新的激光振动传感器从移动车辆中检测到埋地物体

时间：2021-08-25 16:52:18 来源：

传感器准备改善地雷检测和非破坏性测试。

检测地雷可能是一个具有挑战性和缓慢的过程。从移动车辆中检测到它们会使过程更快，但以牺牲精度为代价。

在光学社会（OSA）激光大会上，2019年9月29日举行的，美国密西西比州大学的维也纳（奥地利），将报告一个新的基于激光的传感器，即使在探测器处于有效地检测埋藏的物体运动。这款新设备对现有技术提供了重大改进，无法在外部声音或振动的情况下在GO上运行并减少准确性。

激光多普勒振动器（LDV）与地面激发振动相结合，已经显示了检测地雷和其他埋藏物体的希望，但它们对环境振动的敏感性意味着它们必须从特殊的稳定平台操作。该装置称为激光多光束差动干涉传感器（Lambdis）提供了可比的检测能力，但对运动敏感程度远不太敏感，允许其在移动车辆上使用。

使用Lambdis的埋地物体的振动成像。

“地雷挥之不去的祸害为快速准确地审讯来自移动车辆的大面积，”罗克斯拉夫·阿兰克博士博士表示，这是一个严峻的挑战。““我们的新设备通过使用一系列激光束来克服这一挑战，然后将它们的信号组合以创建快速检测方案，这也足够坚固，以补偿可能压倒其他技术的运动和其他”噪声“。Lambdis提供具有高灵敏度的振动场的测量，同时对物体的全身运动具有低灵敏度，或传感器本身，允许从移动车辆的操作。“

没有参考光束的测量

为了检测埋地物体，LDV与诸如扬声器的音频源和诸如机械振动器的地震源一起使用。声音或地震波导致地面振动。LDV可以检测掩埋物体被掩埋的振动模式的微妙差异，只要检测器是静止的并且环境足够振动，则不振动。

传统LDV的操作基于从物体反射的光的干扰，其中参考光束内部的LDV内部。结果，LDV本身的运动可能导致LDV信号显着高于由物体振动引起的信号的显着高于和无法区分。

在新的工作中，研究人员使用了线性阵列的30个激光束，指向询问区域。

包括接收器透镜和剪切干涉仪的光学元件用于将从地面上的不同点反射的光组合在光电探测器阵列（PDA）上，导致PDA输出上的干扰信号。由于多普勒效应，信号的频率与照明点之间的振动速度成比例。PDA信号的处理揭示了表面上发光点之间的振动。

“与LDV不同，Lambdis不使用内部参考光束，但是通过使用从物体上的不同点反射的光的干扰来检测多普勒班次，”Aranchuk说。“由于缺少参考光束，由传感器运动引起的多普勒频率对于所有反射光束几乎相同，并且被自动从干扰信号中减去。结果，Lambdis对传感器本身的运动具有非常低的敏感性，同时对物体上的点之间的相对振动具有高灵敏度。“

成功的现场测试

研究人员报告了在实验室和现场测试的各种条件下表现良好的Lambdis设备。Lambdis能够检测到7.5米到20米的埋设物体，并从车辆从3.8米/秒（每小时约8.5英里）的车辆中乘坐稳定的平台安装的LDV。研究人员用空中和地震声源和不同的扫描角度测试了该装置，表明该设备可以在各种真实条件下提供准确的结果。

除了检测地雷外，LDV还通常用于检查汽车和飞机部件，评估桥梁和结构振动，以校准设备和学习材料，以及牙科和生物医学应用。在环境噪声或运动阻碍使用LDV器件的情况下，Lambdis可以使这些应用受益。

承认

本研究由海军部门的海军部门提供赞助，根据INR奖金N00014-18-2489。

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