Beschleunigungsmesser
24.03.2021, 16:46 Uhr
Neuer Sensor macht autonome Autos sicherer
Ein neuartiger Beschleunigungsmesser der US-Forschungseinrichtung NIST ist wesentlich empfindlicher als bisherige Sensoren. Dadurch sollen autonome Fahrzeuge sicherer gesteuert werden können.
Darstellung des neuen Beschleunigungssensors
(Quelle: F. Zhou, nist.gov)
Forscher am National Institute of Standards and Technology (NIST) haben einen optomechanischen Beschleunigungsmesser entwickelt, der autonome Autos noch sicherer machen soll. Das System basiert auf einer kleinen Masse, die federnd aufgehängt ist. Bei einer Beschleunigung oder Kurvenfahrt wird diese abgelenkt, und das umso stärker, je grösser die einwirkende Kraft ist. Die Stärke der Ablenkung ist ein Mass für die Beschleunigung.
Extrem kleine Masse
Beim NIST-Sensor ist die Masse extrem klein. Ein menschliches Haar hat einen fünfmal grösseren Durchmesser. Sie trägt einen halbdurchlässigen flachen Spiegel. Über diesem befindet sich ein starrer Hohlspiegel, der ebenfalls teildurchlässig ist. Ein Infrarotlaserstrahl beschiesst den flachen Spiegel von unten. Ein Teil des Lichts fällt auf den Hohlspiegel und durchdringt diesen. Oberhalb ist ein Detektor angebracht, der dieses Licht erfasst.
Bewegt sich der flache Spiegel nicht, findet also keine negative (Bremsen) oder positive Beschleunigung statt, so erfasst der Detektor einen Peak, der sich nicht von der Stelle rührt. Bei einer Beschleunigung wandert dieser Peak. Aus der Entfernung vom Ausgangspunkt lässt sich die Beschleunigung errechnen.
Hohe Empfindlichkeit
Der neue Beschleunigungsmesser kann Verschiebungen der Prüfmasse erfassen, die weniger als ein Hunderttausendstel des Durchmessers eines Wasserstoffatoms betragen. Er erfasst Beschleunigungen von nur 32 Milliardstel g, wobei g die Beschleunigung aufgrund der Schwerkraft der Erde ist (9,81 Meter pro Sekunde zum Quadrat). Dies ist eine höhere Empfindlichkeit als bei allen derzeit auf dem Markt erhältlichen Beschleunigungsmessern mit ähnlicher Grösse und Bandbreite. Für fahrerlose Autos bedeutet das mehr Sicherheit.
