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  近日,美國(guó)科研人員研制了一種微型傳感器,可用于檢測(cè)熱排氣管、著火的木頭、乃至于人類的紅外波長(zhǎng)特征。這種傳感器將在長(zhǎng)達(dá)數(shù)年不消耗電池能量處于休眠和無人看管的情況下卻能時(shí)刻保持警覺

2017-10-19 08:27:53 · 中國(guó)儀表網(wǎng) 閱讀:282
  近日,美國(guó)科研人員研制了一種微型傳感器,可用于檢測(cè)熱排氣管、著火的木頭、乃至于人類的紅外波長(zhǎng)特征。這種傳感器將在長(zhǎng)達(dá)數(shù)年不消耗電池能量處于休眠和無人看管的情況下卻能時(shí)刻保持警覺
  近日,美國(guó)科研人員研制了一種微型傳感器,可用于檢測(cè)熱排氣管、著火的木頭、乃至于人類的紅外波長(zhǎng)特征。這種傳感器將在長(zhǎng)達(dá)數(shù)年不消耗電池能量處于休眠和無人看管的情況下卻能時(shí)刻保持警覺。這種傳感器的檢測(cè)活動(dòng)一旦被激活就能發(fā)射信號(hào),提醒戰(zhàn)士、消防員或其他人已經(jīng)檢測(cè)到感興趣的信號(hào)。這是一種情報(bào)、偵察與監(jiān)視技術(shù),能夠在提高態(tài)勢(shì)感知能力的同時(shí),最小化對(duì)替代舊電池維護(hù)任務(wù)的需求,以避免可能的危險(xiǎn)。
 
  在2017年9月11日的“自然納米技術(shù)”雜志網(wǎng)站上,美國(guó)東北大學(xué)研究團(tuán)隊(duì),在電氣與計(jì)算機(jī)工程助理教授馬特里奧·納爾蒂(Matteo Rinaldi)的領(lǐng)導(dǎo)下,報(bào)告了利用被波士頓研究團(tuán)隊(duì)稱之為“等離子增強(qiáng)微機(jī)械光開關(guān)”的器件,實(shí)現(xiàn)了高難度的DARPA“近零功耗射頻和傳感器工作”(N-ZERO)項(xiàng)目。
 
  DARPA微系統(tǒng)技術(shù)辦公室N-ZERO項(xiàng)目的項(xiàng)目經(jīng)理特洛伊·奧爾森(Troy Olsson)表示:“東北大學(xué)研制的紅外傳感器技術(shù)的實(shí)際意義在于,當(dāng)要檢測(cè)的紅外線波長(zhǎng)不存在時(shí),傳感器消耗的待機(jī)功率為零;當(dāng)要檢測(cè)的紅外線波長(zhǎng)出現(xiàn)時(shí),來自紅外線源的能量就會(huì)加熱傳感部件,進(jìn)而引起傳感器關(guān)鍵部分的物理活動(dòng)。這些活動(dòng)使得已經(jīng)打開的電路被關(guān)閉,從而發(fā)出信號(hào),表示目標(biāo)紅外信號(hào)已經(jīng)被檢測(cè)到。”
 
  該傳感器展示了聰明的物理和工程機(jī)制,包括一個(gè)納米級(jí)的斑塊陣列,其特定的尺寸限制其只能吸收特殊波長(zhǎng)的紅外線。納爾蒂表示:“在被稱為等離子激元(類似于水面上的漣漪)的電荷激發(fā)下,受到納米級(jí)斑塊的局限,將特定波長(zhǎng)的紅外線俘獲到超薄結(jié)構(gòu)當(dāng)中,導(dǎo)致其溫度大幅、迅速上升。”溫度尖峰脈沖引發(fā)一系列前序事件,使傳感器其他部分的電路改變形態(tài)。
 
  納爾蒂指出:“該技術(shù)具有多重傳感成分——每種都能吸收特定的紅外線波長(zhǎng)。這些傳感成分結(jié)合在一起,就形成了能夠分析紅外光譜的復(fù)雜邏輯電路。這種方法不僅可以探測(cè)環(huán)境中的紅外能量,而且可以確定這種能量是來自于火災(zāi)、車輛、人還是其他紅外線源。”
 
  以利用車輛的紅外輻射識(shí)別車輛類型為例。燃燒汽油或柴油燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)在其廢氣中排放出化合物。這些化合物中含有二氧化碳、一氧化碳、水、各種氮氧化物和硫氧化物,以及甲烷等碳?xì)浠衔?。N-ZERO 項(xiàng)目的研究團(tuán)隊(duì)成員錢振云(Zhenyun Qian)解釋說:“結(jié)果,來自于卡車、汽車或飛機(jī)熱尾氣的紅外線光譜本身就可以作為特定車輛類型的標(biāo)志。
 
  N-ZERO項(xiàng)目的主要目標(biāo)是開發(fā)基礎(chǔ)技術(shù),為發(fā)展與國(guó)家安全相關(guān)的新的更有能力的傳感器系統(tǒng)開辟道路。東北大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在其刊登在“自然納米技術(shù)”雜志上的論文中指出,在不久的將來,隨著物聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)大到包含汽車、家用電器和遠(yuǎn)程部署傳感器等數(shù)以千億計(jì)的設(shè)備,此類技術(shù)將變得非常重要。美國(guó)東北大學(xué)的研究人員在他們的論文中預(yù)測(cè):“只在有用信息出現(xiàn)時(shí)才消耗能量,將導(dǎo)致無人值守傳感器的持續(xù)工作時(shí)間幾乎不受限制,可以用于檢測(cè)發(fā)生頻率并不頻繁但對(duì)響應(yīng)時(shí)間非常敏感的事件,這將對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用普及帶來奠基性的影響。”
 
  (原標(biāo)題:DARPA“近零功耗射頻和傳感器工作”項(xiàng)目取得階段性研究成果)
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