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。
微小な振動を測定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100分の1ほどの細か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誌が10月30日に報じた。この新たな研究は、IEEE Journal of Solid-State Circuits誌に掲載された。
研究によると、この新しい設計は「ミッション・インポッシブル」を可能にし、微小な物体の極めて小さな動きをセンサーで検知できるようになる。このセンサーは、セキュリティ、生体認証モニタリング、視覚障害者支援など、様々な分野での応用が期待される。
このセンサーのプロトタイプはミリ波レーダー技術を採用しています。ミリ波は、マイクロ波と赤外線の中間に位置する30～300ギガヘルツの範囲の電磁波です。5Gなどの高速通信ネットワークに利用されており、短距離センシング能力に優れています。
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発射し、その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、微細な動きにも敏感で、極めて小さな物体にも焦点を合わせることができるなど、いくつかの利点がある。
現在のミリ波センサーの多くは、消費電力とバックグラウンドノイズのフィルタリングに問題を抱えています。カリフォルニア大学デービス校の研究チームは、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を発見しました。小さな葉の間引きという微妙な信号を拾おうとしたところ、センサーが過負荷になり、信号が途切れてしまいました。
ノイズ問題を克服するため、研究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、センサーの測定からノイズを除去することができました。その結果、センサーは人間の髪の毛の1/100の幅ほどの小さなターゲットの位置変化を検出し、人間の髪の毛の1/1,000の幅ほどの小さな振動を識別できるようになりました。
チームによると、この機能により、この新しいセンサーは世界で最も高精度なセンサーと同等、あるいはそれ以上の性能を発揮できるという。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貢献する可能性を秘めている。
Thu Thao （ Interesting Engineeringによると）
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