Акселерометр (от лат. accelero — «ускоряю» и греч. metreo — «измеряю») — прибор для измерения ускорений в транспортных наземных машинах различного назначения, а также в летательных аппаратах всех видов, в ракетах и др.
Акселерометр был изобретен в конце XIX в., предназначался для установки в автомобилях и паровозах с целью контроля за скоростью движения. На шкале этого прибора обязательно указывалась предельная величина ускорения (допустимая для данного транспортного средства) с красной отметкой. Это означало, что в случае превышения предельной величины ускорения может наступить разрушение двигателя автомобиля или паровоза, поэтому установка акселерометра обеспечивала безопасную эксплуатацию транспортных наземных средств. Впервые акселерометры были установлены в 1890-х гг. на автомобилях Форда, а затем на автомобилях «Мерседес-Бенц». С развитием паровозостроения в конце XIX — начале XX в. акселерометры стали устанавливаться и на паровозах. Первые акселерометры были тяжелыми и громоздкими, поэтому их конструкции постоянно совершенствовались.
В России акселерометры появились в комплектации с машинами Форда и «Мерседес-Бенц», а также с паровозами германского производства. Но зарубежные акселерометры в зимнее время, особенно в сильные российские морозы, быстро разрушались, поэтому на предприятиях транспортного машиностроения России стали разрабатываться улучшенные модели акселерометров в конструктивном плане, с подбором морозостойких материалов (в первую очередь стали и сплавов). Особое внимание уделялось данным приборам, предназначавшимся для комплектации военной транспортной техники и летательных аппаратов.
Акселерометры, предназначенные для комплектации военной транспортной техники и самолетов, изготавливались из специальных нержавеющих сталей и легких, но прочных сплавов, обеспечивающих безотказную работу в любых условиях и вибрационных нагрузках. В течение XX в. вместе с совершенствованием наземных транспортных средств всех видов, а также авиационной техники вносились определенные изменения и в конструкцию акселерометра. В Советском Союзе модернизацией акселерометров занимались специальные конструкторские бюро (СЬСБ), которые были созданы при оборонных машиностроительных предприятиях в 1940— 1950-х гг. В результате к началу XXI в. было создано несколько разновидностей акселерометров.
Устройство акселерометра основано на принципе использования инерционной силы F, движущейся с ускорением массы (обобщение массы транспортного средства). В его корпусе подвешена определенная масса ограниченного объема, которая взаимодействует через пружины. При ускорении или замедлении корпуса (установленном на жестком креплении к каркасу транспортного средства) масса стремится сохранить свое первоначальное положение, т. е. соответственно «отстать» от корпуса или «опередить» его. Одна из пружин при этом сжимается, а масса совершает относительное перемещение в направлении, противоположном ускорению корпуса. Величина этого перемещения измеряется с помощью потенциометра и пересчитывается на величину ускорения. Для гашения колебаний массы внутри корпуса во время движения транспортного средства служит демпфер. В качестве элементов подвески используют листовые пружины (которые изготавливают из специальной пружинной стали марки 65Г или другой) и шарнирное соединение с корпусом.
Акселерометр по схеме представляет собой маятник со спиральной пружиной. Если в акселерометре по схеме относительное перемещение массы при линейной характеристике пружины пропорционально ускорению, то в маятниковом варианте акселерометра по схеме эта зависимость непропорциональная; но подобный маятниковый прибор характеризуется большой чувствительностью к незначительному ускорению. При малых углах отклонения массы зависимость между ускорением и угловым перемещением можно приближенно считать линейной, но с увеличением угла ошибка, обусловленная непропорциональностью, растет. Наличие бокового ускорения и, соответственно, сил инерции Fy) вызывает искажение результатов измерения ускорения, обусловливаемого силами Fx. Для того чтобы уравновесить момент силы Fy относительно точки подвеса, устанавливают параллельно два маятника, соединенных тягой.
Схема такого соединения представляет собой антипараллелограмм. Конструктивную разновидность антипараллелограмма с высшими парами представляет собой зубчатая пара. В тех случаях, когда необходимо измерить угловое ускорение, ротор устанавливают на оси в корпусе и соединяют со спиральной пружиной. Поворот ротора относительно корпуса при линейной характеристике пружины пропорционален угловому ускорению и измеряется с помощью потенциометра.
В современных транспортных средствах, а также самолетах и ракетах акселерометры связаны в единое целое с бортовыми компьютерами, которые анализируют измеренные величины ускорения и выдают соответствующие команды через исполнительные устройства двигателям с целью корректировки их работы в сторону усиления или уменьшения режима скоростей движения.
(Примечание: антипараллелограммом в технике называется двухкривошипный механизм — шарнирный четырехзвенный механизм, в который входят два кривошипа. Такой механизм служит для передачи и преобразования вращательного движения в поступательное.) В настоящее время в России по заказу потребителей выпускают такие модели акселерометров, как: АМ-В10/ 0; АК-10МГ; АК-15МС и др.