Hårsensor afdækker skjulte signaler

Et "kunstigt crickethår", der bruges som en følsom flowsensor, har svært ved at opdage svage, lavfrekvente signaler – de har en tendens til at blive overdøvet af støj. Men nu, lidt smart pille ved fleksibiliteten af ​​det lille hårs understøtninger har gjort det muligt at booste signal-støj-forholdet med en faktor på 25. Det betyder, at svage flows nu kan måles. Forskere ved MESA+ Institute for Nanotechnology har præsenteret detaljer om denne teknologi i New Journal of Physics .

Disse små hår, som er fremstillet ved hjælp af mikroteknologiske teknikker, er pænt arrangeret i rækker og efterligner de ekstremt følsomme kropshår, som fårekyllinger bruger til at opdage rovdyr. Når et hår bevæger sig, den elektriske kapacitans ved sin base ændres, gør bevægelsen målbar. Hvis der er en hel række af hår, så kan denne effekt bruges til at måle strømningsmønstre. På samme måde, ændringer i luftstrømmen fortæller fårekyllinger, at de er ved at blive angrebet.

Mekanisk AM-radio

I tilfælde af lavfrekvente signaler, den støj, der er iboende til selve målesystemet, har en tendens til at kaste en nøgle i værket ved at overdøve selve de signaler, som systemet er designet til at måle. En meget tiltalende idé er at "flytte" disse signaler ind i højfrekvensområdet, hvor støj er en meget mindre væsentlig faktor. Det opnår MESA+-forskerne ved med jævne mellemrum at ændre hårenes springhastighed. Det gør de ved at påføre en elektrisk spænding.

Denne justering får også hårene til at vibrere med en høj frekvens. Dette ligner den teknologi, der bruges i gamle AM-radioer, hvor musiksignalet er kodet på en højere frekvensbølge. I tilfælde af sensoren, dens "radio" er en mekanisk enhed. Lavfrekvente strømninger måles af små hår, der vibrerer med en højere frekvens. Signalet kan derefter hentes, med væsentlig mindre støj. Pludselig, et tidligere umåleligt signal fremkommer, takket være denne "opkonvertering".

Denne elektromekaniske amplitudemodulation (EMAM) udvider hårsensorernes anvendelsesområde enormt. Nu hvor signal-støj-forholdet er blevet forbedret med en faktor på 25, det er muligt at måle meget svagere signaler. Ifølge forskerne, denne teknologi kan være en meget nyttig måde at øge ydeevnen for mange andre typer sensorer.

Undersøgelsen blev udført af Transducers Science and Technology-gruppen, som er en del af MESA+ Institute for Nanotechnology ved University of Twente. Det udføres i forbindelse med BioEARS (Prof. Gijs Krijnens VICI-projekt), med støtte fra STW Technology Foundation.

Artiklen af ​​Harmen Droogendijk, Remco Sanders og Gijs Krijnen, med titlen "Afdækning af signaler fra målestøj ved elektromekanisk amplitudemodulation" er blevet offentliggjort i New Journal of Physics , en åben journal.