Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Scalony system obrazowania terahercowego do pracy w trudnych środowiskach

ghost666 13 Apr 2022 14:01 510 0
Altium Designer Computer Controls
  • Scalony system obrazowania terahercowego do pracy w trudnych środowiskach
    Zespoły badawcze z University of Texas w Dallas (UT Dallas) i Oklahoma State University opracowały scalony sensor do obrazowania terahercowego (THz) do zastosowań przemysłowych i innych, który pomaga widzieć przez opakowanie i odmienne przeszkody, takie jak mgła, śnieg, kurz, dym i ogień. Obrazowanie terahercowe jest klasyfikowane jako nieniszcząca technika badań, która wykorzystuje fale elektromagnetyczne w zakresie THz do uwypuklania nieprzezroczystych obiektów. Metoda ta okazała się przydatna w analizie materiałów, kontroli jakości i testach stabilności. Zidentyfikowano również liczne zastosowania w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym, biomedycznym, przemysłowym, bezpieczeństwa i innych. Obrazowanie terahercowe może być wykorzystywane do badania struktury fizycznej obiektów wielowarstwowych, a także do identyfikacji defektów i nieprawidłowości strukturalnych.

    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.

    Scalony system obrazowania terahercowego do pracy w trudnych środowiskach
    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
    About Author
    ghost666
    Translator, editor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 wrote 11100 posts with rating 9414, helped 157 times. Live in city Warszawa. Been with us since 2003 year.
  • Altium Designer Computer Controls