【中國儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】精確測量電場強(qiáng)度對于許多應(yīng)用來說至關(guān)重要，但現(xiàn)有的傳感器架構(gòu)體系過于復(fù)雜且難以進(jìn)行校準(zhǔn)。奧地利維也納技術(shù)大學(xué)(TU Wien)已開發(fā)出一種新型的場強(qiáng)探測器，該探測器基于微電子機(jī)械技術(shù)，改進(jìn)場強(qiáng)測量的方法。該項(xiàng)工作已發(fā)表在Nature Electronics中。
 

 

圖片來自TU Wien
 

　　TU Wien的Andreas Kainz表示：“目前用于測量電場強(qiáng)度的設(shè)備存在一些顯著的缺點(diǎn)，例如這些設(shè)備中包含的導(dǎo)電金屬部件將對電場測量產(chǎn)生影響。若器件接地以提供測量的參考點(diǎn)，則該效應(yīng)會(huì)更加明顯。”研究人員們采用了不同的方法進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，使用被動(dòng)式MEMS元件，并利用了靜電感應(yīng)對尺寸僅為幾微米的小型硅柵格結(jié)構(gòu)的影響，其附著在一個(gè)小型彈簧上，當(dāng)硅塊暴露在電場中時(shí)，在硅晶體上施加一個(gè)力，則彈簧會(huì)被輕微地壓縮或延伸。
 

　　大規(guī)模生產(chǎn)
 

　　隨后可通過觀察穿過該結(jié)構(gòu)的LED光束的變化對這種機(jī)械位移進(jìn)行光學(xué)追蹤。另一個(gè)柵格固定于硅塊上方，因此當(dāng)硅在電場的影響下移動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生新的光通量。這種變化可以用來測量引起位移的電場強(qiáng)度。
 

　　在已發(fā)表的論文中，該研究團(tuán)隊(duì)注意到新設(shè)備還可用于頻率相對較低的區(qū)域。Kainz表示：“該設(shè)備已能夠精確測量出每米低于200伏的弱電場。這意味著我們的系統(tǒng)已經(jīng)能夠與現(xiàn)有產(chǎn)品在大致相同的水平上運(yùn)行，但我們的產(chǎn)品體積更小，且使用更簡單。”
 

　　氣象學(xué)是該設(shè)備的另一個(gè)目標(biāo)領(lǐng)域，在雷電來臨之前或雷暴期間，傳感器將有助于解決當(dāng)?shù)仉妶龅拈W電研究中一些尚未解決的問題，因?yàn)殚W電有可能引發(fā)移動(dòng)設(shè)備發(fā)出雷擊警報(bào)。此外類似的設(shè)備還能用于顯示高壓輸電線的距離。
 

　　MEMS技術(shù)應(yīng)當(dāng)允許使用成本相對較低的硅微加工技術(shù)并應(yīng)用大規(guī)模生產(chǎn)方法來進(jìn)行量產(chǎn)，如此該技術(shù)還可用于跨環(huán)境監(jiān)測以及個(gè)人安全等方面的應(yīng)用。Kainz認(rèn)為：“其他的測量方法已足夠成熟，而我們的方法才剛起步。我堅(jiān)信我們的微機(jī)電傳感器在未來將實(shí)現(xiàn)更多的應(yīng)用。”