レーダーセンサーは髪の毛の1/100ほどの小さな動きを検知します

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米国の新センサーはミリ波レーダー技術を採用し、手頃な価格で世界トップクラスの精度を実現。

極めて小さな振動を計測できるミリ波レーダーセンサーの試作機。写真: オミード・モメニ/カリフォルニア大学デービス校 — 極めて小さな振動を計測できるミリ波レーダーセンサーの試作機。写真:*オミード・モメニ/カリフォルニア大学デービス校*

カリフォルニア大学デービス校のエンジニアチームが、ゴマ粒ほどの大きさで人間の髪の毛の幅の100分の1ほどの小さな動きも検知できる、低コストでエネルギー効率の高いレーダーセンサーのプロトタイプを開発したと、 Interesting Engineeringが10月30日に報じた。この新しい研究はIEEE Journal of Solid-State Circuitsに掲載されています。

研究によれば、この新しい設計により「不可能と思われるミッション」が可能になり、センサーが顕微鏡レベルの物体の極めて小さな動きを検出できるようになるという。このセンサーは、セキュリティ、生体認証モニタリング、視覚障害者の支援などの分野で多くの潜在的な用途が期待されています。

センサーのプロトタイプはミリ波レーダー技術を使用しています。ミリ波は、マイクロ波と赤外線の間に位置する 30 ～ 300 ギガヘルツの範囲の電磁周波数です。これは、5G などの高速通信ネットワークに電力を供給するために使用され、短距離センシング機能で人気があります。

研究チームによると、ミリ波レーダーは高速で移動する電磁波を目標物に向けて発射し、返ってくる反射波から目標物の動き、位置、速度を分析する。ミリ波には、微妙な動きに敏感であったり、極めて小さな物体に焦点を合わせることができるなど、いくつかの利点があります。

現在のミリ波センサーのほとんどは、電力消費とバックグラウンドノイズのフィルタリングに問題があります。カリフォルニア大学デービス校のチームは、新しいセンサーの開発中に大量のバックグラウンドノイズも発見した。小さな葉が薄くなるという微妙な信号を拾おうとすると、センサーが過負荷になり、信号が失われます。

干渉問題を克服するために、チームはセンサーの設計と構造を変更しました。この変更により、センサー測定からノイズを除去することができます。その結果、このセンサーは、人間の髪の毛の幅の 1/100 ほど小さいターゲットの位置の変化を検出し、人間の髪の毛の幅の 1/1,000 ほど小さい振動を識別することができます。

研究チームによれば、この機能により、新しいセンサーは世界で最も正確なセンサーと同等かそれ以上の精度を持つようになるという。この低コストのデバイスは、近い将来、高度なミリ波レーダーの開発に役立つ可能性があります。

Thu Thao ( Interesting Engineeringによると)

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