Piccoli "peli" del polimero SU-8 sono applicati a un flessibile, superficie mobile, la cui capacità cambia ad ogni movimento.
Un "capello artificiale di grillo" utilizzato come sensore di flusso sensibile ha difficoltà a rilevare debole, segnali a bassa frequenza:tendono ad essere soffocati dal rumore. Ma ora, un po' di ingegnoso armeggiare con la flessibilità dei piccoli supporti dei capelli ha reso possibile aumentare il rapporto segnale-rumore di un fattore 25. Questo significa che ora è possibile misurare i flussi deboli. I ricercatori del MESA+ Institute for Nanotechnology hanno presentato i dettagli di questa tecnologia nel Nuovo Giornale di Fisica .
Questi minuscoli peli, che sono realizzati con tecniche di microtecnologia, sono ordinatamente disposti in file e imitano i peli del corpo estremamente sensibili che i grilli usano per rilevare i predatori. Quando un capello si muove, la capacità elettrica alla sua base cambia, rendere misurabile il movimento. Se c'è un'intera serie di peli, allora questo effetto può essere usato per misurare i modelli di flusso. Nello stesso modo, i cambiamenti nel flusso d'aria dicono ai grilli che stanno per essere attaccati.
Radio AM meccanica
Nel caso di segnali a bassa frequenza, il rumore inerente al sistema di misura stesso tende a mettere i bastoni tra le ruote a soffocare proprio i segnali che il sistema è stato progettato per misurare. Un'idea molto interessante è quella di "spostare" questi segnali nella gamma delle alte frequenze, dove il rumore è un fattore molto meno significativo. I ricercatori MESA+ raggiungono questo obiettivo modificando periodicamente la velocità di primavera dei capelli. Lo fanno applicando una tensione elettrica.
Questa regolazione fa anche vibrare i peli ad alta frequenza. Assomiglia alla tecnologia utilizzata nelle vecchie radio AM, dove il segnale musicale è codificato su un'onda a frequenza più alta. Nel caso del sensore, la sua "radio" è un dispositivo meccanico. I flussi a bassa frequenza sono misurati da minuscoli peli che vibrano a una frequenza più alta. Il segnale può quindi essere recuperato, con molto meno rumore. Ad un tratto, emerge un segnale prima non misurabile, grazie a questa "up-conversion".
Il segnale originale (in alto), il segnale ad un sensore che vibra ad una frequenza più alta (centro), e il segnale ricostruito (in basso).
Questa modulazione di ampiezza elettromeccanica (EMAM) amplia enormemente la gamma di applicazioni dei sensori per capelli. Ora che il rapporto segnale-rumore è stato migliorato di un fattore 25, è possibile misurare segnali molto più deboli. Secondo i ricercatori, questa tecnologia potrebbe essere un modo molto utile per aumentare le prestazioni di molti altri tipi di sensori.
Lo studio è stato condotto dal gruppo Transducers Science and Technology, che fa parte del MESA+ Institute for Nanotechnology presso l'Università di Twente. Viene svolto nell'ambito di BioEARS (progetto VICI del Prof. Gijs Krijnen), con il finanziamento della STW Technology Foundation.
L'articolo di Harmen Droogendijk, Remco Sanders e Gijs Krijnen, intitolato "Scoprire i segnali dal rumore di misura mediante modulazione di ampiezza elettromeccanica" è stato pubblicato nel Nuovo Giornale di Fisica , una rivista ad accesso libero.
