Датчик для самолетов, роботов, людей и животных: в ЛЭТИ представили уникальный акселерометр

Электронный датчик, которому не нужна батарейка представили в университете ЛЭТИ. Речь про акселерометр — прибор, который определяет наклон и скорость объекта. Устройство сообщает цифровые показатели без электропитания.

Маленькая кварцевая пластина. Очень чувствительна к земной гравитации. При наклоне или движении с ускорением она реагирует изменением своей структуры. Эту микродеформацию давно и успешно научились считывать и даже измерять. Кварцевые акселерометры применяют в авиации, робототехнике, медицине и спорте. Однако для преобразования и расчёта сигнала требуется процессор, а значит электропитание. В ЛЭТИ вынесли аппаратную часть в отдельное устройство. Сам датчик получает от прибора только радиосигнал.

«Антенна преобразует радиосигнал в электрическую форму, а дальше эти концентрические электродики, которые мы нанесли на пластину, преобразуют уже электрический сигнал в акустический и обратно», — рассказал заведующий кафедрой прикладной механики и инженерной графики, доцент кафедры лазерных измерительных и навигационных систем СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Александр Кукаев.

Нехитрая цепь преобразований сигнала позволяет пускать по маленькой кварцевой пластине акустические волны определённый длины. Они не слышны для человеческого уха. Однако их прохождение по пластине может сообщить много интересного о её положении.

«В материале возникают внутренние механические напряжения, под действием ускорения, из-за этого он становится более плотным в какой-то области. Следовательно, волна либо замедляется, либо ускоряется. И мы видим сдвиг по времени в её приходе», — рассказала инженер кафедры лазерных измерительных и навигационных систем СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Мария Сорвина.

У приёмника нет аккумулятора, он не подключён к сети. Датчик можно буквально вмуровать в объект, чьё движение измеряется. И больше не извлекать никогда.

«Обычно такие датчики акселерометры используются, скажем, в мобильных телефонах, чтобы определять их ориентацию, и движения, которые они совершают, то когда мы сделаем датчик пассивным, беспроводным, мы можем его, например, вживлять в тело человека, можем вживлять в животных. Или в какие-то труднодоступные места, которые работают в тяжёлых температурных условиях, в условиях радиации», — рассказал заведующий кафедрой прикладной механики и инженерной графики, доцент кафедры лазерных измерительных и навигационных систем СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Александр Кукаев.

Пластина может быть изготовлена из кварца или другого пьезоэлектрического материала. Её несложно уменьшить в несколько раз. Датчик неимоверно лёгок, прост и дёшев. Он устойчив к ударам и сильным вибрациям. Новинка упростит жизнь многим пациентам с проблемами опорно-двигательного аппарата, спортсменам и самым разным специалистам.