In veel industriële en wetenschappelijke toepassingen zijn nauwkeurige trillings- en bewegingsmetingen essentieel. Of het nu gaat om het bewaken van de structurele integriteit van een brug, de fundering van een windturbine of een precisiemachine, ingenieurs vertrouwen op
Wat is een MEMS-versnellingsmeter?
MEMS staat voor Micro Electro Mechanical Systems – geminiaturiseerde mechanische en elektrische componenten gebouwd op een siliciumsubstraat.
Een MEMS-versnellingsmeter is een sensor die lineaire versnelling, zwaartekracht en trillingen meet met behulp van microbewerkte mechanische structuren geïntegreerd met elektronische circuits.
Eenvoudig gezegd combineert het:
-
een mechanisch element dat beweegt als reactie op versnelling,
-
en een elektrisch circuit dat deze beweging omzet in een elektrisch signaal.
Deze compacte, solid-state apparaten zijn overal te vinden, van smartphones en drones tot satellieten en industriële monitoringsystemen.
Hoe werkt een MEMS-versnellingsmeter?
Het werkingsprincipe van een MEMS-versnellingsmeter is gebaseerd op massaverplaatsing bij versnelling. Wanneer er een kracht op de sensor inwerkt, beweegt een minuscule proefmassa (ook seismische massa genoemd) ten opzichte van het frame van de sensor. Deze beweging verandert een meetbare fysieke grootheid, meestal capaciteit of weerstand, afhankelijk van het sensortype.
Er zijn twee hoofdtypen MEMS-versnellingsmeters:
-
Capacitieve MEMS-versnellingsmeters
Deze maken gebruik van een reeks microgefreesde platen die condensatoren vormen. Wanneer er versnelling optreedt, verandert de opening tussen deze platen, waardoor de capaciteitswaarde verandert. De elektronica van de sensor meet deze verandering en vertaalt deze in een versnellingswaarde.
→ Deze technologie biedt uitstekende ruisprestaties bij lage frequenties en is ideaal voor statische en quasi-statische metingen.
-
Piëzoresistieve MEMS Versnellingsmeters
Deze vertrouwen op kleine weerstanden ingebed in een vervormbare structuur. Wanneer de structuur buigt onder invloed van versnelling, verandert de weerstand proportioneel met de toegepaste kracht.
→ Ze worden meestal gebruikt in toepassingen met veel schokken of dynamische bewegingen, omdat ze minder gevoelig zijn voor DC-verschuivingen.
Beide technologieën zetten mechanische beweging om in een elektrisch signaal, maar capacitieve MEMS versnellingsmeters zijn bijzonder geschikt voor het monitoren van trillingen met een lage frequentie – een belangrijke vereiste in de bouw en civiele techniek.
Waarom MEMS-technologie belangrijk is voor industriële trillingsbewaking
In industriële omgevingen gaat het monitoren van trillingen vaak gepaard met zware omstandigheden: hoge vochtigheid, temperatuurschommelingen, elektromagnetische interferentie en lange kabelafstanden. Traditionele versnellingsmeters voor laboratoria zijn weliswaar nauwkeurig, maar vaak te kwetsbaar of te duur voor dergelijk gebruik.
Dit is waar MEMS versnellingsmeters zoals de Recovib® versnellingsmeters van Micromega Dynamics het verschil maken.
Ze overbruggen de kloof tussen precisie op laboratoriumniveau en industriële robuustheid.
Belangrijkste voordelen van MEMS-versnellingsmeters
-
Breed frequentiebereik – Van DC tot hoge frequenties, waardoor zowel structurele bewaking als dynamische machinebesturing mogelijk is.
-
Lage ruisvloer – Zorgt voor stabiele, nauwkeurige meetwaarden, zelfs voor laagfrequente verschijnselen.
-
Meerdere uitgangsopties – Spanning, differentiële spanning of 4-20 mA stroomlus voor signaaloverdracht over lange afstand.
-
Galvanische Isolatie – Voorkomt interferentie en signaaldegradatie in grote installaties.
-
Hoge bescherming (IP67) – Bestand tegen stof, vocht en veeleisende veldomstandigheden.
-
Robuuste materialen – Roestvrijstalen of aluminium behuizingen voor langdurige betrouwbaarheid.
Deze eigenschappen maken MEMS versnellingsmeters geschikt voor een groot aantal industrieën, van transport en energie tot civiele techniek, halfgeleiderfabricage en astronomie.
Interne signaalconditionering en gegevensintegriteit
In tegenstelling tot eenvoudige sensoren die externe signaalconditionering nodig hebben, integreren Recovib® versnellingsmeters deze functionaliteit direct in de sensor.
Deze interne conditionering zorgt ervoor:
-
stabiele versterking en filtering van trillingssignalen,
-
minimale externe interferentie,
-
en betrouwbare transmissie, zelfs over kabellengtes van meer dan 150 m.
In elektrisch lawaaiige industriële omgevingen garandeert deze integratie signaalintegriteit en herhaalbare nauwkeurigheid – essentieel voor technici die afhankelijk zijn van gegevensgestuurde besluitvorming.
MEMS versus andere versnellingsmeters
In vergelijking met piëzo-elektrische of capacitieve niet-MEMS versnellingsmeters bieden MEMS-ontwerpen verschillende strategische voordelen:
-
Ze kunnen statische of zeer laagfrequente versnellingen meten, zelfs dicht bij 0 Hz (DC).
-
Ze zijn kosteneffectief met behoud van een vlakke frequentierespons.
-
Ze maken miniaturisatie en eenvoudige integratie met elektronische systemen en dataplatforms mogelijk.
Kortom, MEMS-versnellingsmeters bieden een uitstekend compromis tussen prestaties, duurzaamheid en betaalbaarheid, wat hun wijdverspreide toepassing in verschillende industrieën verklaart.
Meer informatie over MEMS vs Piëzo-elektrische versnellingsmeters.
Praktische toepassingen
MEMS-versnellingsmeters worden overal gebruikt waar trillingen of bewegingen moeten worden bewaakt, gecontroleerd of geanalyseerd. Typische voorbeelden zijn:
-
Monitoring van trillingen in de buurt van gevoelige structuren (ziekenhuizen, musea, historische monumenten).
-
Structurele gezondheidsmonitoring in bruggen, tunnels en gebouwen.
-
Conditiebewaking voor pompen, turbines en roterende machines.
-
Trillingsanalyse in scheeps-, spoorweg- en luchtvaartsystemen.
-
Precisiebewaking in halfgeleiderfabricage of astronomie-instrumenten.
In deze context stellen apparaten zoals de Recovib® MEMS versnellingsmeters ingenieurs in staat om trillingsgegevens met vertrouwen te meten en te interpreteren, zelfs in uitdagende omgevingen.
Samengevat is een MEMS-versnellingsmeter een compacte, robuuste en nauwkeurige sensor die versnellingen kan meten over een breed frequentiebereik.
Voor industriële trillingsbewaking en toepassingen met lage frequenties is capacitieve MEMS-technologie de optimale keuze – een combinatie van nauwkeurigheid, betrouwbaarheid en kostenefficiëntie.
