Als onderdeel van lopend akoestisch onderzoek aan de Binghamton University, State University in New York Distinguished Professor Ron Miles heeft een werkbare sensor gemaakt met zo min mogelijk weerstand tegen beweging. De dunne en flexibele sensor is ideaal voor het detecteren van geluiden, omdat hij kan meebewegen met de luchtstroom die wordt veroorzaakt door zelfs de zachtste geluiden en problemen met versnellingsmeters oplost, microfoons en vele andere soortgelijke sensoren.

"Het doel was om een ​​sensor te maken die alleen de zwaartekracht weerstaat, " zei Miles. "De sensor moest verbonden blijven met het apparaat, maar behalve dat, Ik wilde dat het zou bewegen met zelfs de geringste geluiden of beweging van de lucht."

Door met de lucht te kunnen bewegen, kunnen sensoren zien wanneer een geluid aanwezig is en uit welke richting het komt.

Miles boekte in 2017 vooruitgang met akoestische sensoren door in goud gedompelde spinzijde te gebruiken als een dunne, flexibele sensor om een ​​microfoon te maken met een opmerkelijk vlakke frequentierespons. Deze sensor bevatte een magneet om de zijdebeweging om te zetten in een elektronisch signaal.

Als alternatief voor het gebruik van een magneet, Miles wilde een capacitieve sensor maken. In plaats van een magneet nodig te hebben, een capacitieve sensor vereist een spanning die eraan wordt toegevoegd via elektroden.

Er worden elk jaar twee miljard capacitieve microfoons geproduceerd, maar om ze zowel klein als effectief te maken, brengt een aantal uitdagingen met zich mee.

Zijn nieuwe platform biedt een manier om de beweging van extreem dunne vezels of films te detecteren door veranderingen in een elektrisch veld te detecteren zonder het gebruik van een magneet.

Het was voorheen niet mogelijk om capacitieve detectie te gebruiken op extreem flexibele, dunne materialen omdat ze weerstand moesten bieden aan elektrostatische krachten die ze kunnen beschadigen of hun beweging kunnen belemmeren.

"Onderzoekers willen dat de sensor beweegt met kleine krachten van geluid, zonder te worden beïnvloed door de elektrostatische krachten, ' zei Miles.

In dit meest recente werk Miles heeft een ontwerp gevonden dat de dunne, flexibele sensor - die spinnenzijde kan zijn of een ander materiaal dat net zo dun is - om boven twee vaste elektroden te zwaaien.

"Omdat de sensor zich in een hoek van 90 graden van de elektroden bevindt, de elektrostatische krachten hebben geen invloed op de beweging, ' zei Miles.

Dit is een cruciaal onderdeel van het ontwerp omdat de sensoren een hoge voorspanning moeten hebben - de spanning die nodig is om een ​​apparaat te laten werken - om effectief te zijn, aangezien de gevoeligheid van de sensor toeneemt met een hoge voorspanning.

Dit ontwerp betekent dat capacitieve sensoren, zoals die in smartphones worden gebruikt, kan zowel kleiner als efficiënter zijn.

Miles zei dat het unieke ontwerp ook een paar andere voordelen biedt die belangrijk zijn in verschillende toepassingen.

"De manier waarop de sensor nu is ontworpen, betekent dat hij een bijna constante potentiële energie heeft, maar ook na grote bewegingen kan terugkeren naar zijn evenwicht."