在美国加州大学戴维斯分校的一个开创性研究项目中，由电气和计算机工程系的Omeed Momeni教授领导的团队制作了一个新型的毫米波雷达传感器。

毫米波传感器操作的本质在于它能够向目标发送毫米级波长的电磁波，并从反弹回来的电磁波中分析其运动、位置和速度。这项研究值的成就是毫米波传感器在检测振动和位置变化方面的精细程度，这些振动和位置变化达到比一缕头发丝还小得多的程度，成为具有世界上最高灵敏度的传感器之一。

毫米波是什么？

毫米波是介于微波和红外线之间的电磁频率，范围在 30 到 300 千兆赫之间。它能实现快速通信网络（如 5G），并因其短距离传感能力而备受青睐。但是，由于这些频率下的半导体功耗高、性能有限，因此很难使用。

技术特点：

这一概念验证装置采用毫米波雷达技术。毫米波是一种电磁频率，范围从30到300千兆赫，位于微波和红外之间。它被用于推动5G等高速通信网络，并因其提供短距离传感能力而备受青睐。

“毫米波雷达通过向目标发送高速移动的电磁波来分析从目标反射回来的波的运动、位置和速度，”官方新闻稿解释道。

毫米波具有多个优点，包括对微小运动的自然敏感性以及对微小尺度物体的聚焦能力。

大多数目前开发的毫米波传感器都面临着与能耗和背景噪声滤除相关的问题。

事实上，在开发这一传感器时，科学家们观察到了大量的背景噪声。

当研究人员试图捕捉细小叶片的微小信号时，传感器被淹没，信号丧失了。

Omeed Momeni在一份官方新闻稿中表示：“看起来真的是不可能的，因为我们所看到的噪声水平需要非常低，以至于几乎没有信号源能够应对。”

为了解决噪声问题，研究人员改变了传感器的设计和结构。这一改进使得传感器能够消除所测量数据中不需要的噪声。

结果，该传感器现在能够检测目标位置的变化，小到相当于人类头发宽度的1/100，并识别细微振动，小到相当于人类头发宽度的1/1,000。这使得它“更好或与世界上最精确的传感器不相上下。”

有了这项技术，毫米波传感器就能检测到所需的全部信息，而不会被噪声"淹没"。这一创新为传感器的高准确率提供了可能。

研究人员设计的芯片也易于生产，其独特的设计大大提高了毫米波传感器的能效。这些额外的进步可能会解决毫米波传感器面临的两个最重要的问题：高能耗和半导体晶体管在噪声、增益和输出功率方面的有限性能。

这一成本低廉的设备在不久的将来有望推动高度先进的毫米波雷达技术的发展。

于虚拟现实（VR）领域应用

该传感器不仅仅是一项理论成就，令人兴奋的潜在应用之一在于虚拟现实（VR）领域。

传感器能够高精度地检测微小的振动和位置变化，可以显著改善VR体验。例如，它可以更准确地跟踪用户动作或实时捕获精细手势动作。这种精度可以转化为响应更灵敏、更身临其境的VR体验，允许在VR环境中进行细致入微的交互。此外，该传感器促进的复杂手势识别可以允许用户以更自然和直观的方式与VR环境进行交互。

此外，传感器通过检测精细的用户运动和提供实时反馈来改善触觉反馈系统的潜力可以显著增强VR中的沉浸式体验。在基于VR的物理治疗或康复中，传感器可以提供有关患者运动和康复进展的精确数据，有助于制定更有效的治疗计划。此外，在航空等领域使用的专业培训模拟器中，该传感器给出的准确性能监控可以提供宝贵的数据来改善培训成果。

传感器的紧凑尺寸、成本效益和能效使其成为集成到VR系统或设备的潜在有吸引力的选择。其独特的设计和高水平的精度为毫米波雷达技术领域设定了新的基准，有望实现更多的应用，这些应用可能会对农业、结构工程、医疗保健和娱乐等领域产生重大影响。

结语：

这一芝麻种子大小的雷达传感器的出现引领了微小运动探测领域的突破。其设计不仅使其成本低廉，而且具备极高的能效，对于多个领域都具有广泛的应用潜力。从安全领域到生物特征监测，再到协助视力受损者，这一小巧的传感器有望推动科学家在这些领域取得新的突破。

毫米波雷达技术的应用潜力巨大。毫米波技术在通信和传感领域已经展现出巨大的优势，例如在5G通信中的应用。然而，传统的毫米波雷达传感器往往面临能耗问题和背景噪声干扰，限制了其在微小运动探测方面的应用。

这个芝麻种子大小的传感器的设计突破了这些障碍。通过对传感器的结构和设计进行调整，研究人员成功地减少了背景噪声的影响，使传感器能够高度精确地探测微小的运动。这一技术进步将在多个领域带来革命性的变化。

在安全领域，这一传感器有望应用于监控和侦查系统，能够高精度地探测到微小的运动，例如入侵者的行为或异常动作。这对于提高安全性和减少误报将具有重大意义。

在生物特征监测方面，这一技术可以用于监测人体的微小生理变化，从而帮助医疗领域更好地了解和诊断各种健康状况。这可能包括心率、呼吸、体温等方面的监测。

最重要的是，这一技术有望帮助视力受损者。通过精确地探测环境中的物体和障碍物，传感器可以为他们提供更多的信息和导航支持，使他们更加独立和自信。

总之，这一芝麻种子大小的雷达传感器是一项引人注目的技术突破。其应用潜力广泛，从安全监测到生物特征监测，再到帮助视力受损者，都有望取得重大进展。这一技术的发展将为科学家和工程师提供更多创新的机会，有望改变多个领域的现状，为我们的生活带来更多便利和安全。

文章来源： cnBeta，知兼，全球硬科技