¿Podrían bastar unos segundos de advertencia para mitigar la devastación de un terremoto inminente? Pequeños sensores que se están desarrollando en un laboratorio de la Universidad Simon Fraser podrían ayudar a dar una idea preventiva, suficiente para asegurar la infraestructura crítica, como puentes o líneas eléctricas, y potencialmente salvar vidas.

Los investigadores del Laboratorio de detección inteligente del profesor Behraad Bahreyni en el campus de Surrey de SFU están creando acelerómetros ultrasensibles:diminutos microsistemas (de menos de 1 cm) ² ) que son capaces de capturar las actividades sísmicas más sensibles.

"Cuando ocurre un terremoto, su sonido, en forma de ondas de presión sísmica, viaja más rápido que los destructivos movimientos terrestres, "explica Bahrenyi." La sensibilidad de estos dispositivos es tal que pueden captar las ondas de presión producidas por un terremoto antes de que ocurra. Esto podría afectar el resultado de tal desastre ".

Bahrenyi dice que el alto costo de los sensores sísmicos existentes limita su aplicación a muy pocas ubicaciones, adjunto a las principales piezas de infraestructura. "Unos pocos segundos a minutos de advertencia al público podrían reducir drásticamente el impacto negativo de un terremoto, tanto en términos de salvar vidas como de proteger la infraestructura ".

El laboratorio de Bahreyni comenzó a desarrollar sus acelerómetros como una solución para hacer que los sistemas de sonar subacuáticos sean más compactos y rentables. Los investigadores colaboraron con Ultra Electronics Maritimes Systems, con sede en Halifax, que proporcionó fondos para desarrollar sistemas de sonar para la detección de amenazas submarinas con capacidades mejoradas de defensa y seguridad.

"Buscamos desarrollar más barato, productos más compactos que cumplirían estrictos requisitos de rendimiento y que también podrían determinar la dirección y la amplitud de las ondas sonoras, "dice Bahreyni, profesor asociado en la Escuela de Ingeniería de Sistemas Mecatrónicos (MSE) de SFU. Durante las últimas dos décadas, ha desarrollado sensores y sistemas de detección tanto para el mundo académico como para la industria.

Bahreyni pronto se dio cuenta de que el alto rendimiento, Los acelerómetros micromecanizados que se están probando y desarrollando en su laboratorio podrían tener aplicaciones adicionales en la detección de ondas sonoras. Esto se aplica a las señales de presión sísmica de baja frecuencia de los terremotos, o patrones de vibración de alta frecuencia a lo largo de las tuberías, causada por sonidos diminutos de fugas de gas.

La investigación ha llevado a una empresa de nueva creación, axSense Technologies, que recibió el premio BC Tech Association en el concurso de tecnología New Ventures del BC Innovation Council de 2017.

Cómo funciona

Los dispositivos fabricados por el grupo de Bahreyni miden cómo se desplaza la pequeña 'masa sísmica' hecha de silicio, debido a vibraciones externas, utilizando electrónica precisa.

Los números son asombrosos:en su límite, el sensor mide los desplazamientos de masa sísmica en el orden de 1/10, 000 del diámetro de un átomo de hidrógeno.

El sensor puede detectar el sonido de una ballena llamando a 60 millas de distancia. Para darse cuenta de la masa sísmica y la configuración para sentir sus desplazamientos, el grupo está utilizando las instalaciones de microfabricación avanzadas en 4D LABS de SFU.

Los acelerómetros de la empresa tienen un nivel de ruido 20 veces mejor que el que está disponible actualmente, y un ancho de banda cuatro veces mejor que los productos actuales. Bahreyni confía en que las primeras métricas de rendimiento de su tipo atribuidas a estos acelerómetros tienen el potencial de hacer axSense, y sus diversas aplicaciones, un líder del mercado.

El laboratorio SFU se considera el laboratorio de investigación líder en Canadá que se centra en materiales, dispositivos y sistemas para diversas aplicaciones de detección. Bahreyni dice que alcanzar niveles de rendimiento tan altos ha requerido un diseño de precisión, y optimización de procesos y sistemas en todos los niveles, desde los materiales hasta el procesamiento de señales.

"Tuvimos que desarrollar nuevos métodos, solo para probar los dispositivos, ", señala. Los acelerómetros típicos miden hasta el" rango de mili-g ". Bahreyni dice que aunque eso es más que suficiente para las aplicaciones del día a día, está lejos de lo que se necesita para captar adecuadamente una señal de sonido, observando que sus acelerómetros miden aproximadamente "mil veces" mejor que el dispositivo promedio.

Él le da crédito a su equipo de estudiantes por contribuir con una fuerte mecánica, electrónico, y habilidades de diseño para diseñar y probar dispositivos. El equipo del laboratorio que incluye al investigador postdoctoral Soheil Azimi y Fatemeh Edalatfar, también está trabajando para crear soluciones para la interfaz hombre-robot, incluyendo sensores para ayudar a los robots a ver y seguir a los humanos sin la necesidad de cámaras de video, nanodispositivos para la vigilancia ambiental, y técnicas de aprendizaje automático para mejorar las señales de los sensores.

Bahreyni, que ha sido autor de más de 100 publicaciones técnicas y tiene cinco patentes, dice que su laboratorio continúa avanzando en la investigación con socios de la industria automotriz, sectores de defensa y telecomunicaciones. Espera comercializar sus acelerómetros en los próximos años.