芝麻大小的雷达可感知比头发丝小100倍的运动

芝麻大小的雷达可感知比头发丝小100倍的运动该系统基于毫米波雷达技术,毫米波雷达技术是短程雷达传感器,顾名思义,在微波和红外线之间的毫米波频率上运行。这些传感器可以准确地检测微观物体的极其微小的运动,有可能在安全、生物识别监测和盲人引导等领域得到应用。然而,它们存在功耗和过滤背景噪声的问题。加州大学戴维斯分校团队的设备旨在解决这两个问题。通过调整传感器本身的拓扑结构,团队能够对其进行调整,以从测量中减去不需要的噪声。这使得传感器能够检测到仅为人类头发宽度的百分之一的目标位置变化,并检测小至头发丝千分之一的振动。原型雷达传感器的拓扑结构使其能够有效滤除背景噪声图/加州大学戴维斯分校与具有类似精度的其他传感器不同,该传感器要小得多,测量结果约为芝麻籽大小。同时,其设计提高了能源效率,并且相对容易生产。研究人员表示,该传感器旨在通过跟踪叶子厚度的微小变化(水合作用或脱水的标志)来检测植物的干旱程度。拥有一套这些低成本传感器对于农业至关重要。该团队表示,其他潜在用途包括监测建筑物的结构完整性,或更准确的虚拟现实系统。研究人员计划继续完善他们的设计,同时允许其他科学家进行实验。该研究发表在《IEEE固态电路杂志》上。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1387775.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1387775.htm

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科学家研制出"不可能实现的"毫米波传感器

科学家研制出"不可能实现的"毫米波传感器加州大学戴维斯分校开发的毫米波雷达传感器原型能够测量极其微小的振动和运动,同时具有高能效和低成本的特点。资料来源:OmeedMomeni,加州大学戴维斯分校新型传感器采用了创新的毫米波雷达设计,能探测到比人类头发丝小一千倍的振动,以及小一百倍的目标位置变化,从而使其与世界上最精确的传感器相媲美。与同类产品不同的是,这种传感器只有芝麻粒大小,生产成本低廉,电池寿命长。电子与计算机工程系的OmeedMomeni教授及其实验室领导了这项工作。该项目由食品与农业研究基金会(FFAR)资助,旨在开发一种能够跟踪单株植物水分状况的低成本传感器。这种新型雷达是证明其可行性的必要垫脚石。这项研究成果最近发表在《电气和电子工程师学会固态电路杂志》(IEEEJournalofSolid-StateCircuits)上。毫米波是介于微波和红外线之间的电磁频率,范围在30到300千兆赫之间。它能实现快速通信网络(如5G),并因其短距离传感能力而备受青睐。但是,由于这些频率下的半导体功耗高、性能有限,因此很难使用。团队在第一年的传感器开发过程中遇到的主要问题是如何定位所需的信号源。由于噪音太大,当研究人员试图捕捉一片小叶子变薄的微妙信号时,他们的传感器被淹没了。莫梅尼说:"这似乎真的不可能,因为我们所研究的噪声水平要求非常低,几乎没有信号源能够真正处理它。"他的团队指出,他们需要制造一种雷达芯片,其功能和精确度要比目前最先进的设计高出10倍--这似乎取决于未来数年后的技术进步。有时,你需要的只是一个从另一个角度解决问题的想法。王浩(HaoWang)是莫梅尼高速集成系统实验室的电气工程博士生,他在2021年毕业前参与了传感器项目。一天,王浩在与莫梅尼会面时突发灵感,想绕过技术限制:为什么不利用自身来消除噪音呢?从理论上讲,这将解决他们的传感器所面临的问题,而Wang正在为他的论文完成一个芯片设计,以实现这一目标。"这并不是凭空出现的全新概念,"王说。"这是以我们(莫梅尼实验室)多年来的研究积累为基础的,然后再进行更多的创新。"实验室迅速组装了一个原型来测试王的想法。第一次尝试就成功了。原型之所以成功,是因为它能让他们像处理一道简单的算术题一样处理传感器接收到的大量噪声,他们减去了不必要的噪声,同时保持了测量的灵敏度和数据的完整性。有了这项技术,毫米波传感器就能检测到所需的全部信息,而不会被噪声"淹没"。这一创新为传感器的高准确率提供了可能。王设计的芯片也易于生产,其独特的设计大大提高了毫米波传感器的能效。这些额外的进步可能会解决毫米波传感器面临的两个最重要的问题:高能耗和半导体晶体管在噪声、增益和输出功率方面的有限性能。随着团队对设计的不断完善和迭代,他们非常期待研究人员对其进行实验。除FFAR项目外,他们认为该技术还有望用于检测建筑物的结构完整性和改善虚拟现实,但他们相信该技术的潜力远远超出了他们的想象。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1395803.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1395803.htm

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