Een "kunstmatig krekelhaar" dat als gevoelige flowsensor wordt gebruikt, heeft moeite met het detecteren van zwakke, laagfrequente signalen - ze worden vaak overstemd door ruis. Maar nu, een beetje slim sleutelen aan de flexibiliteit van de kleine haarsteunen heeft het mogelijk gemaakt om de signaal-ruisverhouding met een factor 25 te verhogen. Dit betekent dat nu zwakke stromen kunnen worden gemeten. Onderzoekers van het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie hebben details van deze technologie gepresenteerd in de Nieuw tijdschrift voor natuurkunde .

Deze kleine haartjes, die zijn vervaardigd met behulp van microtechnologische technieken, zijn netjes in rijen gerangschikt en bootsen de extreem gevoelige lichaamsharen na die krekels gebruiken om roofdieren te detecteren. Als een haar beweegt, de elektrische capaciteit aan de basis verandert, de beweging meetbaar maken. Als er een hele reeks haren is, dan kan dit effect worden gebruikt om stromingspatronen te meten. Op dezelfde manier, veranderingen in de luchtstroom vertellen krekels dat ze op het punt staan ​​te worden aangevallen.

Mechanische AM-radio

In het geval van laagfrequente signalen, de ruis die inherent is aan het meetsysteem zelf heeft de neiging om roet in het eten te gooien door de signalen te overstemmen waarvoor het systeem is ontworpen om te meten. Een zeer aantrekkelijk idee is om deze signalen te "verplaatsen" naar het hoge frequentiebereik, waar geluid een veel minder belangrijke factor is. De MESA+-onderzoekers bereiken dit door de veerconstante van de haren periodiek te veranderen. Dit doen ze door een elektrische spanning aan te leggen.

Deze aanpassing zorgt er ook voor dat de haren met een hoge frequentie gaan trillen. Dit lijkt op de technologie die wordt gebruikt in oude AM-radio's, waarbij het muzieksignaal is gecodeerd op een golf met een hogere frequentie. In het geval van de sensor zijn "radio" is een mechanisch apparaat. Laagfrequente stromen worden gemeten door kleine haartjes die met een hogere frequentie trillen. Het signaal kan dan worden opgehaald, met aanzienlijk minder geluid. Plotseling, een voorheen onmeetbaar signaal naar voren komt, dankzij deze "up-conversie".

Deze elektromechanische amplitudemodulatie (EMAM) breidt het toepassingsgebied van de haarsensoren enorm uit. Nu de signaal-ruisverhouding met een factor 25 is verbeterd, het is mogelijk om veel zwakkere signalen te meten. Volgens de onderzoekers is deze technologie zou een zeer nuttige manier kunnen zijn om de prestaties van veel andere soorten sensoren te verbeteren.

De studie werd uitgevoerd door de Transducers Science and Technology-groep, dat onderdeel is van het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie van de Universiteit Twente. Het wordt uitgevoerd in het kader van BioEARS (VICI-project van prof. Gijs Krijnen), met financiering van Technologiestichting STW.

Het artikel van Harmen Droogendijk, Remco Sanders en Gijs Krijnen, getiteld "Onthulling van signalen uit meetruis door elektromechanische amplitudemodulatie" is gepubliceerd in de Nieuw tijdschrift voor natuurkunde , een open access tijdschrift.