Lieferanten: Beschleunigungsmesser

AMCORIS

Fortschrittliche Bewegungssensortechnologien für autonome Systeme und Robotik

Silicon Designs

Innovatoren im Bereich militärtauglicher MEMS-DC-Beschleunigungsmesser

Honeywell Aerospace

Fortschrittliche Lösungen für die Modernisierung der Verteidigung: Antriebe, Sensoren, Kommunikation und Augmented-Reality-Systeme

Inertial Labs, a VIAVI Solutions Company

Taktische IMU-, GPS/INS- und Waffenausrichtungslösungen

Micro Magic

Hochpräzise MEMS-, Quarz- und FOG-Trägheitssensorsysteme für Militär-, Luftfahrt- und Verteidigungsanwendungen

Silicon Sensing

MEMS-Trägheitssensoren, Gyroskope und Beschleunigungsmesser für Trägheitsnavigation, Steuerung und Stabilisierung

VectorNav

Eingebettete Navigationslösungen für unbemannte Systeme

LITEF

Hochleistungsfähige Trägheitsmess- und Navigationssysteme für militärische Landfahrzeuge und Bodentruppen

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Beschleunigungssensoren nach Militärspezifikation für Verteidigungs- und taktische Systeme

Eleanor Widdows

Aktualisiert:

Beschleunigungssensoren nach Militärspezifikation sind präzisionsgefertigte Trägheitssensoren, die lineare Beschleunigung und Vibrationen in Verteidigungsplattformen messen.

Diese Komponenten wurden entwickelt, um strenge militärische Standards zu erfüllen, und sind ein wesentlicher Bestandteil missionskritischer Systeme wie Raketensteuerung, Trägheitsnavigation, Waffentests und Plattformstabilisierung. Verteidigungsorganisationen vertrauen auf Beschleunigungssensoren wegen ihrer hohen Zuverlässigkeit, Umweltbeständigkeit und konstanten Leistung unter dynamischen Bedingungen.

Beschleunigungssensoren von Silicon Designs

Beschleunigungssensoren von Silicon Designs, die Modelle SDI 2470 und 2476.

Militärische Beschleunigungssensoren unterstützen verschiedene Verteidigungstechnologien, von unbemannten Flugsystemen (UAS) über Trägheitsnavigationssysteme bis hin zur Flugbahnsteuerung von Raketen und der Prüfung von Munition unter hohen G-Kräften. Ihre Integration ermöglicht eine präzise Zielerfassung, Sicherheit bei Startsequenzen und Stabilität auf operativen Plattformen. Für Einkäufer und Beschaffungsteams im Verteidigungsbereich umfasst die Auswahl des geeigneten Beschleunigungssensormodells die Bewertung von Spezifikationen wie Messbereich, Bandbreite, Stoßfestigkeit, Achsenkonfiguration und Konformität mit MIL-STDs.

Anwendungen von Beschleunigungssensoren nach Militärspezifikation

  • Trägheitsnavigationssysteme (INS): In Flugzeugen, Schiffen und gepanzerten Fahrzeugen bilden Beschleunigungssensoren einen wesentlichen Bestandteil von INS-Modulen, die zur Positions- und Orientierungsbestimmung ohne GPS eingesetzt werden.
  • Lenkung und Steuerung: Beschleunigungssensoren, die in Raketen- und Flugkörpersystemen zum Einsatz kommen, tragen zu einer präzisen Lenkung und Zielerfassung während des Fluges bei.
  • Flug- und Strukturprüfungen: Hochpräzise Beschleunigungssensoren erfassen Schwingungs- und Stoßdaten bei Nutzlasttests, Systemqualifizierung und Haltbarkeitsanalysen.
  • Plattformstabilisierung: Einsatz in Marineschiffen, UAVs und Bodenstationen zur Stabilisierung von Waffensystemen, Sensoren und Antennen.
  • Munitionsprüfung: Robuste Beschleunigungssensoren halten extremen G-Kräften bei ballistischen Tests und Sprengkopfversuchen stand und zeichnen die Auswirkungen von Hochgeschwindigkeitsaufprallen und Detonationen auf.
  • Luft- und Raumfahrtsysteme: Beschleunigungssensoren in Weltraumqualität sind für die Messung kleiner Kräfte in Steuerungssystemen von Raumfahrzeugen unverzichtbar.
  • Schwingungsüberwachung: Beschleunigungssensoren, die in Flugzeugen und gepanzerten Fahrzeugen eingesetzt werden, überwachen kontinuierlich strukturelle Ermüdung und mechanische Ausfälle.

Arten von Beschleunigungssensoren für Verteidigungsanwendungen

Verteidigungsanwendungen erfordern verschiedene Technologien, die jeweils auf der Grundlage missionsspezifischer Anforderungen ausgewählt werden:

Piezoelektrische Beschleunigungssensoren

Piezoelektrische Beschleunigungssensoren nutzen piezoelektrische Kristalle, um als Reaktion auf mechanische Beanspruchung Ladung zu erzeugen. Sie eignen sich ideal für die Überwachung von Hochfrequenzvibrationen und Stößen und finden breite Anwendung bei Waffentests, Antriebssystemen und Luft- und Raumfahrtstrukturen.

MEMS-Beschleunigungssensoren

Die Technologie der mikroelektromechanischen Systeme (MEMS) bietet kleine Bauformen und einen geringen Stromverbrauch. MEMS-Einheiten sind in UAVs, Handheld-Systemen und eingebetteten taktischen Geräten weit verbreitet. Obwohl sie kostengünstiger sind, müssen MEMS-Modelle in taktischer Ausführung strenge Leistungsanforderungen erfüllen, um für den Einsatz im Verteidigungsbereich geeignet zu sein.

Kapazitive Beschleunigungssensoren

Beschleunigungsmesser für die UAV-Navigation von Inertial Labs.

Beschleunigungsmesser für die UAV-Navigation von Inertial Labs, die dreiachsigen Beschleunigungsmesser (TAA).

Kapazitive Modelle erfassen Kapazitätsänderungen zwischen Mikrostrukturen während der Beschleunigung. Sie werden bevorzugt für Niederfrequenz- oder Gleichstrom-Beschleunigungsmessungen eingesetzt, beispielsweise in der Trägheitsnavigation oder der Zustandsüberwachung von Bauwerken.

Piezoresistive Beschleunigungsmesser

Piezoresistive Geräte messen die durch eine einwirkende Kraft verursachte Widerstandsänderung und werden häufig in Umgebungen mit starken Erschütterungen eingesetzt, wie beispielsweise bei ballistischen Tests. Diese Sensoren können transiente Ereignisse mit sehr hohen G-Werten erfassen.

Quarz-Beschleunigungsmesser

Quarzbasierte Sensoren liefern stabile und wiederholbare Messwerte bei extremen Temperaturen und in Umgebungen mit starken Erschütterungen, wodurch sie sich für den langfristigen Einsatz im militärischen Bereich eignen.

Dreiachsige Beschleunigungssensoren


Dreiachsige Modelle erfassen die Beschleunigung entlang dreier Achsen (X, Y, Z) und ermöglichen so eine umfassende Bewegungsanalyse. Diese sind unverzichtbar in vollständigen Trägheitsmesseinheiten und mehrachsigen Stabilitätssystemen.

Technische Daten und Leistungsaspekte

Bei der Bewertung von Beschleunigungssensoren für militärische Systeme müssen Käufer Folgendes berücksichtigen:

  • Stoßfestigkeit: Einige Anwendungen erfordern robuste Beschleunigungssensoren, die Belastungen von 10.000 G oder mehr standhalten und dabei funktionsfähig bleiben.
  • Bandbreite und Frequenzbereich: Die genaue Messung hochfrequenter Ereignisse erfordert eine große Bandbreite.
  • Empfindlichkeit und Rauschen: Eine höhere Empfindlichkeit verbessert die Messgenauigkeit, muss jedoch gegen die Rauschleistung abgewogen werden.
  • Temperaturstabilität: Sensoren sollten über den gesamten militärischen Temperaturbereich, oft von -55 °C bis +125 °C, zuverlässig funktionieren.
  • Abdichtung und Robustheit: Eine hermetische Abdichtung schützt Sensoren vor Feuchtigkeit, Staub und chemischen Einflüssen.
  • Größe und Gewicht: Insbesondere bei UAVs oder Munition stellt die Bauform eine Einschränkung dar; MEMS-Sensoren bieten hier Vorteile.
  • Art des Ausgangssignals: Je nach Systemintegration können analoge Spannungs-, digitale (über ADC) oder Stromschleifenausgänge erforderlich sein.

Integration in Trägheitsnavigationssysteme

Beschleunigungssensoren sind für Trägheitsnavigationssysteme (INS) von grundlegender Bedeutung, insbesondere wenn GPS-Signale nicht empfangen werden können oder gestört sind. In Kombination mit Gyroskopen in einer Trägheitsmesseinheit (IMU) erfasst der Beschleunigungsmesser Geschwindigkeitsänderungen und trägt dazu bei, die Lageerkennung in Umgebungen mit beeinträchtigter GNSS-Empfangsqualität aufrechtzuerhalten. Navigations- und taktische IMUs sind eingebettet in:

  • UAVs und Drohnen
  • Intelligente Munition
  • Raketen-Suchköpfe
  • INS für U-Boote und Marinefahrzeuge
  • Positionierungssysteme für Bodenfahrzeuge

Fortschrittliche Systeme kombinieren häufig Beschleunigungsmesser mit digitalen Signalverstärkern, ADCs und Filtern, um die Genauigkeit und Datenauflösung zu verbessern.

Normen und militärische Konformität

Beschleunigungssensoren in Militärqualität müssen eine Reihe von technischen und umgebungsbezogenen Normen erfüllen, um die Zuverlässigkeit zu gewährleisten:

  • MIL-STD-810: Regelt umgebungstechnische Aspekte wie Stöße, Vibrationen und extreme Temperaturen.
  • MIL-STD-461: Legt Standards für elektromagnetische Störungen (EMI) und Kompatibilität fest.
  • MIL-PRF-38534: Legt allgemeine Leistungsstandards für hybride Mikroelektronik fest, die für Sensormodule relevant sind.
  • STANAG (Standardisierungsvereinbarungen): NATO-spezifische Standards für die Interoperabilität zwischen den Streitkräften der Mitgliedsländer.

Darüber hinaus müssen Geräte anwendungsspezifische Zuverlässigkeitskennzahlen erfüllen, darunter die mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen (MTBF) und Lebensdauertests unter Last.

Beschleunigungsmesser von Silicon Sensing

Beschleunigungsmesser „Gemini“ von Silicon Sensing.

Beschaffungsaspekte für Einkäufer im Verteidigungsbereich

Beschaffungsteams im Verteidigungsbereich müssen die Spezifikationen an die Endanwendungsbedingungen anpassen. Beschaffungsfachleute arbeiten häufig mit Systemintegratoren und Ingenieuren zusammen, um Folgendes zu bestimmen:

  • Erforderlicher Messbereich und Frequenz
  • Achsenkonfiguration (1-Achsen, 2-Achsen, 3-Achsen)
  • Gehäusematerial und Umweltschutz
  • Anforderungen an die Datenausgabe (digital vs. analog)
  • Schnittstellenprotokolle und Komplexität der Integration
  • Qualifizierte Hersteller und rückverfolgbare Beschaffung

Langfristige Lieferantenstabilität, Lieferzeiten und die Einhaltung von ITAR/EAR sind ebenfalls entscheidende Faktoren bei der Beschaffung. Einkäufer geben möglicherweise Anbietern den Vorzug, die eine MIL-Spezifikations-Zertifizierung, Testdaten-Dokumentation und Unterstützung bei der Integration in komplexe Systeme bieten.





Merkmal Taktische Klasse Navigationsklasse
Genauigkeit Mäßig Hoch
Rauschverhalten Höheres Grundrauschen Geringes Rauschen, stabile Vorspannung
Driftrate Höher Sehr niedrig
Anwendungsbeispiele UAVs, Handgeräte, Soldatenausrüstung Raketenlenkung, INS für die Marine
Kosten Niedriger Höher
Größe Kompakt (MEMS-basiert) Größere Formfaktoren akzeptabel

Das Verständnis der erforderlichen Sensorqualität verhindert Überdimensionierung und gewährleistet die Einsatzwirksamkeit ohne unnötige Kosten oder Komplexität.

Der Verteidigungssektor setzt zunehmend auf:

  • Miniaturisierte MEMS mit höherer Leistung: Erfüllung taktischer Spezifikationen in kompakten Formaten.
  • Integrierte IMU-Module: Kombination von Beschleunigungssensoren, Gyroskopen und Magnetometern für eine vollständige Sensorfusion.
  • Intelligente Beschleunigungssensoren: Eingebettete Verarbeitung zur Ereigniserkennung und Entscheidungsunterstützung in Echtzeit.

  • Fortschrittliche Materialien: Einsatz neuartiger piezoelektrischer Materialien und Dämpfungsmechanismen für eine verlängerte Lebensdauer.


Beschleunigungssensoren werden weiterhin eine zentrale Rolle bei der Konvergenz von Autonomie, Sensorfusion und GPS-unabhängiger Navigation in militärischen Operationen spielen.