Новый сверхтонкий датчик имеет идеальную чувствительность

Профессор Бингемтонского университета (штат Нью-Йорк) Рон Майлз (Ron Miles) в статье, недавно вышедшей в журнале IEEE Sensors, рассказал о созданном им ёмкостном датчике с наименьшим возможным сопротивлением движению.

Майлз приобрёл известность благодаря разработанному им год назад акустическому сенсору из позолоченной паутины, обладавшему исключительно равномерным частотным откликом. Движения паутины преобразовывались в электрические сигналы с помощью интегрированного в неё миниатюрного магнита.

В этот раз учёный задался целью исключить из своего сверхчувствительного датчика магнит, применив ёмкостную схему. Ежегодно в мире выпускается два миллиарда ёмкостных микрофонов, но сделать их сверхминиатюрными и при этом эффективными крайне сложно. Электростатические поля оказывают негативное воздействие на тонкие и гибкие активные элементы таких сенсоров, препятствуя их движению или даже повреждая их.

В конечном итоге Майлз нашёл оптимальную конструкцию, в которой гибкое волокно (паутина или другой тонкий материал) закреплялось между двумя фиксированными электродами.

«Поскольку датчик развёрнут под углом 90 градусов к электродам, электростатические силы не влияют на его движение», — поясняет он. Это имеет критическое значение, так как для обеспечения высокой чувствительности сенсора необходимо создавать высокое напряжение.

Такой тонкий и гибкий сенсор идеален для детектирования звука, так как его могут приводить в действие даже самые слабые движения воздуха. Его применение также поможет устранить проблемы, связанные с инерционностью обычных микрофонов и датчиков ускорения.