- 制造微傳感器的新方法可能會徹底改變電子產品的未來
- 來源：賽斯維傳感器網 發表于 2020/10/27
Shahrzad（Sherry）Towfighian是賓厄姆頓大學，紐約州立大學的機械工程副教授。圖片來源：賓厄姆頓大學，紐約州立大學
紐約州立大學賓厄姆頓大學的研究人員找到了一種改善微型傳感器性能的方法，該方法可能會對我們每天使用的電子設備產生廣泛的影響。
該研究找到了一種更可靠的方式來使用執行器來控制MEMS（微機電系統），MEMS是具有運動部件的微觀設備，其運動方式通常與電子產品相同。
Binghamton團隊發現，結合使用兩種靜電致動方法（平行板致動器和懸浮致動器），可以實現可預測的線性度，而這兩個系統都不是自己提供的。
這項研究由國家科學基金會（National Science Foundation）的一項主要由博士生資助的基金資助。學生Mark Pallay在首席研究員Shahrzad（Sherry）Towfighian和共同首席研究員Ronald N. Miles的監督下分別擔任機械工程副教授和杰出教授。
團隊的發現對于麥克風制造而言可能是革命性的，因為采用這種設計，信號可以增強得足夠高，從而電子設備的背景噪聲不再成為問題。每年全球制造超過20億個麥克風，而且隨著越來越多的具有聲音交互功能的設備，這一數字正在增長。
邁爾斯說：“電子噪音真的很難消除。” “您會在后臺聽到這種嘶嘶聲。當您制造非常小的麥克風時（這是我們想要做的），噪聲問題越來越大。這是一個越來越大的挑戰。這是避免這種情況并獲得成功的一條途徑。噪音降低了。”
對MEMS進行了廣泛研究的Towfighian解釋說，微型設備中的致動器通常只是兩塊板，兩者之間有縫隙。這些板關閉，并且設備在接收到一定電壓時會激活。
很難微調這種致動器，但是在板的側面添加兩個電極會產生懸浮效應，同時將它們推開，從而可以更好地控制設備。
她說：“將兩個系統結合起來，我們可以消除非線性。” “如果給它一些電壓，它就會保持一定的距離，并在很大的運動范圍內保持該電壓。”
邁爾斯說，可預測性在為麥克風制造執行器時至關重要，這是他最近研究的重點。
他說：“在傳感器中，如果移動一個單位，并且輸出電壓增加一個單位，或者隨您的比例成比例增加，則壽命將大大簡化。” “在執行器中，您試圖推動物體，因此，如果給它施加兩倍的電壓，則希望它的作用距離是兩倍，而不是四倍。
“這就像你有一個尺子，它的長度在向上移動時，英寸會有所變化。對于電容式傳感器，在向上移動時，靈敏度和輸出會產生這些奇怪的變化。這令人非常頭疼。”
當賓厄姆頓大學的研究人員開始研究時，他們并不知道將這兩種想法結合起來會產生令人滿意的結果。
邁爾斯說：“魔術（愚蠢的運氣）是非線性相互抵消了。” “它們的方向往往相反。我們能夠證明，在很大的范圍內，它們是線性的。
“通過同時具有這兩種電極配置，它可以為您提供更多的旋轉旋鈕，并且可以向不同的電極施加電壓來進行更多的調整。使用簡單的平行板，它們之間只有一個電壓，并且沒有太大的設計自由度這樣，就可以有更多的電極，您可以更好地控制設計。”
除了制造麥克風的可能性（使它們更小，更好，更便宜）之外，Towfighian還了解了如何在她的研究領域中使用新的執行器設計，其中包括陀螺儀，加速度計，壓力傳感器和其他類型的開關。
她說：“我們從基本的角度展示了這個概念，但是它具有廣泛的應用范圍。” “它可以改善許多設備的功能，因此影響可能很大。”
這項名為“合并平行板和懸浮執行器以實現靜電MEMS的線性和可調諧性”的研究發表在 《應用物理雜志》上。
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