新型传感器精确测量电场强度

寂静回声

精确测量电场强度对于许多应用来说至关重要，但现有的传感器架构体系过于复杂且难以进行校准。奥地利维也纳技术大学(TU Wien)已开发出一种新型的场强探测器，该探测器基于微电子机械技术，改进场强测量的方法。该项工作已发表在Nature Electronics中。

图片来自TU Wien

　　TU Wien的Andreas Kainz表示：“目前用于测量电场强度的设备存在一些显著的缺点，例如这些设备中包含的导电金属部件将对电场测量产生影响。若器件接地以提供测量的参考点，则该效应会更加明显。”研究人员们采用了不同的方法进行重新设计，使用被动式MEMS元件，并利用了静电感应对尺寸仅为几微米的小型硅栅格结构的影响，其附着在一个小型弹簧上，当硅块暴露在电场中时，在硅晶体上施加一个力，则弹簧会被轻微地压缩或延伸。

　　大规模生产

　　随后可通过观察穿过该结构的LED光束的变化对这种机械位移进行光学追踪。另一个栅格固定于硅块上方，因此当硅在电场的影响下移动时，将产生新的光通量。这种变化可以用来测量引起位移的电场强度。

　　在已发表的论文中，该研究团队注意到新设备还可用于频率相对较低的区域。Kainz表示：“该设备已能够精确测量出每米低于200伏的弱电场。这意味着我们的系统已经能够与现有产品在大致相同的水平上运行，但我们的产品体积更小，且使用更简单。”

　　气象学是该设备的另一个目标领域，在雷电来临之前或雷暴期间，传感器将有助于解决当地电场的闪电研究中一些尚未解决的问题，因为闪电有可能引发移动设备发出雷击警报。此外类似的设备还能用于显示高压输电线的距离。

　　MEMS技术应当允许使用成本相对较低的硅微加工技术并应用大规模生产方法来进行量产，如此该技术还可用于跨环境监测以及个人安全等方面的应用。Kainz认为：“其他的测量方法已足够成熟，而我们的方法才刚起步。我坚信我们的微机电传感器在未来将实现更多的应用。”