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DARPA致力于仅当感兴趣信号出现时被唤醒的传感器
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2017-10-10 | 聚焦

据darpa网站2017年9月11日刊文,开发一种微小型、检测热排气管、木材着火甚至是人类红外(IR)波长特征信号的传感器是人们当前的一项任务——可于多年(不使用电池)时间保持着休眠和无人值守,但一直保持着警觉性;并且制造这种传感器——使探测行为本身可以触发信号的发射(警告作战人员、消防人员或其他人发现了“感兴趣的信号”)。这只是一种情报、侦察和监视(ISR)技术,可以提高态势感知,同时不使用电池,尽可能减少执行存在潜在危险性维修任务的需要。

在今天《自然纳米技术》在线杂志上,发表了一份由东北大学电气和计算机工程系副教授Matteo Rinaldi牵头研究小组的报告,利用波士顿大学研究小组所说的“增强等离子体微机械式光开关”设备,将赢得DARPA的“近零功率RF和传感器作业”(N-ZERO)项目。

DARPA微型系统技术办公室N-ZERO 项目经理Troy Olsson 表示,其对东北大学IR传感器技术真正感兴趣的是,与传统传感器不同,当被探测IR波长不存在时,该传感器消耗零待机功率;当这些IR波长存在并进入研究小组的IR传感器时,来自IR光源的能量会加热敏感元件,进而导致关键敏感元件的物理运动。这些运动的结果是机械关闭了其他开放电路式传感器,从而检测到目标的IR特征信号。

“该传感器是一个精巧设计的物理和工程产品,包括一个纳米级敏感片构成的栅格——特定的尺寸限定它们只吸收特定的IR波长。纳米级以下敏感片的等离子体是高度本地化的,并有效将特定的光波捕捉到该超薄结构中,在某个工作温度下诱导生成一个相对更大、增长更快的峰值。这些峰值反过来又导致了上游的一系列变化,在包含传感器其他部分的整体电路演化中达到高潮。

“这项技术的特点是包含多种敏感元件——每一种都调谐至吸收一种特定的IR波长。这些敏感元件组合成复杂的逻辑电路,能够分析IR频谱,这就打开了一种方法:不仅可以检测环境中的红外热能,还可以指定检测该能量是否来自于火、运载器、人或其他IR光源。

在运载器红外辐射识别的考虑方面,燃烧汽油或柴油的发动机在废气中排放特定的化合物,这些化合物包括CO2、CO、H2O、各种氮和硫氧化物(NOx和Sox)和碳氢化合物(如甲烷)。因此,从卡车、汽车或飞机等排放加热尾气的红外光谱本身就可作为检测特定运载器类型的特征信号。

N-ZERO计划的主要目标是开发一些基本技术,为与国家安全相关的新和功能更高的传感器系统开辟道路。该工作小组在其《自然纳米技术》白皮书中预测,在未来几年里,随着物联网扩展包含成百上千亿的设备(从汽车、家电到远程部署的传感器),该技术可能变得更为重要——该传感器“仅在出现有用信息时才耗电的性能,将使无人值守传感器的作业时间几乎没有止境,从而可检测到不频繁但却紧急的事件,其将对物联网的发展带来突破性的影响。

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原文链接:darpa网站
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