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Technologie

Zur Messung von Schallwellen verwenden konventionelle Mikrofone eine Membran oder andere bewegliche Teile als Überträger zwischen der eintreffenden akustischen und der resultierenden elektrischen Messgröße. Für akustische Ultraschallsensoren, die auf piezoelektrischen Kristallen basieren, ist die Herangehensweise ähnlich: Die akustische Welle verformt den Kristall mechanisch.

Die Idee hinter der patentierten Technologie des Optischen Mikrofons ist, dass Schall nicht lediglich über die Schwingung mechanischer Teile detektiert werden kann, sondern dessen Einfluss auf die Lichtgeschwindigkeit genutzt wird. In einem starren Fabry-Pérot-Interferometer, das aus zwei miniaturisierten Spiegeln besteht, verändert der Schalldruck den Brechungsindex der Luft und damit die optische Wellenlänge. Diese Längenänderung führt zu einer Änderung der Interferenz im Etalon und damit zu einer Helligkeitsänderung, die wiederum in ein elektrisches Signal – proportional zur Schalldruckamplitude – umgewandelt wird. Im Gegensatz zu klassischen Mikrofonen ist das Optische Mikrofon das weltweit erste Mikrofon ohne bewegliche Teile. Daraus ergibt sich für den Sensor eine Frequenzbandbreite, die nicht durch mechanische Resonanzen limitiert ist und den Hörbereich um einen Faktor 100 übertrifft. So können Brechungsindex-Änderungen von kleiner 10-14 gemessen werden, welche einer Druckänderung von nur 1 µPa entsprechen.