Nowe czujniki bazujące na MEMS

Nowe czujniki bazujące na MEMS

Pradyumna Thiruvenkatanathan z Uniwersytetu Cambridge (Laboratorium Nanoscale Science) otrzymał nagrodę za najlepszy referat dotyczący czujników oraz przetworników, wygłoszony podczas konferencji IEEE Frequency Control. Konferencja ta jest pierwszym tego rodzaju przedsięwzięciem skupionym wokół tematyki częstotliwości i taktowania, sterowania częstotliwością, oraz technologiami skojarzonymi, w tym MEMS.

MEMS umożliwia wykorzystanie technologii zintegrowanych obwodów do miniaturyzacji czujników, oraz siłowników, oraz zintegrowania złożonych systemów łączących zarówno elementy mechaniczne, jak i elektroniczne na jednej platformie. Te miniaturowe złożone systemy fizyczne potrafią ‘liczyć’, ale i ‘czuć’, oraz ‘współpracować’ z otaczającym je środowiskiem. MEMS zatem stanowią dla mikroelektronicznych obwodów zintegrowanych swoiste: ‘oczy’, ‘ramiona’, oraz ’mózgi’.

Sama technologia MEMS powstała w latach sześćdziesiątych w toku badań nad produkcją obwodów zintegrowanych. Jednakże popularyzacja na szerszą skalę nastąpiła dopiero w ostatniej dekadzie i związana jest z takimi dziedzinami, jak: przenośna elektronika, systemy samochodowe, oraz urządzenia biomedyczne.

Wygłoszony podczas konferencji referat Pradyumna’ego prezentuje nową linię bazujących na MEMS czujników wykorzystujących koncepcję lokalizacji wibracji w niemalże identycznych sprzężonych ze sobą rezonatorów. W urządzeniu tym, para miniaturowych ‘kamertonów’ jest ze sobą elektrycznie sprzężona w sposób, który może być precyzyjnie kontrolowany, a uzyskany wzór wibracji jest w dużej mierze uzależniony od każdej asymetrii, czy niezgodności pomiędzy sprzężonymi rezonatorami.

W zastosowaniach sensorycznych, zmiana właściwości strukturalnych jednego z rezonatorów w odniesieniu do drugiego byłaby mierzona poprzez lokalizowanie wibracji. Pradyumna w swoim referacie przedstawił eksperymentalne wyniki potwierdzające znaczącą poprawę wrażliwości na zaburzenia sztywności w porównaniu do dzisiejszych czujników MEMS.

Pradyumna bada obecnie granice zwiększania wrażliwości, oraz stosunek sygnału do szumu w tych systemach. Przygotowuje również prezentację bardzo wrażliwych czujników inercyjnych.

(lk)