17 feb. 1999
2 minuten
Een ‘kunstmatige krekelhaar’, een gevoelige stromingssensor, heeft moeite met kleine signalen met lage frequenties: die dreigen te verzuipen in ruis. Door slim te gaan sleutelen aan de flexibiliteit van de ophanging van het haartje, is de signaal-ruis verhouding met een factor 25 te verbeteren, zodat ook die kleine stromingen opeens meetbaar zijn. Onderzoekers van het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie presenteren deze techniek in het New Journal of Physics.
De haartjes, gefabriceerd in microtechnologie, staan keurig in het gelid opgesteld en bootsen de uiterst gevoelige haartjes na die een krekel op zijn lijf heeft om belagers te kunnen ontdekken. Bij beweging van een haartje verandert aan de onderkant de elektrische capaciteit: dit maakt de beweging meetbaar. Met een heel array van haartjes zijn op deze manier stromingspatronen te meten. Zo voelt de krekel ook aan de luchtstroming dat hij belaagd wordt.
Mechanische AM-radio
Voor signalen met lage frequenties gooit de ruis van het meetsysteem roet in het eten: deze signalen komen niet boven de ruis uit. Het zou aantrekkelijk zijn om deze signalen te ‘verplaatsen’ naar hoge frequenties, waar de ruis een veel kleinere rol speelt. De MESA+-onderzoekers doen dit door de veerstijfheid van het haartje periodiek te laten veranderen. Dat kan met een elektrische spanning.
Door deze aanpassing gaat het haartje ook op een hoge frequentie meetrillen. Dit lijkt op de techniek van de aloude AM radio, waar het muzieksignaal op een golf van hogere frequentie wordt gezet. In het geval van de haarsensor werkt de ‘radio’ mechanisch: de laagfrequente stroming wordt gemeten door een haartje dat met hogere frequentie trilt. En het is vervolgens weer terug te halen, met beduidend minder ruis. Opeens komt een signaal tevoorschijn dat vooraf niet meetbaar was, dankzij deze ‘upconversie’.
Het toepassingsbereik van de haarsensoren wordt door deze electromechanical amplitude modulation (EMAM) drastisch vergroot: er zijn kleinere signalen waar te nemen dankzij verbetering van de signaal-ruisverhouding met een factor 25. Ook voor vele andere sensoren is dit een zeer bruikbare techniek om de prestaties te verbeteren, stellen de onderzoekers. Het onderzoek is uitgevoerd in de groep Transducers Science and Technology, die deel uitmaakt van het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie van de UT.
Het is uitgevoerd binnen BioEARS, het VICI project van prof. Gijs Krijnen, en gefinancierd door de Technologiestichting STW.
Het artikel ‘Uncovering signals from measurement noise by electro mechanical amplitude modulation’ door Harmen Droogendijk, Remco Sanders en Gijs Krijnen, is verschenen in het New Journal of Physics. Het is ‘open access’.
Anderen lazen ook
