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- 新型振動傳感器可檢測移動車輛中的掩埋物體
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2020/10/26
使用LAMBDIS進行掩埋物體的振動成像。圖片來源：V。Aranchuk，大學。密西西比州
檢測地雷可能是一個挑戰(zhàn)性的過程，而且速度很慢。從行駛中的車輛中檢測到它們會使過程更快，但會降低準確性。
在奧地利維也納舉行的光學學會（OSA）激光大會上，美國密西西比大學的研究人員將報告一種新型的基于激光的傳感器，即使在探測器處于移動狀態(tài)時，該傳感器也可以有效地探測掩埋的物體運動。這種新設(shè)備對現(xiàn)有技術(shù)進行了重大改進，現(xiàn)有技術(shù)無法在旅途中進行操作，并且在存在外部聲音或振動源的情況下會失去準確性。
激光多普勒振動計（LDV）與在地面上激發(fā)的振動相結(jié)合已顯示出探測地雷和其他掩埋物體的希望，但是它們對環(huán)境振動的敏感性意味著必須在特殊的穩(wěn)定平臺上進行操作。該設(shè)備稱為激光多光束差分干涉?zhèn)鞲衅鳎↙AMBDIS），具有可比的檢測能力，但對運動的敏感度要低得多，因此可以在移動的車輛上使用。
首席研究員Vyacheslav Aranchuk博士說：“揮之不去的地雷禍害對快速，準確地從行進中的車輛進行訊問提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。” “我們的新設(shè)備通過使用一系列激光束，然后組合其信號以創(chuàng)建快速檢測方案，從而克服了這一挑戰(zhàn)，該方案也足夠健壯，可以補償可能使其他技術(shù)不堪重負的運動和其他'噪聲'。高靈敏度的振動場，而對物體或傳感器本身的整個身體運動的靈敏度低，從而允許在移動的車輛上進行操作�！�
沒有參考光束的測量
為了檢測掩埋物體，LDV與音頻源（如揚聲器）或地震源（如機械振動器）結(jié)合使用。聲波或地震波會導(dǎo)致地面振動。LDV可以檢測物體被掩埋的振動模式中的細微差異，只要探測器靜止不動且環(huán)境充分無振動即可。
傳統(tǒng)LDV的操作基于從對象反射的光對LDV內(nèi)部的參考光束的干擾。結(jié)果，LDV本身的運動會導(dǎo)致LDV信號顯著高于由對象振動引起的信號，并且與信號沒有區(qū)別。
在這項新工作中，研究人員使用了由30條激光束組成的線性陣列，這些光束直接對準被詢問的區(qū)域。
包括接收透鏡和剪切干涉儀在內(nèi)的光學元件用于在光電探測器陣列（PDA）上組合從地面上不同點反射的光，從而在PDA輸出上產(chǎn)生干擾信號。由于多普勒效應(yīng)，信號的頻率與照明點之間的振動速度成比例。PDA信號的處理揭示了表面上照明點之間的振動。
“與LDV不同，LAMBDIS不使用內(nèi)部參考光束，而是通過利用從物體上不同點反射的光的干涉來檢測多普勒頻移，” Aranchuk說�！坝捎谌鄙賲⒖脊馐�，由傳感器運動引起的多普勒頻率實際上對于所有反射光束都是相同的，并且會自動從干擾信號中減去。因此，LAMBDIS對傳感器運動的敏感性非常低本身，同時對物體上各點之間的相對振動高度敏感。”
成功的現(xiàn)場測試
研究人員報告說，LAMBDIS設(shè)備在實驗室和現(xiàn)場測試的各種條件下均表現(xiàn)良好。LAMBDIS能夠檢測到距離7.5米至20米遠的掩埋物體，以及每秒3.8米（每小時約8.5英里）行駛的車輛的隱蔽物體，其結(jié)果與穩(wěn)定的平臺式LDV相當。研究人員用航空聲源和地震聲源以及不同的掃描角度測試了該設(shè)備，這表明該設(shè)備可以在各種現(xiàn)實條件下提供準確的結(jié)果。
除探測地雷外，LDV還通常用于檢查汽車和飛機部件，評估橋梁和結(jié)構(gòu)的振動，校準設(shè)備和研究材料以及在牙科和生物醫(yī)學應(yīng)用中。在環(huán)境噪聲或移動阻礙了LDV設(shè)備使用的情況下，LAMBDIS可能會使此類應(yīng)用受益。
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