加速度センサーとは何ですか？

物体の物理的性質を扱わなければならなくなってからどのくらい経つかによりますが、加速度のSI単位がm/s²（メートル毎秒の2乗）であることを思い出すかもしれません。1m/s²の値は、1秒が経過するごとに、物体の速度がさらに1m/s（メートル毎秒と言う）増加することを意味する。

慣性航法システムは速度を直接測定することはできないが、どれだけの加速度があり、それがどれだけの時間続いたかを記録することで、INSは加速度に時間をかけることで簡単に速度を割り出すことができる。

例えば、次のような加速度があったとする。 2.5 m/s²、5秒間初速を 0 m/sとなると、INSの速度は次のようになる。 12.5 m/s (2.5 m/s² × 5秒 = 12.5 m/s).

距離も計算できる。これは s = 0.5 × at²

どこだ？

• sは距離
• aは加速度
• tは時間

この場合、慣性航法システムがX軸の加速度を見ていると仮定すると、前方に移動したと判断できる。 31.25メートル（0.5 × 2.5 m/s² × 5 s² = 31.25メートル）。

つまり、3つの加速度センサーを持つことは、特にそれらが互いに垂直に配置されている場合、INSが3D空間で加速度を測定し、移動距離と現在の速度を計算することを可能にするため、非常に有用なのだ。しかし、3軸加速度センサーから出力されるデータを初めて見たとき、しばしば人々を混乱させることのひとつが、なぜ下向きの軸が-9.81m/s²の加速度を示すのか、ということです。この疑問に答えるためには、加速度センサがどのように機能し、実際に何を測定しているのかを見る必要があります。

この時点で、「ちょっと待てよ」と思うかもしれない！先ほど加速度計は加速度を測定すると言いましたね。加速度計が加速度を測定するのは事実ですが、加速度計が測定するのは実際には自由落下に対する加速度であり、静止状態の垂直加速度計が-9.81m/s²の測定値を示すのはそのためです。次のセクションで説明します。

では、加速度ピックアップは何を測定するのでしょうか？皆さんは、アイザック・ニュートン卿の名前を聞いたことがあるでしょうし、彼が運動の法則をいくつか書いたことを思い出すでしょう。ニュートンの最初の法則は、物体に何らかの力が作用しない限り、物体は完全に静止しているか、同じ速度で動き続けるというものです。言い換えれば、何かを動かしたり速度を変えたりするには、力を加える必要があるということだ。彼の2つ目の法則は、物体の加速度が、物体に作用する力および物体の質量とどのように関係しているかを説明するものである。それをまとめると次のようになる。 力＝質量×加速度（F＝ma）。

加速度計は、ニュートンの運動第二法則に記載されている原理を使用して、自由落下に対する加速度を測定します。つまり、加速度計は既知の質量に作用する相対力を測定し、それを使って質量が受けているはずの加速度を計算します。これを理解するために、簡単な加速度センサーを描くことから始めましょう。

画像から、加速度センサーには既知の質量があり、力を測定できるトランスデューサに取り付けられていることがわかる。しかし、質量は加速度センサーのケーシング内に拘束されており、左右にしか動かないことに注意してください。

クルマが静止している間、質量には（少なくともその測定軸に沿った力は）作用しないので、質量はその中心位置にとどまる。

車が一定の速度で巡航している間、トランスデューサは力を検出せず、加速度計は加速度を検出しない。

車が加速したりブレーキをかけたりすると、質量が移動する。加速中はセンサーの後方に移動する。

ブレーキング時、質量はフロント方向に移動する。急ブレーキや急加速をすればするほど、質量はさらに移動する。

質量が変位するたびに、力を測定する変換器が値を登録します。センサーは質量とその質量に作用する力を知っているので、質量を動かす原因となる加速度を簡単に計算することができます。

それは十分に論理的であるように思えるが、床に垂直に置かれた加速度計が、床が明らかに動いていないにもかかわらず、9.81m/s²という値を出す理由を説明することはできない。それなのに、自由落下中の加速度計は、明らかに加速しながら空中を落下しているにもかかわらず、加速度ゼロを示すのでしょうか？その答えはここにある。

この加速度計は床に置かれている。重力はケーシングと中の質量の両方に作用しているが、どちらも自由落下にはなっていない。なぜなら、地面がケーシングの動きを止めており、ケーシングの拘束が質量の動きも止めているからである（左右に動こうとしない限り）。

この場合、床が重力によって加速度センサーのケーシングが下に引っ張られるのを防ぐため、ケーシングは自由落下状態にはならない。

しかし、加速度センサーに吊るされた質量は動く。加速度センサーの測定軸が重力が作用する平面と一致するように回転しているため、質量は動くことができるのです。

質量にかかる力の大きさは重力による加速度と等しくなるため、センサーは-981 m/s²を読み取ります。つまり、加速度センサーが加速していなくても、質量とケーシングに作用する力は明らかに異なります。

この加速度センサーは自由落下している。抵抗を無視すると、質量とセンサーのケーシングの両方に作用する唯一の力は重力です。

つまり、測定軸が重力加速度を測定するような方向に向いていても、質量とケーシングの両方が自由落下しているため、センサーは0 m/s²を読み取ります。したがって、相対的な差はない。別の見方をすれば、ケーシングも質量も同じ速度で加速しているので、測定すべき相対的な差はない。

つまり、加速度ピックアップは直進運動を測定するのには適しているが、回転運動は苦手だということだ。 シャワルマ に入る。

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