澳大利亚昆士兰大学的工程师开发了一种新型的超声波传感器，其灵敏度明显优于类似物。 该传感器称为超超声波。 他能够捕获人体中单个细胞和细菌的振动，并评估它们是否正常运行。
我们告诉它如何安排。
图片Saroj Regmi / CC BY为什么我们需要这样的传感器
超声波被积极地用于疾病的诊断，例如，超声波。 在经典的超声波设备中，发射器和接收器由压电晶体制成。 当对它们施加交流电荷时，会发生机械振动。 振荡会产生人类听觉之外的高频声波。
这些波从具有高声阻抗的表面反射。 压电元件记录这些反射，并可以在监视器屏幕上形成物体的图像。 但是，这样的系统有一个重要的缺点-低分辨率。 在他们的帮助下，您可以获得详细的内部器官图像，但无法注册单个细胞。
澳大利亚昆士兰大学的研究人员致力于解决这一问题。 他们开发了一种高灵敏度传感器，可以检测细胞甚至空气分子的运动。
发明如何运作
与传统的压电元件不同，该传感器不会发出声波。 它仅吸收来自研究对象或周围空气的辐射。 直径为148微米，厚度为1.8微米的硅片负责记录波。 在形状上，它类似于四辐自行车轮。 当声波撞击光盘时，会发生共振并放大信号。
在硅片的中央有一个薄的支架，将其连接到光学谐振器的摄像机。 驻波直通此相机。 它在声音的影响下响应磁盘振动并改变其形状。 这些变化由也位于光学腔中的光电探测器记录。 传感器接收到的信息使您可以确定被调查对象的形状。
优缺点
开发人员注意到，新传感器能够以80 kHz至1 MHz的频率识别声压级为50μPa（约8 dB）的超声波。 这比其他超声波传感器高两个数量级。 根据工程师的说法，该设备能够拾取更高频率的声振动，但是，在实验过程中，此类波在空气中的衰减太快，并且没有时间到达传感器。
新的传感器将使您无需接触即可接触最小的生物。 通常，细菌或病毒会从环境中移出进行检查，并置于显微镜下，这可能导致其行为发生变化。 借助新技术，单细胞可以在它们生活的地方（例如在空气或土壤中）进行研究。
该传感器具有几个缺点。 首先是设备中的磁盘架未与声压隔离。 由于此功能，传感器会更糟地拾取高于800 KHz的频率：在磁盘下方的空间中会产生额外的共振，从而增加了噪声水平。 对于某些频率，它可以达到50％。
照片Lee Maguire / CC BY第二个缺点是磁盘的表面会不均匀地感知信号。 在它的不同部分，机械共振仅在狭窄的频率范围的影响下发生。 如果“听到”的声音频率未知，则很难检测到。
设备类似物
传感器的第一个类似物是压电传感器，我们一开始就谈到过。 显然，压电传感器的主要缺点是灵敏度低。 但是为了解决这个问题，已经有几种技术。 例如，传感器的金属表面被更易振动的纳米纤维取代。
此外，为了提高分辨率，将压电传感器放置在水中：基于光声效应的测量系统中使用了该技术。 由于非线性效应的出现，液体介质会增强设备中形成的声音振动，从而简化了波的检测。
值得注意的是另一种类型的传感器-光机械传感器，它使用光来研究物体的形状。 激光源和机械谐振器组合在一块薄板上，该薄板上的光信号变化最小。 然后，这些振动由光电探测器跟踪。
光学机械灵敏度的传感器可与超声波传感器媲美，并且能够检测单个分子。 但是，它们无法识别小于光波长的物体。
专家指出，将来，灵敏的超声波（和光机械）传感器将在智能家居中得到应用，它们将成为气体泄漏检测系统的一部分。
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