Technika ta jest owocem ponad 15-letniej pracy dr. K. O. Kennetha, profesora inżynierii elektrycznej i komputerowej na UT Dallas oraz jego zespołu studentów, badaczy i współpracowników. Termowizor terahercowy zawiera scalony sensor i dopasowany do niego odbłyśnik. Cel reflektora jest potrójny i służy zwiększeniu odległości oraz jakości obrazowania, a także zmniejszeniu zużycia energii o ponad 100x. Scalony chip emituje wiązki promieniowania, które przechodzą przez przeszkody. Wiązki odbijają się od obiektów i wracają do niego, gdzie piksele sensora odbierają sygnał i wytwarzają obrazy. Wiązki emitowanego promieniowania mieszczą się w zakresie THz (ok. 430 GHz) widma elektromagnetycznego: „z pikseli nie większych niż ziarnko piasku” — informuje Kim Horner, kierownik ds. komunikacji w UT Dallas.
Grafika pokazująca, jak urządzenie może tworzyć obrazy celu pomimo gęstej mgły. Grafika z pikselami w prawym dolnym rogu przedstawia zarys i kształt wykryty w obliczu zamglenia.
Korzystanie z sygnału 430 GHz, zamiast na przykład 2,4 i 5,8 GHz, pozwala sensorom: „dostrzegać drobniejsze obiekty oddalone od siebie o mniejsze odległości” — wyjaśnia badacz. Jeśli obraz terahercowy jest używany do rozróżniania dwóch przedmiotów o podobnej wielkości, w grę wchodzi dystans. „Rozmiar zależy od odległości obiektu od naszego modułu obrazowania. W obrębie 3 metrów możemy rozróżnić konstrukcje, które mają około 3 centymetry wielkości. Spodziewamy się, że w przypadku 10 metrów od urządzenia będziemy w stanie określić jednostki oddalone od siebie o około 10 centymetrów”.
Chociaż system wygląda na delikatny, prace zespołu wskazują, że ten typ obwodu można wytworzyć przy użyciu niedrogich elementów w obudowach QFP, które nie posiadają wyprowadzeń. A przy okazji zapewniają umiarkowane rozpraszanie ciepła w obwodach drukowanych. „Po zapakowaniu chip w obudowie może być używany tak jak inne komponenty elektroniczne do zastosowań komercyjnych, które podlegają ograniczeniom dotyczącym wstrząsów” — powiedział naukowiec. „Oczekuje się, że parametry układu będą spadać wraz ze wzrostem temperatury. Jej wpływ i metody chłodzenia są przedmiotem dalszych badań”.
Zespół naukowy spożytkował rodzaj technologii układów scalonych znanej jako CMOS do zaprojektowania przetwornika obrazu terahercowego. Korzystanie z CMOS sprawia, że sensor jest bardziej przystępny cenowo, z uwagi na powszechność stosowania tej metodyki do produkcji urządzeń elektroniki użytkowej. Dodatkową zaletą terahercowego sensora z UT Dallas jest jego mniejsza powierzchnia. Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology opracowali podobne rozwiązanie, które wykorzystuje sygnały Wi-Fi 2,4 i 5,8 GHz do: „widzenia” przez przeszkody, w tym ściany o długości fali 100 razy większej niż system UT Dallas. Oznacza to, że jeśli oglądający chce mieć taką samą surową rozdzielczość, system UT Dallas może być 100 razy mniejszy i zapewnia jednaką jakość obrazu.
Obecnie zespół badawczy z UT Dallas opracowuje urządzenie do obrazowania terahercowego do zastosowań przemysłowych z możliwością odznaczania obiektów z odległości do 20 metrów. Kierownik projektu poinformował, że technologię tę można zaadaptować do innych zastosowań i aplikacji, w których czynnikiem jest ograniczona widoczność, takich jak kierowanie pojazdem podczas burzy śnieżnej lub w odniesieniu do strażaków walczących z ogniem w zadymionym pomieszczeniu.
Chociaż zastosowanie obrazowania terahercowego w medycynie stale się rozwija, zwłaszcza we wczesnym wykrywaniu i leczeniu raka skóry, piersi i jelita grubego, nowy system z UT Dallas nie jest obecnie wskazany do użytku w danej branży. Jako że sygnały 430 GHz zostaną wchłonięte przez skórę. Jednak, jak wskazują naukowcy, jedną z obiecujących funkcjonalności medycznych tego układu byłoby monitorowanie odwodnienia.
Źródło: https://www.eetimes.com/terahertz-imager-microchip-targets-vision-impaired-environments/
Cool? Ranking DIY
