該傳感器旨在支持智能家居技術(shù)，可以使用9伏電池供電

圖片：王定康

MEMS鏡的掃描電子顯微鏡圖像。

光檢測(cè)和測(cè)距（LiDAR）技術(shù)依賴于快速，精確定時(shí)的激光脈沖–對(duì)各種傳感器（包括支持物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的傳感器）有用。但是，許多目前依賴LiDAR的傳感器價(jià)格昂貴，體積龐大，笨重且耗電。

一組研究人員正在為基于LiDAR的傳感器提出一種新穎的設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)既價(jià)格合理，又需要很少的功率。該傳感器依靠一組微機(jī)電（MEMS）反射鏡來實(shí)現(xiàn)高效率-足以由9伏電池供電。該設(shè)計(jì)在7月2日發(fā)表于IEEE Sensors Letters的一項(xiàng)研究中進(jìn)行了描述。

“該系統(tǒng)特別適合智能建筑，”佛羅里達(dá)大學(xué)教授謝慧凱說，他共同設(shè)計(jì)了新的基于LiDAR的傳感器�！袄�如，該系統(tǒng)可以使暖氣，通風(fēng)和空調(diào)（HVAC）系統(tǒng)通過估計(jì)人口分布并跟蹤人們的活動(dòng)來控制氣流。”

然而，一個(gè)突出的問題是創(chuàng)建可在不消耗過多能量的情況下實(shí)現(xiàn)寬視野的LiDAR傳感器。現(xiàn)有設(shè)計(jì)傾向于依靠電動(dòng)光機(jī)械掃描儀來分散LiDAR信號(hào)并獲得更寬的視野-但是這些設(shè)備通常消耗約10瓦的功率。

圖片：王定康

便攜式外殼中的低功耗MEMS LiDAR

Xie小組的新設(shè)計(jì)取代了電動(dòng)光機(jī)械掃描器，而是依靠MEMS反射鏡來控制LiDAR信號(hào)。與通常使用的笨重的電動(dòng)掃描儀相比，這些反射鏡所需的操作功率大大減少。此外，無源紅外傳感器可確保僅當(dāng)有人在場時(shí)才激活整個(gè)系統(tǒng)。

Xie說，他希望在將來，這種傳感器不僅可以用于檢測(cè)智能家居中的人，還可以用于從機(jī)器人技術(shù)到小型無人飛行器的各種應(yīng)用。

目前，該設(shè)計(jì)依賴于現(xiàn)成的飛行時(shí)間（TOF）引擎來分析返回的激光信號(hào)，謝說這是體積最大，能耗最高的組件。展望未來，他的團(tuán)隊(duì)計(jì)劃開發(fā)自己的，使用更少能源的小型（TOF）設(shè)備。他還說：“我們將通過制造具有更大光學(xué)孔徑，更大掃描角度和更快掃描頻率的MEMS反射鏡來繼續(xù)推進(jìn)MEMS技術(shù)�！�

“整個(gè)MEMS LiDAR系統(tǒng)可由電池供電，最大功耗為2.7 W，”謝說�！氨粍�(dòng)式紅外傳感器可使系統(tǒng)進(jìn)入空閑模式，從而將電池壽命延長三倍或更多。”

Xie說，他希望在將來，這種傳感器不僅可以用于檢測(cè)智能家居中的人，還可以用于從機(jī)器人技術(shù)到小型無人飛行器的各種應(yīng)用。