Piezoelektrik esaslı ivmeölçer tasarımı

İvmeölçerler günümüzde otomotivden medikal sektöre ve uzay çalışmalarına kadar birçok alanda mekanik titreşimleri ve ivmelenmeyi ölçmek amacıyla kullanılmaktadır. Günümüz teknolojisi ile ivmeölçerlerin çeşitli tiplerde üretimleri mümkün olsa da piezeoelektrik esaslı ivmeölçerler sahip oldukları avantajlar bakımından yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Bu tez çalışmasının amacı otomotiv ve havacılık gibi prototip ürün ve geliştirme testlerinin yüksek maliyet gerektirdiği sektörlerde hata algılama ve erken uyarı sistemlerinde de kullanılabilecek yeterlilikte piezoelektrik esaslı ivmeölçer tasarımı yapılması, elde edilen deneysel-teorik karşılaştırmalı verilerle bilgisayar destekli tasarım araçları da kullanılarak oluşturulan ivmeölçer prototip maliyetlerinin azaltılmasıdır. Tez çalışmasında öncelikle literatür araştırmaları yapılmış ve öncül bir ivmeölçer tasarımı oluşturulmuştur. Belirlenen 14 değişken COMSOL sonlu elemanlar analiz programında oluşturulan modele yansıtılmış ve 93 varyans analiz edilmiştir. Değişkenlerden bazıları prototip ivmeölçere de yansıtılmış ve gerçel test düzeneklerinde 0-10 kHz frekans aralığında toplanan titreşim verileri COMSOL'un öngördüğü verilerle karşılaştırılmıştır. Bu çalışmalar kalibrasyonlu endüstriyel ivme sensörleri ile eş zamanlı olarak toplanan ivme verileriyle de desteklenmiştir. Hedeflenen tasarımın uygulama noktalarındaki fiziksel şartları, geometrisi, çalışma frekans aralığı, hassasiyet gereksinimi, ölçüm ekseni ve maliyeti gözönünde bulundurularak nihai tasarıma karar verilmiştir. Geliştirilmiş tasarıma uygun olarak üretilen en iyileştirilmiş ivmeölçerin hedeflenen hassasiyet değerlerine yakın voltaj çıktıları ürettiği görülmüştür.