ミリ�Sレーダーがプライバシー遵守、防�瓩覆豹洋�・人感センサに（3）ADI��
ミリ�Sレーダーを振動センサに使うという応��が現れた。Analog Devicesは79GHz帯のミリ�Sレーダーチップ（高周�Sのトランシーバ）を開発しているが、高周�S�\術に��(d┛ng)いサクラテックがADIのチップを使いレーダーを作り�屬�、振動を検出できることを実証した。ワイヤレスであるため��来のMEMS加�]度センサではできないような高�a(b┳)でも検出できる。
図1 ミリ�Sレーダーモジュールを搭載した振動センサ 丸い����がレーダーで、�}�iのモーター（�E�u色）の振動を無線で�R定する。�R定データはPCで見る 出�Z：Analog Devices, Inc.
��来の振動センサでは、MEMSの加�]度センサが使われているが、加�]度センサは�Wく、しかも�W定しており実績がある。しかし����発電機やジェットエンジンのような高�a(b┳)になるタービンでは、シリコンMEMSの加�]度センサの使��動作�a(b┳)度がせいぜい150°C��度であるため�Dり��けが�Mしい。また、センサ機�_(d│)のバッテリやケーブルの�_量の影�xにより低い周�S数で共振してしまい、機械の高周�S振動に�官�できなくなる恐れがある。
また、今�vのセンサ同様、��接触の振動センサでは、レーザーを�W(w┌ng)��したドップラーレーダーもあるが、高価格であり、中には100万��もする����もあるという。
今�vはミリ�Sを使って、�Dり��けなくても振動量を�R定するという�\術である。�R定原理は、このシリーズで述べてきた電�Sを送信し、����(j┫)�颪鉾深o(j━)して戻ってくる�p信�Sを見るものと同じである。ただし、79GHz帯の77〜81GHzの帯域4GHzの周�S数をスイープさせるチャープ信��(gu┤)（�R1）のスイープ�]度を変えたり、信��(gu┤)処理をカスタマイズしたりできるようにSDR（ソフトウエア無線: Software-Defined Radio）�\術を使っており、そのためのCPU内��FPGAを搭載した。SDR�\術を使うことによって、��(j┤ng)来のアップグレードにも�官�できるようになる。
実�xでは、モーターを�v転させ、その振動をワイヤレスで検出する。検出するデータとして、時間と共に送信周�S数を77GHzから81GHzまで�屬欧討い�チャープ信��(gu┤)と、その反�o(j━)�Sのチャープ信��(gu┤)との周�S数の差がビート信��(gu┤)となり、このビート信��(gu┤)の�S形が�撻如璽燭箸覆�。これを高�]フーリエ変換（FFT）すると、周�S数に�瓦垢訖���(gu┤)��(d┛ng)度が�{(di┐o)�`データとなり、さらにもう�k度FFTをかけると位相データを��すようになる（図2）。位相データの��(sh┫)が検出できる。検出�@度は、位相データのピーク値が見える�{(di┐o)�`になるが、おおよそ30nmの振動まで検出できるという。
図2 ミリ�Sレーダーで振動を検出 FFTを2�v施すことで位相データでの��(d┛ng)度で振動の異常を検出する 出�Z：Analog Devices, Inc.
これらの�撻如璽燭晩{(di┐o)�`データ、位相データを可��化するためのアプリケーションソフトウエアもサクラテックが開発しており、�R定条�Pを入��して、出��を可��化できる。2kHz�v転（1万2000rpm：�v転/分）のモーターの振動を見ていると、2kHzにピークを�eつことがわかる。
今�vの振動センサを使ってモーターやタービンなどの�j(lu┛)��模な�v転��の振動を��接触で���Rしておくことで予��保��につなげていく。振動���Rでは、�v転機械の振動は振動周�S数が数Hz〜1kHzと低周�Sだと軸のミスアラインメントやアンバランスなどによる故障につながるため、人間の�`や耳でも「機械がおかしい」ことを�瑤襪海箸�できるが、1kHz〜数��kHzの高周�Sだとベアリングの�aや���Zの異常のような初期劣化を人間の�`や耳では検出できないが、振動センサで�瑤襪海箸�できる。このため初期劣化を検出できることが振動センサの最�j(lu┛)のメリットとなる。
狙いは、振動センサをIoTセンサとして使い予��保��することだが、これから初期故障モードを�S形から検出できるようになるためには、��(g┛u)なるデータ収集が��要になりそうだ。今�vの実�xではセンサやソフトを含めたシステムをサンプル出荷はできるが、量��は半導��不�BによりFPGA SoCが�科�入�}できないため、未定だという。
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1. 時間と共に周�S数を�屬欧襪�下げるかしてスィープする高周�S信��(gu┤)のこと。
参考�@料
1. 「ミリ�Sレーダーがプライバシー遵守、防�瓩覆豹洋�・人感センサに（1）」、セミコンポータル (2021/10/21)
2. 「ミリ�Sレーダーがプライバシー遵守、防�瓩覆豹洋�・人感センサに（2）TI��」、セミコンポータル (2021/10/27)
