基于MEMS谐振器的力学传感器获得美国DARPA资助
2025-10-14 11:48:41 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
得益于美国宾夕法尼亚州立大学正在进行的一个新研究项目，能够在极端条件下工作的高性能MEMS谐振式力学传感器可能很快就会成为现实。
据麦姆斯咨询报道，得益于美国宾夕法尼亚州立大学正在进行的一个新研究项目，能够在极端条件下工作的高性能MEMS谐振式力学传感器可能很快就会成为现实。这项研究由首席研究员兼电气工程助理教授 Mingyo “Leen” Park 领导，由美国国防高级研究计划局 （DARPA）授予的一项为期两年、金额达200万美元的“高阶复合谐振器增强弹性（HORCREX）”项目资助。
灵巧手中的MEMS力学传感器
Mingyo “Leen” Park领导的研究团队专注于MEMS惯性传感器研究工作，这类传感器可以感知运动、力或重力，广泛应用于航空航天、国防和自主移动系统。目前的商用惯性传感器通常以单一频率进行测量；跨多个频率进行测量需要多个独立的传感器，这会增加尺寸、重量和功耗。
该研究团队旨在用一个带有频率梳的单芯片取代需要多个独立传感器的架构。频率梳是由工作在非线性状态下的谐振器产生的等距振动线频谱。该谐振器采用电系统（MEMS）技术，其尺寸比人类头发的宽度还要小，这是在宾夕法尼亚州立大学材料研究所的洁净室中制造而成的。
“通过对MEMS谐振器进行有效驱动，我们的团队将使其产生频率梳，进而让传感器无需增加体积即可提取丰富的多频段数据。”Mingyo “Leen” Park说道，“使用频谱而非单一频率，这使传感器能够获得更丰富的信息，同时减少独立传感器的数量。”
据研究人员介绍，这种基于MEMS谐振器的力学传感器的一项关键创新是巧妙地利用了材料非线性——材料在弯曲或拉伸时特性的变化方式——来提高灵敏度和功能性。
“非线性传感器的概念仍处于起步阶段。”这项研究的联合首席研究员兼电气工程助理教授Morteza Kayyalha表示，“我们的论文是首批展示非线性传感器发展潜力的论文之一，而HORCREX项目资助让我们有机会将这一想法转化为强大的产品。”
研究人员表示，他们正在设计能够承受无人机、航天器和国防平台等系统所面临的大幅温度波动、高冲击和其它恶劣条件的下一代高性能力学传感器。宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程教授Jon-Paul Maria说道：“我们的性能目标很简单，即使在承受严重的机械或热应力之后，力学传感器也必须保持良好的工作状态。”
Mingyo “Leen” Park强调了该传感器项目的合作基础，他说道：“Maria教授负责材料设计，Trolier-McKinstry教授负责先进的薄膜表征，Kayyalha教授提供低温和量子尺度测量能力，而我的团队专注于MEMS器件工程。这是一个可以应对多方面挑战的理想团队。”
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