<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.0 Transitional//EN">
<HTML><HEAD>
<META http-equiv=Content-Type content="text/html; =
charset=windows-1252">
<META content="MSHTML 5.50.4134.600" name=GENERATOR>
<STYLE></STYLE>
</HEAD>
<BODY bgColor=#ffffff>
<DIV><FONT color=#000080><FONT color=#000000>&nbsp;</FONT>
<P class=MsoNormal>Recently the following statement appeared in one of =
the posts
on soundboards:<BR>“An accelerometer transduces variations in pressure =
to a
voltage.”&nbsp; </P>
<P class=MsoNormal>This statement is somewhat misleading and has =
bothered me for
a couple of days now. There are a variety of sensors used in industry. =
Those
sensors commonly known as pressure sensors are transducers designed to =
convert
gas or liquid pressure into an electrical signal and this is some =
removed from
the function of an accelerometer. </P>
<P class=MsoNormal>Force sensors are transducers designed to convert =
force—and
the word pressure could also be used here—into an electrical signal. =
So are load
cells but these are typically designed to detect static loads. You might =
find a
load cell in your bathroom scale or in the truck scale along side the =
road.
Force sensors are designed to measure and monitor changing levels of =
compression
and tension and impact forces—i.e., dynamic loads. The electric piano =
I referred
to some time ago used a number of force sensors mounted between a =
more-or-less
conventional bridge and a slightly compliant base. The vibrating strings =
caused
variations in the force applied to the force sensors which then created =
an
electrical signal that was processed and sent to amplifiers and =
speakers. To
approximate the tone of the acoustic piano the compliant base was =
necessary to
allow the bridge assembly to move in response to the motion of the =
vibrating
strings in approximately the same way it moves in the acoustical =
piano.<SPAN
style="FONT-FAMILY: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-size: =
12.0pt"><?xml:namespace
prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office"
/><o:p></o:p></SPAN></P>
<P class=MsoNormal>And now we get to accelerometers. Accelerometers =
are
transducers or sensors that convert the acceleration aspect of motion =
into an
electrical signal for measurement, monitoring and control purposes. The =
signal
produced by the accelerometer is proportional (within the design limits =
of the
sensor) to the rate of acceleration. When used to detect acceleration in =
a
vibrating body or system the accelerometers signal can also be =
electronically
integrated to indicate both the velocity and displacement of the =
vibrating
object.</P>
<P class=MsoNormal>In principle accelerometers are quite simple. They =
consist of
a base, a slice of piezoelectric material—usually quartz or an =
artificially
polarized ferroelectric ceramic—and a seismic mass. The crystal is =
placed
between the base and the seismic mass. When the assembly is set in =
motion the
seismic mass (wishing to remain stationary) induces a mechanical stress =
in the
crystal which causes it to generate an electrical charge across its pole =
faces.
This electrical charge is proportional to the applied force. Obviously =
this
charge is generated only when there is acceleration. When the =
accelerometer has
achieved some steady state—whether that be stationary or at some =
steady
velocity—there is no electrical charge generated.</P>
<P class=MsoNormal>Accelerometers do not measure or indicate force or =
pressure.
Force or pressure applied to any part of an accelerometer will have no =
effect on
its output unless there is some acceleration involved. Or, I suppose, if =
the
force is great enough to cause physical damage to the accelerometer =
housing in
which case there will be some signal output but it may be quite =
brief.</P>
<P class=MsoNormal>When appropriately mounted to the top of a =
vibrating
body—such as the bridge of a piano as it is being played—an =
accelerometer will
produce an electrical signal proportional to the physical vibratory =
motion of
the bridge at the mounting point of the accelerometer. Since =
accelerometers are
unidirectional they indicate acceleration (or velocity or displacement) =
in only
one direction. Most tests I have done on the mobility of the =
bridge/soundboard
assembly have involved studying the vertical motion (in a grand) of the =
bridge.
Usually this involved mounting the accelerometer just beside the note in =

question. To measure the for-and-aft motion of the bridge the =
accelerometer is
simply turned on its side so its axis is aligned in the direction you =
want to
investigate. (Or you can spend a small fortune and purchase a triaxial
accelerometer.</P>
<P class=MsoNormal>There are several ways to mount an accelerometer on =
a test
object. The least destructive is to simply glue it in place. The glue =
can be as
benign as beeswax or as intrusive as some epoxy or CA adhesive. In =
trying to
figure out the motion of the agraffe, a CA adhesive was used to mount an =

accelerometer to the top of a prepared agraffe (the top had been milled =
flat to
provide a good mounting surface for the accelerometer). I’ve used =
beeswax to
temporarily bond accelerometers to the tops of bridges—removing the =
strings from
one adjacent unison usually provides enough room—and in various places =
around
the rim and structure. I’ve also used studs screwed into holes drilled =
into the
bridge between unisons such that the accelerometer ended up locked down =
tight
with its base just above the strings. This lowered the resonant =
frequency of the
accelerometer some but (according to the manufacturer) not enough to =
worry about
for the tests I had in mind. Magnetic bases are available from most
accelerometer manufacturers but I’ve not used them. When looking at =
vibrations
in plates I’ve simply glued the accelerometer to the plate surface =
using
beeswax.</P>
<P class=MsoNormal>Del</P></FONT></DIV>
<DIV><FONT color=#000080>Delwin D Fandrich<BR>Piano Designer &amp;
Builder<BR>Hoquiam, Washington&nbsp; USA<BR>E.mail:&nbsp; <A
href="mailto:pianobuilders@olynet.com">pianobuilders@olynet.com</A><BR>=
Web
Site:&nbsp; <A
href="http://www.pianobuilders.com">www.pianobuilders.com</A></FONT></D=
IV></BODY></HTML>