纽约州立大学宾汉姆顿大学的研究人员找到了一种提高微型传感器性能的方法，这可能会对我们每天使用的电子设备产生广泛的影响。

这项研究找到了一种更可靠的方法来使用控制MEMS(微机电系统)的致动器，MEMS是一种带有移动部件的微型设备，通常以与电子设备相同的方式生产。

宾汉姆顿的团队发现，结合两种静电驱动方法——平行板和悬浮致动器——可以实现可预测的线性，这些系统都不能单独提供。这项调查由美国国家科学基金会资助，主要由医生进行。学生马克帕莱(Mark Pallay)是一名副教授，也是一名杰出的机械工程教授，分别由首席研究员Shahrzad(Sherry)toefighian和联合首席研究员Ronald N. Miles指导。

该团队的研究成果对于麦克风制造来说可能是革命性的，因为通过这种设计，可以将信号提升到足够高的水平，从而使电子设备产生的背景噪音不再是问题。每年，全世界制造超过20亿个麦克风，并且随着更多设备具有人类语音交互功能，这个数字还在增加。

“电子噪音真的很难消除，”迈尔斯说。“你听到了背景中的嘶嘶声。当你制作非常小的麦克风时——这就是我们想要做的——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路，噪音降低。Towfighian广泛研究了MEMS，他解释说，微型设备中的致动器通常只是两个有间隙的板。这些板是闭合的，当设备接收到一定的电压时，设备就会被激活。

很难对这种类型的致动器进行微调，但在电路板的两侧添加两个电极将产生浮动效果，同时将它们分开，并允许更好地控制设备。“通过结合这两个系统，我们可以摆脱非线性，”她说。“如果你给它一些电压，它会保持一定的距离，并保持在一个很大的运动范围内。”迈尔斯表示，在制造麦克风致动器时，可预测性非常重要，这是他最近研究的重点。

“在传感器中，如果一个细胞被移动，并且一个细胞中的输出电压增加，或者比率增加，则生活会更容易，”他说。“在致动器中，你试图推动物体，所以如果你给它两倍的电压，你希望它移动两次，而不是四次。

“就像你有一把尺子，当你向上移动时，英寸的长度会发生变化。有了电容传感器，往上走，灵敏度和输出会有这些奇怪的变化。这是一个巨大的麻烦。”当宾汉姆顿的研究人员开始他们的研究时，他们不知道将这两种想法结合起来会提供最好的结果。

“魔法——愚蠢的运气——是一种非线性抵消，”迈尔斯说。“他们倾向于相反的方向。我们可以证明它们在很大范围内是线性的。

“通过同时使用这两种电极配置，它可以为你提供更多的旋钮，并通过向不同的电极施加电压来进行更多的调整。简单的平行板，之间可以用一个电压，没有太大的设计自由度。有了这个，就会有更多的电极，你可以更好地控制设计。”

除了制造麦克风的可能性——使它们更小、更好、更便宜——Towfighian还看到了新的致动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。“我们在基础水平上展示了这个概念，但它有广泛的应用，”她说。“可以提升很多设备的功能，所以影响可能很大。”

题为“结合平行板和悬浮致动器实现静电MEMS中的线性和可调性”的研究发表在《应用物理杂志》上。