纽约州立大学宾汉姆顿大学的研究人员已经找到了一种方法来改善微型传感器的性能，这些传感器可能对我们每天使用的电子设备产生广泛的影响。

该研究发现了一种更可靠的方法来使用控制MEMS(微机电系统)的执行器，微机电系统是具有移动部件的微观设备，通常以与电子设备相同的方式生产。

Binghamton团队发现，结合静电驱动的两种方法 - 平行板和悬浮致动器 - 导致可预测的线性，这些系统都不能单独提供。

该调查由国家科学基金会资助，主要由博士进行。学生Mark Pallay分别在首席研究员Shahrzad(Sherry)Towfighian和联合首席研究员Ronald N. Miles的监督下，他是副教授和机械工程杰出教授。

该团队的研究结果对于麦克风制造而言可能具有革命性，因为采用这种设计，信号可以提升到足够高的水平，使得电子设备产生的背景噪声不再成为问题。每年全世界制造超过20亿个麦克风，随着更多设备具有人声交互功能，这一数字还在不断增长。

“电子噪音真的很难摆脱，”迈尔斯说。“你在背景中听到了这个嘶嘶声。当你制造非常小的麦克风时 - 这就是我们想要做的事情 - 噪音是一个越来越大的问题。这是一个越来越大的挑战。这是避免这种情况的一条道路噪音降低了。“

已广泛研究MEMS的Towfighian解释说，微器件中的执行器通常只是两个板之间有间隙。这些板关闭，当设备接收到一定的电压时，设备会激活。

很难对这种类型的执行器进行微调，但是在板的两侧添加两个电极会产生悬浮效应，同时将它们分开并允许更好地控制设备。

“结合这两个系统，我们可以摆脱非线性，”她说。“如果给它一些电压，它会保持一定的距离并保持在很大的运动范围内。”

迈尔斯表示，在制造麦克风执行器时，可预测性至关重要，这是他最近研究的重点。

“在一个传感器中，如果移动一个单元并且输出电压在一个单元中增加，或者随着比例增加，则寿命会更容易，”他说。“在执行器中，你试图推动物体，所以如果给它两倍的电压，你希望它能够前进两倍，而不是四倍。

“就像你有一个尺子，当你向上移动时，英寸的长度会有所变化。使用电容式传感器，当你向上移动时，你会有灵敏度和输出这些奇怪的变化。这是一个巨大的麻烦。”

当宾厄姆顿研究人员开始他们的研究时，他们并不知道将这两种思想结合起来会提供尽可能好的结果。

“魔术 - 愚蠢的运气 - 是非线性相互抵消，”迈尔斯说。“他们倾向于相反的方向。我们能够证明，在很大的范围内，它们是线性的。

“通过同时使用这两种电极配置，它可以为您提供更多旋钮，并可以通过向不同电极施加电压来进行更多调整。使用简单的平行板，您可以在它们之间使用一个电压，并且您没有太多的设计自由度有了这个，就会有更多的电极，你可以更好地控制设计。“

除了麦克风制造的可能性 - 使它们更小，更好，更便宜 - Towfighian看到了新的执行器设计如何在她的研究中使用，包括陀螺仪，加速度计，压力传感器和其他类型的开关。

“我们在基本层面展示了这个概念，但它有广泛的应用，”她说。“它可以改善许多设备的功能，因此影响可能很大。”

这项题为“合并平行板和悬浮致动器以实现静电MEMS中的线性和可调性”的研究发表在 “应用物理学杂志”上。