Shahrzad（Sherry）Towfighian是賓厄姆頓大學(xué)，紐約州立大學(xué)的機(jī)械工程副教授。圖片來源：賓厄姆頓大學(xué)，紐約州立大學(xué)

紐約州立大學(xué)賓厄姆頓大學(xué)的研究人員找到了一種改善微型傳感器性能的方法，該方法可能會(huì)對(duì)我們每天使用的電子設(shè)備產(chǎn)生廣泛的影響。

該研究找到了一種更可靠的方式來使用執(zhí)行器來控制MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)），MEMS是具有運(yùn)動(dòng)部件的微觀設(shè)備，其運(yùn)動(dòng)方式通常與電子產(chǎn)品相同。

Binghamton團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，結(jié)合使用兩種靜電致動(dòng)方法（平行板致動(dòng)器和懸浮致動(dòng)器），可以實(shí)現(xiàn)可預(yù)測(cè)的線性度，而這兩個(gè)系統(tǒng)都不是自己提供的。

這項(xiàng)研究由國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（National Science Foundation）的一項(xiàng)主要由博士生資助的基金資助。學(xué)生Mark Pallay在首席研究員Shahrzad（Sherry）Towfighian和共同首席研究員Ronald N. Miles的監(jiān)督下分別擔(dān)任機(jī)械工程副教授和杰出教授。

團(tuán)隊(duì)的發(fā)現(xiàn)對(duì)于麥克風(fēng)制造而言可能是革命性的，因?yàn)椴捎眠@種設(shè)計(jì)，信號(hào)可以增強(qiáng)得足夠高，從而電子設(shè)備的背景噪聲不再成為問題。每年全球制造超過20億個(gè)麥克風(fēng)，而且隨著越來越多的具有聲音交互功能的設(shè)備，這一數(shù)字正在增長(zhǎng)。

邁爾斯說：“電子噪音真的很難消除�！� “您會(huì)在后臺(tái)聽到這種嘶嘶聲。當(dāng)您制造非常小的麥克風(fēng)時(shí)（這是我們想要做的），噪聲問題越來越大。這是一個(gè)越來越大的挑戰(zhàn)。這是避免這種情況并獲得成功的一條途徑。噪音降低了。”

對(duì)MEMS進(jìn)行了廣泛研究的Towfighian解釋說，微型設(shè)備中的致動(dòng)器通常只是兩塊板，兩者之間有縫隙。這些板關(guān)閉，并且設(shè)備在接收到一定電壓時(shí)會(huì)激活。

很難微調(diào)這種致動(dòng)器，但是在板的側(cè)面添加兩個(gè)電極會(huì)產(chǎn)生懸浮效應(yīng)，同時(shí)將它們推開，從而可以更好地控制設(shè)備。

她說：“將兩個(gè)系統(tǒng)結(jié)合起來，我們可以消除非線性�！� “如果給它一些電壓，它就會(huì)保持一定的距離，并在很大的運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)保持該電壓�！�

邁爾斯說，可預(yù)測(cè)性在為麥克風(fēng)制造執(zhí)行器時(shí)至關(guān)重要，這是他最近研究的重點(diǎn)。

他說：“在傳感器中，如果移動(dòng)一個(gè)單位，并且輸出電壓增加一個(gè)單位，或者隨您的比例成比例增加，則壽命將大大簡(jiǎn)化�！� “在執(zhí)行器中，您試圖推動(dòng)物體，因此，如果給它施加兩倍的電壓，則希望它的作用距離是兩倍，而不是四倍。

“這就像你有一個(gè)尺子，它的長(zhǎng)度在向上移動(dòng)時(shí)，英寸會(huì)有所變化。對(duì)于電容式傳感器，在向上移動(dòng)時(shí)，靈敏度和輸出會(huì)產(chǎn)生這些奇怪的變化。這令人非常頭疼�！�

當(dāng)賓厄姆頓大學(xué)的研究人員開始研究時(shí)，他們并不知道將這兩種想法結(jié)合起來會(huì)產(chǎn)生令人滿意的結(jié)果。

邁爾斯說：“魔術(shù)（愚蠢的運(yùn)氣）是非線性相互抵消了�！� “它們的方向往往相反。我們能夠證明，在很大的范圍內(nèi)，它們是線性的。

“通過同時(shí)具有這兩種電極配置，它可以為您提供更多的旋轉(zhuǎn)旋鈕，并且可以向不同的電極施加電壓來進(jìn)行更多的調(diào)整。使用簡(jiǎn)單的平行板，它們之間只有一個(gè)電壓，并且沒有太大的設(shè)計(jì)自由度這樣，就可以有更多的電極，您可以更好地控制設(shè)計(jì)�！�

除了制造麥克風(fēng)的可能性（使它們更小，更好，更便宜）之外，Towfighian還了解了如何在她的研究領(lǐng)域中使用新的執(zhí)行器設(shè)計(jì)，其中包括陀螺儀，加速度計(jì)，壓力傳感器和其他類型的開關(guān)。

她說：“我們從基本的角度展示了這個(gè)概念，但是它具有廣泛的應(yīng)用范圍。” “它可以改善許多設(shè)備的功能，因此影響可能很大�！�

這項(xiàng)名為“合并平行板和懸浮執(zhí)行器以實(shí)現(xiàn)靜電MEMS的線性和可調(diào)諧性”的研究發(fā)表在 《應(yīng)用物理雜志》上。