Universiteit Twente

Geluid meten met nanoluchtbel

Ultrasoon geluid meten met behulp van water, lucht, licht en nanotechnologie en dat meer dan honderd keer nauwkeuriger dan met bestaande sensoren. Het is binnenkort mogelijk met een nieuw principe voor een ultrageluidsensor, ontwikkeld door Helmut Rathgen van de Universiteit Twente. De nieuwe geluidsensor maakt nauwkeurige echoscopie met een klein mobiel apparaat mogelijk en kan worden gebruikt om de sonarapparatuur van schepen te verbeteren. Rathgen promoveert op 3 december aan de faculteit Technische Natuurwetenschappen.

De sensor die Helmut Rathgen ontwierp, bestaat uit een glasvezel waarin een gaatje van enkele honderden nanometers is geboord; vele malen dunner dan een haar. De vezel wordt in een waterdruppel geplaatst, waardoor in de holte een minuscuul luchtbelletje ontstaat. Het grensvlak tussen dit luchtbelletje en het water werkt als een membraan dat gaat trillen onder invloed van ultrasoon geluid. Door te meten hoezeer het grensvlak trilt, kan de intensiteit van het geluid worden bepaald.

De mate van trilling van het grensvlak wordt gemeten met behulp van een lichtstraal die door de glasvezel wordt geleid. Een deel van het licht weerkaatst tegen het grensvlak. Als het grensvlak gaat trillen, kan men aan de hand van de verandering in de weerkaatsing van het licht, de intensiteit van het ultrasone geluid bepalen.

Mobiele echoscopie

De nieuwe sensor is meer dan honderd keer nauwkeuriger dan bestaande sensoren voor ultrasoon geluid en kent vele toepassingsmogelijkheden. Zo kan de sensor bijvoorbeeld worden toegepast in schepen die, net als vleermuizen, gebruik maken van ultrasoon geluid om hun omgeving in kaart te brengen. Ook kan de sensor voordelen bieden bij de medische echoscopie, onder andere gebruikt om de groei van ongeboren kinderen in de baarmoeder te volgen. Doordat de sensor veel nauwkeuriger meet, hoeft er nog maar een heel zwak signaal door het lichaam te worden gestuurd. Dit brengt bijvoorbeeld echoscopie met een klein mobiel apparaat dat op batterijen werkt in zicht.

Innovation Award

De promovendus kreeg onlangs op 19 november de NanoNed Innovation Award uitgereikt voor zijn vinding. Deze prijs moet jonge onderzoekers aanmoedigen om hun wetenschappelijke werk te vertalen naar een businessidee dat een aantoonbare marktbehoefte vervult.

De Universiteit Twente heeft een octrooi op de vinding aangevraagd en gaat het ontwikkelde principe samen met een bedrijf uit de regio doorontwikkelen tot een kant-en-klaar product.

Bij de ultrageluidsensor fungeert het grensvlak tussen water en lucht als een membraan. De trillingen van dit membraan worden gemeten met behulp van licht

Bij de ultrageluidsensor fungeert het grensvlak tussen water en lucht als een membraan. De trillingen van dit membraan worden gemeten met behulp van licht.