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- 新的振動傳感器檢測移動車輛中的埋藏物體
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2021/11/5
使用 LAMBDIS 對埋藏物體進(jìn)行振動成像。圖片來源：V. Aranchuk，大學(xué)密西西比州
探測埋藏物體可能是一個具有挑戰(zhàn)性和緩慢的過程。從移動的車輛上檢測它們會使過程更快，但會犧牲準(zhǔn)確性。
在 2019 年 9 月 29 日至 10 月 3 日在奧地利維也納舉行的光學(xué)學(xué)會 (OSA) 激光大會上，美國密西西比大學(xué)的研究人員將報告一種新型基于激光的傳感器，即使探測器處于運動。這種新設(shè)備對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行了重大改進(jìn)，現(xiàn)有技術(shù)無法在旅途中操作，并且在存在外部聲音或振動源的情況下會失去準(zhǔn)確性。
激光多普勒測振儀 (LDV) 與地面激發(fā)的振動相結(jié)合，已顯示出探測埋藏物體的前景，但它們對環(huán)境振動的敏感性意味著它們必須在特殊的穩(wěn)定平臺上運行。該設(shè)備稱為激光多光束差分干涉?zhèn)鞲衅?(LAMBDIS)，提供類似的檢測能力，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。
首席研究員維亞切斯拉夫·阿蘭丘克 (Vyacheslav Aranchuk) 博士說：“揮之不去的埋藏物體對從移動車輛中快速準(zhǔn)確地審問大片區(qū)域提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)�！� “我們的新設(shè)備通過使用一系列激光束，然后組合它們的信號來創(chuàng)建一個快速檢測方案，該方案也足夠強(qiáng)大，可以補(bǔ)償可能壓倒其他技術(shù)的運動和其他‘噪音’，從而克服了這一挑戰(zhàn)。LAMBDIS 提供了測量具有高靈敏度的振動場，同時對物體的整個身體運動或傳感器本身的靈敏度低，允許從移動的車輛上進(jìn)行操作�！�
沒有參考光束的測量
為了探測埋藏物體，LDV 與揚聲器等音頻源或機(jī)械振動器等地震源結(jié)合使用。聲波或地震波引起地面振動。LDV 可以檢測埋藏物體的振動模式的細(xì)微差異，前提是檢測器是靜止的并且環(huán)境足夠無振動。
傳統(tǒng) LDV 的操作基于從物體反射的光與 LDV 內(nèi)部參考光束的干涉。因此，LDV 本身的運動會導(dǎo)致 LDV 信號明顯高于物體振動引起的信號，并且無法區(qū)分。
在這項新工作中，研究人員使用了一個由 30 束激光束組成的線性陣列，這些激光束直射到被詢問的區(qū)域。
光學(xué)元件（包括接收器透鏡和剪切干涉儀）用于將從地面不同點反射的光組合到光電探測器陣列 (PDA) 上，從而在 PDA 輸出上產(chǎn)生干涉信號。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正比。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，而是通過使用從物體不同點反射的光的干涉來檢測多普勒頻移，”Aranchuk 說�！坝捎跊]有參考光束，傳感器運動引起的多普勒頻率對于所有反射光束實際上是相同的，并且會自動從干擾信號中減去。因此，LAMBDIS 對傳感器運動的靈敏度非常低本身，同時對物體上點之間的相對振動具有很高的敏感性�！�
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都表現(xiàn)良好。LAMBDIS 能夠檢測到 7.5 米到 20 米外的埋藏物體，并且距離以每秒 3.8 米（約每小時 8.5 英里）的速度行駛的車輛，其結(jié)果與安裝在穩(wěn)定平臺上的 LDV 相當(dāng)。研究人員使用機(jī)載聲源和地震聲源以及不同的掃描角度對該設(shè)備進(jìn)行了測試，表明該設(shè)備可以在各種實際條件下提供準(zhǔn)確的結(jié)果。
除了探測埋藏物體，LDV 通常用于檢查汽車和飛機(jī)部件、評估橋梁和結(jié)構(gòu)振動、校準(zhǔn)設(shè)備和研究材料，以及牙科和生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。在環(huán)境噪聲或移動阻礙 LDV 設(shè)備使用的情況下，LAMBDIS 可以使此類應(yīng)用受益。
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