Изобретён новый сверхчувствительный датчик звука

Изобретён новый сверхчувствительный датчик звука

В рамках продолжающихся акустических исследований на базе Университета Бингемтона, специалистами создан работоспособный датчик звука с минимальным сопротивлением движению. Сенсор гибкой тонкой характеристики идеально подходит для восприятия звуков, учитывая способность устройства определять движения воздушных потоков, создаваемых даже незначительными по уровню звуковыми волнами. Устройство полностью устраняет проблемы слабой чувствительности акселерометров, микрофонов и другой подобной аппаратуры.

Звуковой сенсор с малым сопротивлением

Цель специалистов-разработчиков заключалась в создании датчика звука, обладающего сопротивлением, приближенным к условиям гравитации. Оставаясь подключенным к базовому устройству, прибор должен был реагировать на малейшие звуки или движения воздуха.

Работа такого рода с акустическими сенсорами начиналась ещё в 2017 году. Тогда, использовался миниатюрный датчик звука на основе золотого шелка, подобного паутине.

Прибор разрабатывался под создание микрофона с чрезвычайно плоской частотной характеристикой. Этот датчик звука имел встроенный магнит, способствующий преобразованию движения золотого шёлка в электронный сигнал.

Новая, более чувствительная конструкция сенсора отличается тем, что в качестве альтернативы использованию магнита, разработчики решили создать ёмкостный вариант. Такая конструкция вместо магнита требует напряжения, подводимого через специальные электроды.

Мировой индустрией выпускается примерно 2 млрд. емкостных микрофонов. Однако малые размеры и эффективность такой аппаратуры традиционно сопряжены с некоторыми проблемами обработки звуковых волн.

Новая платформа электроники обеспечивает способ обнаружения звуковых колебаний движением чрезвычайно тонких волокон (плёнок), путем обнаружения изменений напряжённости поля, но без применения магнита.

Ранее возможности использовать емкостные устройства на чрезвычайно гибких тонких материалах исключались. Ограничения объяснялись необходимостью противостоять электростатическим силам, способным повредить устройство, либо затрудняющим контроль механики движения.

Как отмечают сами разработчики:

Нами преследовалась цель добиться эффекта, чтобы механика датчика звука двигалась силами, сформированными даже небольшими уровнями звуковых волн, при этом, не подвергаясь воздействию электростатических сил.

Итоги по результатам исследований

В результате последних исследований удалось создать конструкцию, которая позволяет тонкому гибкому датчику звука на основе материала, подобного паутине, двигаться между двумя неподвижными электродами.

Поскольку датчик звука находится под углом 90º по отношению к электродам, электростатические силы не влияют на движение конструкции. Критическая часть конструкции — высокое напряжение смещения — сила, необходимая для эффективной работы устройства.

Таким образом, новый способ создания датчика звука демонстрирует почти постоянную потенциальную энергию и способность возврата к равновесию после большой амплитуды движений.


На основе материалов: Binghamton University