener la masa fija a través de la retroalimentación del circuito. La cantidad deretroalimentación del circuito. La cantidad de fuerzafuerza necesaria para conseguir esto es entonces registrada.

necesaria para conseguir esto es entonces registrada. La salida

La salida de los acelerómetros es de los acelerómetros es unauna tensióntensión proporcional a proporcional a la aceleración del la aceleración del suelo (recordandosuelo (recordando F=ma de Newton), mientras que los sismómetros usan un circuito integrado para lograr una salida F=ma de Newton), mientras que los sismómetros usan un circuito integrado para lograr una salida que es proporcional a la velocidad del suelo.

que es proporcional a la velocidad del suelo.

Los sismómetros espaciados en un arreglo pueden ser usados para localizar a precisión, en tres Los sismómetros espaciados en un arreglo pueden ser usados para localizar a precisión, en tres dimensiones, la fuente del terremoto, usando el tiempo que toma a las ondas sísmicas propagarse dimensiones, la fuente del terremoto, usando el tiempo que toma a las ondas sísmicas propagarse hacia fuera desde el

hacia fuera desde el epicentro, el punto de la ruptura de la falla. Los sismógrafos son tambiénepicentro, el punto de la ruptura de la falla. Los sismógrafos son también usados para detectar explosiones de pruebas nucleares. Al estudiar las ondas sísmicas, los usados para detectar explosiones de pruebas nucleares. Al estudiar las ondas sísmicas, los geólogos pueden también hacer mapas del interior

geólogos pueden también hacer mapas del interior de la Tierra.de la Tierra.

Cuando ocurre un terremoto, los sismógrafos que se encuentran cerca del epicentro son capaces Cuando ocurre un terremoto, los sismógrafos que se encuentran cerca del epicentro son capaces de registrar las

de registrar las ondas S y las P, pero del otro lado de la Tierra sólo pueden registrarse las ondas P.ondas S y las P, pero del otro lado de la Tierra sólo pueden registrarse las ondas P. Los sensores usados en l

Los sensores usados en los sismómetros de Tierra son os sismómetros de Tierra son los llamadoslos llamados geófonos.geófonos.

 ACELERÓMETROS  ACELERÓMETROS

El

El acacelelererómómetetroro eses cucualalququieierr ininststrurumementntoo dedeststininadado o aa medir

medir aceleraciones. Esto aceleraciones. Esto no es necesariamente no es necesariamente la mismala misma que la aceleración de coordenadas (cambio de la que la aceleración de coordenadas (cambio de la velocidad del dispositivo en el espacio), sino que es el velocidad del dispositivo en el espacio), sino que es el tipo de aceleración asociadas con el fenómeno de peso tipo de aceleración asociadas con el fenómeno de peso

(2)
(3)

experimentada por una masa de prueba que se encuentra en el marco de referencia del experimentada por una masa de prueba que se encuentra en el marco de referencia del dispositivo. Un ejemplo en el que este tipo de aceleraciones son diferentes es cuando un dispositivo. Un ejemplo en el que este tipo de aceleraciones son diferentes es cuando un acelerómetro medirá un valor sentado

acelerómetro medirá un valor sentado en el suelo, yaen el suelo, ya que las masas tienen un que las masas tienen un peso, a pesar depeso, a pesar de que no hay cambio de velocidad. Sin embargo, un acelerómetro en caída gravitacional libre hacia que no hay cambio de velocidad. Sin embargo, un acelerómetro en caída gravitacional libre hacia el centro de la Tierra medirá un valor de cero, ya que, a pesar de que su velocidad es cada vez el centro de la Tierra medirá un valor de cero, ya que, a pesar de que su velocidad es cada vez mayor, está en un marco

mayor, está en un marco de referencia en el que no tiene pesde referencia en el que no tiene peso.o.

TIPOS DE ACELERÓMETROS.

TIPOS DE ACELERÓMETROS.

Los métodos para medir la acele

Los métodos para medir la aceleración son muy variados por lo que sólo vamos aración son muy variados por lo que sólo vamos a mencionar algunos de ellos:

mencionar algunos de ellos:

Acelerómetros mecánicos

Acelerómetros mecánicos

::

Emplea

Emplean una masa in una masa inerte y resornerte y resortes elásttes elásticos.icos. EnEn este tipo de aceeste tipo de acelerómetlerómetroro los camblos cambios se midios se midenen con galgasextensiométricos,

con galgasextensiométricos, incluyendo incluyendo sistemassistemas de ade amortiguación que mortiguación que evitan laevitan la propia oscilación.propia oscilación. Otros sistemas emplean sistemas rotativos

Otros sistemas emplean sistemas rotativos desequilibrados que originan desequilibrados que originan movimientos oscilatoriosmovimientos oscilatorios cuando están

cuando están sometidos a sometidos a aceleraciónaceleración (servoacelerómetros) o (servoacelerómetros) o detectan el detectan el desplazamientodesplazamiento de unde unaa masa inerte mediante

masa inerte mediante cambios en la cambios en la transferencia de calortransferencia de calor (acelerómetros térmicos).(acelerómetros térmicos).

acelerometros capacitivos:

acelerometros capacitivos:

Modifican la posición relativa de las placas de un microcondensador cuando está sometido a Modifican la posición relativa de las placas de un microcondensador cuando está sometido a aceleración. El movimiento paralelo de una de las placas del condensador hace variar su aceleración. El movimiento paralelo de una de las placas del condensador hace variar su capacidad. Los acelerómetros capacitivos basan su funcionamiento en la variación de la capacidad capacidad. Los acelerómetros capacitivos basan su funcionamiento en la variación de la capacidad entre dos o más conductores entre los qu

entre dos o más conductores entre los que see se encuentra un dieléctrico, en respuesta a la variaciencuentra un dieléctrico, en respuesta a la variaciónón de la aceleración.

de la aceleración.

Los sensores capacitivos en forma de circuito integrado en un chip de silicio se emplean para la Los sensores capacitivos en forma de circuito integrado en un chip de silicio se emplean para la medida de la aceleración. Su integración en silicio permite reducir los problemas derivados de la medida de la aceleración. Su integración en silicio permite reducir los problemas derivados de la temperatura, humedad, capacidades parásitas, terminales, alta impedancia de entrada,

temperatura, humedad, capacidades parásitas, terminales, alta impedancia de entrada, etc.etc.

Cuando se observa el sensor micromecanizado parece una "H". Los delgados y largos brazos de la Cuando se observa el sensor micromecanizado parece una "H". Los delgados y largos brazos de la "H" están fijos al substrato. Los otros elementos están libres para moverse, lo forman una serie de "H" están fijos al substrato. Los otros elementos están libres para moverse, lo forman una serie de filamentos finos, con una masa central, cada uno actúa como una placa de un condensador filamentos finos, con una masa central, cada uno actúa como una placa de un condensador variable, de placas paralelo.

variable, de placas paralelo.

Acelerómetros piezoeléctricos

Acelerómetros piezoeléctricos

: su : su funcifuncionamionamiento ento se base basa en sa en el efel efectoecto piezopiezoeléctrieléctricoco y soy son,n, probablemente, de los más usad

probablemente, de los más usados en la medida deos en la medida de vibraciones. Su principal invibraciones. Su principal inconveniente radicaconveniente radica en su frecuencia máxima

en su frecuencia máxima dede trabajo y en la itrabajo y en la incapacidad de mantener un ncapacidad de mantener un nivel permanente denivel permanente de salid

salida antea ante una entrada contuna entrada continua.inua.

Acelerómetros micromecánicos (MEMS

(4)

Micro-Electro-Mechanical-acelerómetros de efecto hall

acelerómetros de efecto hall

.-.- UtiliUtilizan una mazan una masa sísmsa sísmica dondica donde se coloca un ime se coloca un imán y de unán y de un sensosensorr de

de efecto Hefecto Hallall queque detectdetecta camba cambios en ios en el campel campo magno magnéticoético

acelerómetros de condensador

acelerómetros de condensador

.-.- MiMideden n el el ccamambibio o de de ccapapaciacidadad d eleléctéctririca ca ddee un

un condencondensadorsador medianmediante una masa síste una masa sísmica situmica situada entre las plada entre las placas del miacas del mismo, que alsmo, que al movermoversese hace cambiar la corriente que circula entre las placas del capacitor.

hace cambiar la corriente que circula entre las placas del capacitor.

acelerómetros piezoresistivos

acelerómetros piezoresistivos

Un acelerómetro piezo-resistivo a diferencia de uno Un acelerómetro piezo-resistivo a diferencia de uno piezo-eléctrico utiliza

piezo-eléctrico utiliza unun sustrato en sustrato en vez de un vez de un cristalcristal

piezo-piezo-eléctrieléctrico, en esta tco, en esta tecnolecnologíaogía las fulas fuerzas querzas quee ejerce

ejerce la masa sobre la masa sobre el sustrato varían el sustrato varían su resistencia,su resistencia, que f

que forma paorma parte de urte de un circun circuito quito quee medianmediante unte un puente de Whetstone mide la intensidad de la puente de Whetstone mide la intensidad de la corriente. La v

corriente. La ventaja deentaja de esta tecnología esta tecnología respecto a respecto a lala piezo-eléctrica es que pueden medir aceleraciones piezo-eléctrica es que pueden medir aceleraciones hasta

hasta cero Hz de frecucero Hz de frecuenciaencia..

Acelerómetros Térmicos

Acelerómetros Térmicos

Se trata de un

Se trata de un nuevo acelerómetro basado en nuevo acelerómetro basado en la convección termal. la convección termal. Este tipoEste tipo de acelerómetrode acelerómetro posee un dis

posee un diseño de tecnología eño de tecnología MENS muy simple MENS muy simple y práctico al y práctico al mismomismo tiempo; simplementtiempo; simplementee utilizando

utilizando un sustrato un sustrato de silicio de silicio en el en el cual se hcual se hace un ace un hueco parahueco para meter una pmeter una pequeña resistenciaequeña resistencia que hace de calentad

que hace de calentador, con dos termopaor, con dos termopares4res4 en losen los extremoextremos. Con esta estructurs. Con esta estructura conseguia conseguimosmos que se forme una cavidad

que se forme una cavidad de airede aire caliente, llamamos burbucaliente, llamamos burbuja, sobre los termopares.ja, sobre los termopares. La principal característica de estos di

La principal característica de estos dispositivos es quspositivos es que tienen sólo un elementoe tienen sólo un elemento móvil, la burbujamóvil, la burbuja dimin

diminuta de aire calientuta de aire caliente, herméticae, herméticamente selladmente sellado dentro de unao dentro de una cavidcavidad existenad existente en elte en el encapsulado del

encapsulado del sensor. Cuando usensor. Cuando una fuerza externa como elna fuerza externa como el movimiento, la movimiento, la inclinación, o linclinación, o laa vibración es aplicada,

vibración es aplicada, la burbuja de aire calila burbuja de aire caliente seente se mueve de una forma anámueve de una forma análoga al mismo. Elloga al mismo. El cambio de estado dentro

cambio de estado dentro de la cavidad delde la cavidad del integrado, produce un voltaje qintegrado, produce un voltaje que es función de lue es función de laa diferencia de temperatura

diferencia de temperatura y que trasy que tras serser amplificado, condamplificado, condicionado, se pricionado, se proporciona como saloporciona como salida elida el valor de un volta

valor de un voltajeje absolabsoluto.uto.

Para el diseño de estos

Para el diseño de estos acelerómetros debemos crear una zanja en acelerómetros debemos crear una zanja en lala superficie del silicio qusuperficie del silicio quee conforma el

conforma el sustrato del sustrato del sensor. Colocamos sensor. Colocamos un calentador,un calentador, resistenciaresistencia de silicide silicio, suspendido, suspendida en a en elel centro de la zanja generada. Colocam

centro de la zanja generada. Colocamos dosos dos termopares a ambos lados termopares a ambos lados del calentador de formadel calentador de forma que queden simétricos resp

(5)

acelerometros de galgas extensometricas:

acelerometros de galgas extensometricas:

Este tipo de acelerometros con una o mas galgas extesometricas hacen de puente entre la carcasa Este tipo de acelerometros con una o mas galgas extesometricas hacen de puente entre la carcasa del instrumento y la masa inersial, la aceleracion produce una deformacion de la galga, que se del instrumento y la masa inersial, la aceleracion produce una deformacion de la galga, que se traduce en una variacion de corriente detectada por un puente de wheadstone, laaceleracion es traduce en una variacion de corriente detectada por un puente de wheadstone, laaceleracion es directamente proporcional a la aceleracion aplicada al acelerometro. al igual que en el directamente proporcional a la aceleracion aplicada al acelerometro. al igual que en el piezoresistivo la respuesta de frecuencia llega hasta cero hertz.

Figure

Actualización...

Referencias

Actualización...

Related subjects :