This site is not complete. The work to converting the volumes of സര്വ്വവിജ്ഞാനകോശം is on progress. Please bear with us
Please contact webmastersiep@yahoo.com for any queries regarding this website.
Reading Problems? see Enabling Malayalam
ആക്സിലറോമീറ്റര് (ത്വരണമാപിനി)
സര്വ്വവിജ്ഞാനകോശം സംരംഭത്തില് നിന്ന്
ആക്സിലറോമീറ്റര് (ത്വരണമാപിനി)
Accelerometer
ത്വരണം (acceleration) അളക്കുന്നതിനുള്ള ഉപകരണം. ത്വരണമാപിനിയെന്നാണ് ഭാഷാസംജ്ഞ. ഈ ഉപകരണം വിമാനപരീക്ഷണങ്ങളില് വിമാനത്തിന്റെ സംരചനകളിലെ (structure) പ്രതിബല(stress)ങ്ങള് പഠിക്കുവാനും, പ്രതിബലങ്ങള് എത്രനേരത്തേക്ക് ഉണ്ടാവുമെന്ന് തീരുമാനിക്കുവാനും ഉപയോഗിക്കുന്നുണ്ട്. വിമാനങ്ങള് ഭൂമിയിലിറക്കുന്നതിലും, വ്യോമാഭ്യാസപ്രവര്ത്തനങ്ങളിലും (aerobatic manoeuvres) മറ്റു പൊതുവായുമുള്ള വൈമാനികന്റെ കഴിവുകള് തിട്ടപ്പെടുത്തുന്നതിലും ഇങ്ങനെയുള്ള പഠനങ്ങള് സഹായകമാണ്. മോട്ടോര് വാഹനങ്ങളിലെ സ്പ്രിങ്ങുകളുടെ ദോലനം (oscillation), വാഹനങ്ങളുടെ വഹനശക്തി (pick up power), ആരോധനശക്തി (braking power), അവ വളവുതിരിയുമ്പോള് ടയറുകളുടെ വശങ്ങളിലനുഭവപ്പെടുന്ന ഭാരം (side load), തീവണ്ടി വളവുകള് തിരിയുമ്പോള് റെയിലുകളുടെ വശങ്ങളിലെ ഭാരം, ശൂന്യാകാശയാനപാത്രങ്ങളുടെ നിയന്ത്രണം മുതലായവയുടെ പഠനങ്ങള്ക്കും ത്വരണമാപിനി ഉപകരിക്കുന്നു.
ഒരു ത്വരണമാപിനിക്ക് അതുപയോഗിച്ച് അളക്കേണ്ടിവന്നേക്കാവുന്ന ആഘാത (വീെരസ)ങ്ങളുടേതിനെക്കാള് ഉയര്ന്ന സ്വാഭാവിക ദോലനകാലം (ിമൌൃമഹ ുലൃശീറ ീള ീരെശഹഹമശീിേ) ഉണ്ടായിരിക്കണം. കൂടാതെ, ഇത് എളുപ്പത്തില് വ്യാഖ്യാനിക്കാന് യോജിച്ചതരത്തിലുള്ള ആലേഖിക രേഖകള് (ഴൃമുവശരമഹ ൃലരീൃറ) നല്കുന്നതുമായിരിക്കണം. അതു കൃത്യമായ അളവു കാണിക്കുന്നതും ഉറപ്പുള്ളതും പരുക്കന് ഉപയോഗത്തില്പോലും നന്നായി പ്രവര്ത്തിക്കുന്നതും ആയിരിക്കണം. ഈ ഗുണങ്ങള് എല്ലാം ഒത്തിണങ്ങിയ ഒരുപകരണം നിര്മിക്കുക എളുപ്പമല്ല. അതിനാല് ഉപയോഗത്തിനനുസരിച്ച വിധത്തിലാണ് ത്വരണമാപിനികള് നിര്മിക്കപ്പെടുന്നത്. ഉദാഹരണത്തിന്, വിമാനത്തിന്റെ പറക്കലില് ഉണ്ടാവുന്ന ത്വരണങ്ങള് അളക്കുന്നതിനു വേണ്ട ഗുണങ്ങളല്ല വിമാനം നിലത്തിറക്കുമ്പോഴത്തെ ത്വരണമാപിനിക്ക് ആവശ്യമായത്. ഒരേ ത്വരണമാപിനികൊണ്ട് ഈ രണ്ടു ത്വരണങ്ങളും അളക്കുവാന് സാധിക്കയില്ല. അതിനാല് പ്രത്യേകാവശ്യങ്ങള്ക്ക് യോജിച്ചവിധത്തില് നിര്മിച്ചിരിക്കുന്ന ത്വരണമാപിനികള് ഉപയോഗിക്കുന്നു.
ത്വരണമാപിനികള് പ്രധാനമായി ആറ് തരമുണ്ട്:
1. ഭൂകമ്പ-ലേഖീയ ത്വരണമാപിനി (Seismo-graphic accelerometer). ഇതു ത്വരണപരിമാണങ്ങള് നേരിട്ടു കാണിക്കുന്ന ഒരുപകരണമല്ല. ചലനംകൊണ്ടുണ്ടാകുന്ന ഭൂവിസ്ഥാപനം (displacement) സമയത്തിനെതിരെ ഗ്രാഫ് പേപ്പറില് രേഖപ്പെടുത്തുകയാണ് ഇതു ചെയ്യുന്നത്. ഇങ്ങനെ ലഭിക്കുന്ന വക്രത്തിന്റെ (curve) ചരിവ് (slope), സമയത്തിനൊത്ത് വിസ്ഥാപനം വ്യത്യാസപ്പെടുന്നതിന്റെ നിരക്ക് ആയിരിക്കും. മറ്റുവിധത്തില് പറഞ്ഞാല് ഈ ചരിവ് പ്രവേഗത്തെ (velocity) ആണ് സൂചിപ്പിക്കുന്നത്. വിവിധ സമയങ്ങളിലെ പ്രവേഗങ്ങള് ഇപ്രകാരം അളന്ന് മറ്റൊരു ആലേഖം സമയത്തിനെതിരെ രേഖപ്പെടുത്താന് കഴിയും. സമയത്തിനോടൊത്തു പ്രവേഗം വ്യത്യാസപ്പെടുന്നതിന്റെ നിരക്കാണ് ഈ പുതിയ വക്രത്തിന്റെ ചരിവ് സൂചിപ്പിക്കുന്നത്. ഈ നിരക്കാണ് ത്വരണം. ത്വരണം കണക്കാക്കാന്, ഭൂകമ്പലേഖീയ ത്വരണമാപിനിയുടെ രേഖയെ (record) രണ്ടുതവണ അവകലനം (differentiate) ചെയ്യണം. ഇത്തരം ഒരു ഉപകരണത്തിനു പ്രത്യേക ഉപയോഗങ്ങള് ഉണ്ടെങ്കിലും ത്വരണമാപനത്തിന് ഇത് വളരെ കുറച്ചേ ഉപയോഗിക്കാറുള്ളു. കൂടുതല് ലളിതമായി സംവിധാനം ചെയ്തിട്ടുള്ള ത്വരണമാപിനികളാണ് ഇപ്പോള് ഉപയോഗിക്കുന്നത്.
2. ദ്രവ്യമാന-സ്പ്രിങ് ത്വരണമാപിനി (Mass spring accelerometer). നിര്ണായക അവമന്ദനത്തില് (critical damping) കുറഞ്ഞ അവമന്ദനമുള്ള ഒരു ദ്രവ്യമാന സ്പ്രിങ് വ്യൂഹം (Mass spring system) ഒരു ത്വരണമാപിനി ആയി ഉപയോഗിക്കാവുന്നതാണ്; ഇതിന് ഒരു ഉയര്ന്ന സ്വാഭാവികാവൃത്തി (natural frequency) കിട്ടുന്നതിനുവേണ്ടി നല്ല ദൃഢതയുള്ള സ്പ്രിങ്ങുകള് ആവശ്യമാണ്. ഈ ഉപകരണത്തില് ഒരു ജ്യാവക്രീയ കമ്പനം (sinusoidal vibration) പ്രയോഗിച്ചു എന്നിരിക്കട്ടെ. ഈ ഉപകരണത്തിന്, പ്രയോഗിക്കപ്പെട്ട കമ്പനത്തിന്റെ ആവൃത്തിയെക്കാള് പതിന്മടങ്ങ് ഉയര്ന്ന സ്വാഭാവിക ആവൃത്തിയാണുള്ളത്. ഈ കമ്പനം സ്പ്രിങ്ങിന്മേല് പ്രത്യാവര്ത്തിതമായ (alternating) ഒരു ബലം (force) പ്രയോഗിക്കുന്നു. ഉപകരണത്തിന്റെ ദ്രവ്യമാനത്തിന്റെയും കമ്പനത്തിന്റെ ത്വരണ ആയാമത്തിന്റെയും (amplitude of acceleration) ഗുണനഫലമായിരിക്കും ഈ ബലത്തിന്റെ ആയാമം (amplitude). ഇക്കാരണത്താല് സ്പ്രിങ്ങിന്റെ വിക്ഷേപം (deflection) പ്രയോഗിക്കപ്പെട്ട ത്വരണത്തിന് ആനുപാതികമായിരിക്കും. ചെമ്പുഗോളത്വരണമാപിനി (copper ball accelerometer), ദ്രവ്യമാന പ്ലഗ് ത്വരണമാപിനി (mass-plug accelerometer) എന്നിവ ഇത്തരത്തിലുള്ളവയാണ്.
3. മര്ദ-വൈദ്യുത ത്വരണമാപിനി (Piezo-electric accelerometer). ഒരു ദ്രവ്യമാനത്തെ ഒരു രേഖീയ സ്പ്രിങ്ങിന്മേല് (linear spring) താങ്ങിയിരിക്കുന്നു. ഈ സ്പ്രിങ്ങിനെ ഉപകരണത്തിന്റെ ചട്ടക്കൂടിനോട് (frame) ബന്ധിച്ചിട്ടുണ്ട്. ഒരു മര്ദ-വൈദ്യുത പരലാണ് (piezo electric-crystal) ഈ ത്വരണമാപിനിയിലെ സ്പ്രിങ്ങായി വര്ത്തിക്കുന്നത്. ബലം പ്രയോഗിക്കുമ്പോള്, അതായത് മര്ദം ഉണ്ടാകുമ്പോള്, മര്ദ-വൈദ്യുത പരലുകള് ഒരു വൈദ്യുത ആവേഗം (electric impluse) പുറപ്പെടുവിക്കുന്നു. ഈ വൈദ്യുത ആവേഗം ത്വരണത്തോടു അനുപാതം ഉള്ളതായിരിക്കും. ഇങ്ങനെയുള്ള ഒരു ക്രമീകരണത്തില്, ചട്ടക്കൂടിനോട് ആപേക്ഷികമായുള്ള ദ്രവ്യമാനത്തിന്റെ വിസ്ഥാപനം ചട്ടക്കൂടിന്മേല് പ്രയോഗിക്കുന്ന ത്വരണത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കും. ഈ വിസ്ഥാപനം മര്ദ-വൈദ്യുത പരലിന്മേല് ഒരു ബലംപ്രയോഗിക്കുകയും പരല് ആ ത്വരണത്തിന് ആനുപാതികമായുള്ള ഒരു വൈദ്യുത ആവേഗം ഉത്പാദിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ വൈദ്യുത ആവേഗത്തെ പ്രവര്ധിപ്പിച്ച് (amplify) അതിനെ ത്വരണത്തിന്റെ അളവുകോലായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.
4. നിര്വാതനാളി ത്വരണമാപിനി (Vacuum tube accelerometer). ഇരട്ട ഡയോഡ് ഒരു മാതൃകാ ഇലക്ട്രോണ് നാളി (electric tube) ത്വരണമാപിനി ആണ്. ഈ ഇരട്ട ഡയോഡില് ഇലാസ്തികമായി ഘടിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന രണ്ടു സമാന്തര പ്ളേറ്റുകള്ക്ക് നടുവിലായി ഒരു കാഥോഡു ദൃഢമായി ഉറപ്പിച്ചിരിക്കും. പ്ലേറ്റുകളുടെ തലത്തിന് ലംബമായി പ്രവര്ത്തിക്കുന്ന ത്വരണം കാഥോഡിന് ആപേക്ഷികമായി പ്ലേറ്റുകള്ക്ക് വിസ്ഥാപനം ഉണ്ടാക്കും. ഈ വിസ്ഥാപനംമൂലം ഒരു പ്ലേറ്റിനും കാഥോഡിനും ഇടയ്ക്കുള്ള വൈദ്യുത കറന്റ് കൂടുകയും, രണ്ടാമത്തെ പ്ലേറ്റിനും കാഥോഡിനും ഇടയ്ക്കുള്ള വൈദ്യുത കറന്റ് കുറയുകയും ചെയ്യും. വൈദ്യുത കറന്റിന്റെ ഈ ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകള് പ്ലേറ്റുകളുടെ തലത്തിനു ലംബമായി പ്രവര്ത്തിക്കുന്ന ത്വരണത്തിന്റെ ഘടകത്തിന് (component) ആനുപാതികമായിരിക്കും. അതിനാല് മറ്റു ത്വരണമാപിനികളെ അപേക്ഷിച്ച് ഈ ഉപകരണത്തില് സംവേദനശീലത (sensitivity) യും കമ്പനത്തിന്റെ ആവൃത്തിയും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം വളരെ കുറഞ്ഞതോതിലാണ്.
5. വൈബ്രേറ്റിങ് വയര് ട്രാന്സ്ഡ്യൂസര് ത്വരണമാപിനി (Vibrating transducer accelerometer). നിശ്ചിത നീളത്തിലുള്ള ഒരു കമ്പിയുടെ സ്വാഭാവിക ആവൃത്തി അതിന്റെ വലിവിനനുസരിച്ചാണ് (tension) മാറുന്നത്. വൈബ്രേറ്റിങ് വയര് ട്രാന്സ്ഡ്യൂസറില് രണ്ടു കത്തിവായ്ത്തലകള് (knife edges)ക്കു നടുവില് വലിഞ്ഞു നില്ക്കുന്ന (taint) ഒരു കമ്പിയുണ്ട്. കമ്പിയുടെ ഒരറ്റത്തുള്ള താങ്ങ് (support) മറ്റേ അറ്റത്തിനോട് ആപേക്ഷികമായി നീങ്ങുമ്പോള് കമ്പിയുടെ വലിവ് വ്യത്യാസപ്പെടും. കമ്പിയുടെ ഈ പ്രത്യേകതമൂലം ഇത് ഒരു ത്വരണമാപിനി ആയി ഉപയോഗിക്കാം. ഉപകരണം ഒരു വശത്തേക്കു ത്വരിപ്പിക്കുമ്പോള് ദ്രവ്യമാനത്തിന്മേലുള്ള ത്വരണബലം മാറുകയും അങ്ങനെ അതിന്റെ അനുനാദാവൃത്തി (resonant frequency) വ്യത്യാസപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇങ്ങനെയുള്ള ഒരു ക്രമീകരണത്തില് കമ്പനത്തിന്റെ ആവൃത്തിയിലുണ്ടാകുന്ന വ്യത്യാസം പ്രയുക്തമായ ത്വരണത്തോടു അനുപാതം ഉള്ളതായിരിക്കും. സൂക്ഷ്മമായ അളവുകള് ലഭിക്കുവാന് കമ്പിയുടെ വലിവ് താപവ്യത്യാസം മാറാതെ ശ്രദ്ധിക്കണം.
6. സ്ട്രെയിന് ഗേജ് ത്വരണമാപിനി (Straingauge accelerometer). ഏറ്റവും ലളിതമായ രീതിയിലുള്ള ഒരു സ്ട്രെയിന് ഗേജ് ത്വരണമാപിനിയാണ് ചിത്രത്തില് കാണിച്ചിട്ടുള്ളത്. ഇതില് പ്രലംബമായി (over hanging) ഒരു തുലാം (beam) ഘടിപ്പിച്ചിരിക്കും; ഒരു ജഡത്വബലം (inertia force) പ്രയോഗിക്കുമ്പോള് തുലാം വളയുകയും, ബലത്തിന് ആനുപാതികമായ വൈകൃതം (strain) തുലാത്തിന് ഉണ്ടാകുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ വൈകൃതത്തെ തുലാത്തിന്മേല് ഘടിപ്പിച്ചിട്ടുള്ള സ്ട്രെയിന് ഗേജുകള് അളക്കുന്നു. ഈ സ്ട്രെയിന് ഗേജുകളില്നിന്നുള്ള നിര്ഗമസിഗ്നലുകള് (out-put signals) വളരെ നേരിയതായിരിക്കും. ഈ ത്വരണമാപിനി വളരെ താഴ്ന്ന ആവൃത്തികള്ക്കായാണ് ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നത്. മറ്റ് എല്ലാ ത്വരണമാപിനികളെയുംപോലെ സ്ട്രെയിന് ഗേജ് ത്വരണമാപിനിയുടെയും സ്വാഭാവിക ആവൃത്തി പ്രവര്ത്തന ആവൃത്തികളെ (operating frequencies)ക്കാള് വളരെ ഉയര്ന്നതായിരിക്കണം. വൈകൃത ഗേജുകള്ക്കു തളര്ച്ചാപ്രതിരോധ (fatigue resistance) ശേഷി ഉണ്ടായിരിക്കണമെന്നതാണ് മറ്റൊരു പ്രധാന ആവശ്യം. ഈ ഉപകരണം മുഴുവനായി പാരാവൈദ്യുത അവമന്ദനദ്രവം (dielectric damping fluid നിറച്ച ഒരു പെട്ടിയില് അടച്ചുവയ്ക്കുകയാണ് ഇത്തരം ഒരു ത്വരണമാപിനിയുടെ അവമന്ദനത്തിനു ചെയ്യുന്നത്.
(പി.വി. രാമചന്ദ്രന്)
