미국의 새로운 센서는 밀리미터파 레이더 기술을 사용하여 저렴한 가격으로 세계 최고의 정확도를 제공합니다.
매우 작은 진동을 측정할 수 있는 프로토타입 밀리미터파 레이더 센서. 사진: Omeed Momeni/UC Davis
캘리포니아 대학교 데이비스 캠퍼스의 엔지니어 팀이 저렴하고 에너지 효율적인 레이더 센서 프로토타입을 개발했습니다. 이 센서는 참깨만큼 작지만 인간 머리카락 굵기의 1/100만큼 작은 움직임을 감지할 수 있다고 Interesting Engineering이 10월 30일에 보도했습니다. 새로운 연구는 IEEE Journal of Solid-State Circuits에 게재되었습니다.
연구에 따르면, 새로운 디자인은 "불가능한 임무"를 가능하게 만들어 센서가 미세한 크기의 물체의 매우 작은 움직임을 감지할 수 있게 됐습니다. 이 센서는 보안, 생체 인식 모니터링, 시각 장애인 지원 등의 분야에서 많은 잠재적 응용 분야를 가질 것으로 기대됩니다.
센서 프로토타입은 밀리미터파 레이더 기술을 사용합니다. 밀리미터파는 30~300기가헤르츠 범위의 전자기파 주파수로, 마이크로파와 적외선 사이에 있습니다. 5G와 같은 고속 통신 네트워크에 전력을 공급하는 데 사용되며 단거리 감지 기능으로 인기가 높습니다.
연구팀에 따르면, 밀리미터파 레이더는 빠르게 움직이는 전자기파를 목표물에 발사하여 반사되는 반사파를 통해 목표물의 움직임, 위치, 속도를 분석합니다. 밀리미터파는 미묘한 움직임에도 민감하게 반응하고 매우 작은 물체에 초점을 맞출 수 있는 등 여러 가지 장점을 가지고 있습니다.
현재 대부분의 밀리미터파 센서는 전력 소모와 배경 소음 필터링 문제로 어려움을 겪고 있습니다. 캘리포니아 대학교 데이비스 캠퍼스의 연구팀은 새로운 센서를 개발하는 동안 상당한 양의 배경 소음을 발견했습니다. 작은 잎이 얇아지는 미묘한 신호를 포착하려고 하면 센서가 과부하되어 신호를 잃게 됩니다.
연구팀은 간섭 문제를 극복하기 위해 센서의 디자인과 구조를 변경했습니다. 이러한 변경은 센서 측정값에서 노이즈를 제거하는 데 도움이 됩니다. 그 결과, 센서는 인간 머리카락 굵기의 1/100만큼 작은 대상의 위치 변화를 감지하고, 인간 머리카락 굵기의 1/1,000만큼 작은 진동도 식별할 수 있습니다.
연구팀에 따르면, 이러한 능력으로 인해 새로운 센서는 세계에서 가장 정확한 센서와 동등하거나 더 나은 성능을 발휘한다고 합니다. 이 저렴한 장치는 가까운 미래에 첨단 밀리미터파 레이더를 개발하는 데 도움이 될 가능성이 있습니다.
투 타오 ( 흥미로운 엔지니어링 에 따르면)
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