Акселерометр(датчики удару), Теорія
П'єзоелектричний акселерометр вимірює силу, викликану прискоренням рухомої маси. Для перетворення цієї сили вихідний електричний сигнал використовується п'єзоелектричний кристал. Кристал діє не тільки як перетворювач, але і як демпфуюча пружина для маси. На малюнку показано типовий акселерометр (або датчик удару) для автомобіля.
Мал. П'єзоелектричний акселерометр або датчик удару
Кристал збожеволіє у вигляді прошарку між основою датчика і інерційною масою і закріплюється різьбовим з'єднанням. Сили прискорення, що діють на інерційну масу, викликають зміну сили стиснення кристала і, отже, генерують п'єзоелектричну напругу. Коливання, що виникають, демпфуються виключно за рахунок пружності матеріалу кристала. Це означає, що такий датчик матиме яскраво виражену резонансну частоту, причому вона буде дуже високою (понад 50 кГц). На частотах до 15 кГЦ датчик матиме плоску амплітудно-частотну характеристику (АЧХ).
Власна резонансна частота пружної системи описується формулою:
де f - резонансна частота, до - жорсткість пружини (дуже висока в даному випадку), m - маса вантажу (дуже мала в даному випадку).
Коли датчик використовується як датчик детонації у двигуні, він виявлятиме й інші вібрації. Їх потрібно звести до мінімуму, відстежуючи лише «зону детонації» — кілька градусів повороту колінвала до і після мертвої верхньої точки (ВМТ). Небажані сигнали відфільтровуються електрично. Для виявлення сигналу від такого датчика використовується підсилювач з високим вхідним опором. Чутливість автомобільного датчика детонації становить близько 20 мВ/g (g = 9,81 м/сек^2).