TU Wien ha desarrollado un sensor para medir la intensidad de los campos eléctricos, que es mucho más pequeño, más simple y menos propenso a la distorsión que los dispositivos comparables.
La medición precisa de los campos eléctricos es importante en una variedad de aplicaciones, como el pronóstico del tiempo, el control de procesos en maquinaria industrial o la seguridad de las personas que trabajan en líneas de alta tensión. Sin embargo, desde una perspectiva tecnológica, esta no es una tarea fácil.
En una ruptura con el principio de diseño que han seguido todos los demás dispositivos de medición hasta la fecha, un equipo de investigación de TU Wien ha desarrollado un sensor a base de silicio como un sistema microelectromecánico MEMS. Diseñado en conjunto con el Departamento deSistemas integrados de sensores en la Universidad de Danube Krems, este sensor tiene la gran ventaja de que no distorsiona el campo muy eléctrico que está midiendo actualmente. También se ha publicado una introducción al nuevo sensor en la revista electrónica "Nature Electronics".
dispositivos de medición distorsionantes
"El equipo utilizado actualmente para medir la intensidad del campo eléctrico tiene algunas desventajas significativas", explica Andreas Kainz, del Instituto de Sistemas de Sensores y Actuadores Facultad de Ingeniería Eléctrica, TU Wien. "Estos dispositivos contienen partes que se cargan eléctricamente. Conductivolos componentes metálicos pueden alterar significativamente el campo que se está midiendo; un efecto que se vuelve aún más pronunciado si el dispositivo también tiene que estar conectado a tierra para proporcionar un punto de referencia para la medición. "Tal equipo también tiende a ser relativamente poco práctico y difícil de transportar".
El sensor desarrollado por el equipo de TU Wien está hecho de silicio y se basa en un concepto muy simple: pequeñas estructuras de silicio en forma de rejilla que miden unos pocos micrómetros de tamaño se fijan en un pequeño resorte. Cuando el silicio está expuestohacia un campo eléctrico, se ejerce una fuerza sobre los cristales de silicio, lo que hace que el resorte se comprima o extienda ligeramente.
Estos pequeños movimientos ahora deben hacerse visibles, para lo cual se ha diseñado una solución óptica: una rejilla adicional ubicada sobre la rejilla de silicio móvil está alineada de manera tan precisa que las aberturas de rejilla en una rejilla están ocultas por la otra.el campo eléctrico está presente, la estructura móvil se mueve ligeramente fuera de la alineación perfecta con la rejilla fija, permitiendo que la luz pase a través de las aberturas. Esta luz se mide, a partir de la cual la fuerza del campo eléctrico puede calcularse mediante un dispositivo calibrado adecuadamente.
El prototipo logra niveles impresionantes de precisión
El nuevo sensor de silicio no mide la dirección del campo eléctrico, sino su fuerza. Puede usarse para campos de una frecuencia relativamente baja de hasta un kilohercio ". Utilizando nuestro prototipo, hemos podido medir de manera confiable débilcampos de menos de 200 voltios por metro ", dice Andreas Kainz." Esto significa que nuestro sistema ya está funcionando aproximadamente al mismo nivel que los productos existentes, a pesar de que es significativamente más pequeño y mucho más simple ". Y todavía hay una gran cantidad depotencial de mejora también: "Otros métodos de medición ya son enfoques maduros, recién estamos comenzando. En el futuro, ciertamente será posible lograr resultados aún significativamente mejores con nuestro sensor microelectromecánico", agrega Andreas Kainz con confianza.
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Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Viena, TU Viena . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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