Detectores de metal agora aparecem rotineiramente nas entradas de muitas escolas, aeroportos e até casas de culto. Eles servem como portais para instalações correcionais, prisões e tribunais, e os guardas costumam balançar os modelos portáteis em torno das malas dos portadores de ingressos que chegam nas arenas esportivas, também. O aumento do uso está tornando mais importante do que nunca saber que essas máquinas sempre funcionarão conforme o esperado e podem ser contadas para ajudar a detectar armas e outras ameaças. Para ajudar a atender a essas demandas, cientistas do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) pesquisaram e desenvolveram quatro padrões de teste de detecção de metais. Três foram publicados pela organização de padrões ASTM International e um quarto ainda está em desenvolvimento.

Esta é a primeira vez que os padrões de conformidade do produto foram criados para essas máquinas. Além de aumentar a confiança, os padrões irão encurtar o tempo necessário para testar novos produtos, o que provavelmente reduzirá os custos para os usuários.

"Conseguimos reduzir o tempo necessário para testes exaustivos de detecção de metais de quase 9, 000 horas para apenas 66 horas, eliminando procedimentos redundantes e muitas vezes desnecessários, "disse Nick Paulter, cujo grupo de pesquisa no NIST conduziu o trabalho.

O padrão atualmente em desenvolvimento refere-se a detectores de metal de passagem (WTMDs). Os WTMDs são os pilares das áreas de checkpoints em todo o mundo, e na maior parte dos casos, os resultados de detecção são muito repetíveis e reproduzíveis. Eles funcionam gerando um campo magnético alternado que é alterado quando um metal passa pelo portal. Os WTMDs são testados observando quando objetos de metal disparam um alarme.

No passado, humanos foram usados ​​como "testadores limpos" para WTMDs; pessoas que não usavam óculos com armação de metal, fivelas de cinto de metal, um sutiã com armação ou qualquer zíper e não tinha implantes médicos metálicos eram frequentemente empregados como iscas em testes de laboratório de detectores de metal.

Humanos, Contudo, têm dificuldade em ser realmente consistentes com seus movimentos. Foi quase impossível garantir que um testador limpo passasse por um WTMD exatamente da mesma maneira, no mesmo caminho exato, fazendo exatamente as mesmas ações todas as vezes. Um grande número de execuções de teste teve que ser feito para compensar as variáveis ​​e incertezas, o que era caro.

Hora extra, robôs do tamanho de refrigeradores foram cada vez mais usados ​​como uma alternativa aos testadores de limpeza humana. Os robôs foram projetados para passar objetos de teste por meio de um WTMD de maneira uniforme, sempre seguindo exatamente o mesmo caminho reto. Embora os robôs fornecessem previsibilidade e confiabilidade, eles não reproduziam os movimentos da vida real que os seres humanos fazem ao se mover do ponto A para o ponto B.

Para compensar, algumas entidades de teste usaram robôs que emulavam o movimento humano com diferentes velocidades e diferentes caminhos ou trajetórias. Alguns testadores também orientaram os objetos de teste de várias maneiras para tentar antecipar todos os cenários de contrabando possíveis. Isso fez com que os testes robóticos de detectores de metal se tornassem quase tão demorados e caros quanto o uso de testadores humanos.

Esforços para padronizar os testes

Paulter e sua equipe exploraram uma série de questões relacionadas aos WTMDs. A forma de movimento através da máquina é importante? Diferentes tipos de objetos também precisam ser testados? Eles queriam padronizar os testes para que todos os fabricantes e usuários pudessem obter dados comparáveis.

"O que aprendemos é que existem muitas variáveis ​​quando se trata do movimento humano em um detector de metais, "disse Paulter.

"Se alguém é alto ou baixo, Pesado ou leve em construção, quer se movam rápido ou lento, tudo isso pode fazer uma grande diferença, "ele disse." As pessoas também tendem a seguir caminhos diferentes conforme se movem por essas máquinas. E os dados mostraram que essas variáveis ​​podem alterar o sinal de alarme. "

O trabalho adicional do NIST revelou que os testadores de robôs só precisavam percorrer um caminho, mas deve, idealmente, incluir seis objetos diferentes, movendo-se a uma velocidade consistente. Adicionalmente, bastava usar uma orientação para cada um desses objetos. Juntos, esses parâmetros podem determinar se os detectores atendem aos padrões básicos de desempenho.

A mesma equipe de pesquisa também ajudou a criar duas especificações de desempenho documental e padrões de método de teste, um para detectores de metal portáteis (HHMDs), que pode parecer uma varinha, e outro para detectores de metal usados ​​à mão (HWMDs), que são usados ​​como uma luva por um agente de segurança. HHMDs são geralmente ondulados ao redor do corpo da pessoa que está sendo revistada, enquanto os HWMDs estão frequentemente em contato com a pessoa que está sendo revistada.

Em alguns dos testes comuns de HHMD e HWMD, facas ou armas falsas seriam colocadas em testadores limpos. Outros tempos, esses objetos falsos foram colocados em bolsas que seriam digitalizadas com os detectores.

Hora extra, Contudo, imprecisões tornaram-se aparentes. Parcialmente, isso era devido ao campo magnético simples usado por HHMDs e HWMDs. Se um objeto foi virado até cinco graus de distância do detector, pode se tornar indetectável. Esse era especialmente o caso de objetos finos, como lâminas de barbear. Navalhas, chaves e outros pequenos pedaços de metal são uma questão particularmente importante nas instalações correcionais, onde presos tentam contrabandear a boca para fazer armas ou destravar celas e áreas de armazenamento.

A equipe percebeu rapidamente que mesmo os maiores exemplares abstratos frequentemente usados ​​em testes - armas falsas, lâminas cegas e facas em forma de bloco - eram problemáticas devido às variações em sua forma e orientação quando escaneadas pelo detector de metais. Em vez de, os pesquisadores perceberam, o teste de HHMDs e HWMDs deve ser feito com um objeto de forma e tamanho consistentes.

Eles também precisavam de um objeto cuja orientação ou posição não afetasse a resposta do detector.

Paulter teve que descartar alguns objetos, por mais realistas que sejam, como um pedaço de metal parecido com uma faca. Na vida real, um HWMD ou HHMD seria acenado várias vezes sobre uma pessoa e segurado em vários ângulos e provavelmente detectaria um objeto em forma de faca. Contudo, durante o processo de teste, pode não soar o alarme se apenas o fio da navalha mais fino estiver perpendicular ao detector. Uma empresa pode acidentalmente (ou intencionalmente) manipular o sistema por ter apenas a borda metálica mais fina no ângulo perpendicular. O teste não seria preciso ou reproduzível.

Um vencedor inesperado

Surpreendentemente, esferas foram a escolha vencedora.

"Embora eles não se pareçam com armas reais, eles nos ajudam a obter leituras consistentes dos detectores, "disse Paulter." Contanto que saibamos uma linha de base de desempenho para cada tipo de ameaça de metal que um detector portátil pode encontrar, podemos determinar com segurança como esse detector responderá quando usado. "

Ligas de aço, Paulter aponta, são relativamente fáceis de detectar devido às suas propriedades magnéticas e elétricas. Outras ligas, como alumínio e latão, representam um desafio maior porque não são magnéticas e, portanto, são mais difíceis de detectar.

Para testar a detecção de ameaças de pequeno porte, como blades e chaves, a equipe descobriu que esferas de aço do tamanho de um grão de pimenta (5 milímetros de diâmetro) eram muito eficazes para testar o desempenho de HHMDs e HWMDs. Para alumínio e latão e outras ligas não magnéticas, a equipe descobriu que uma esfera de alumínio do tamanho de uma cereja grande ou chiclete (cerca de 8 mm de diâmetro) funcionava melhor.

Para testar a detecção de objetos de ameaça de grande porte, como armas e bombas, A equipe de Paulter descobriu que o teste poderia ser feito com uma esfera de aço do tamanho de uma bola de pingue-pongue (45 mm de diâmetro) ou uma esfera de alumínio do tamanho de uma bola de tênis (70 mm de diâmetro).

As esferas são especialmente boas, Paulter adicionou, porque eles não representam os mesmos problemas de segurança que uma arma falsa, faca ou lâmina pode ser em um ambiente de laboratório. Além disso, em uma instalação correcional onde os detectores de metal são rotineiramente testados para garantir seu funcionamento adequado, objetos de teste esféricos não podem ser prontamente transformados em armas reais pelos presos se roubados.

Como resultado deste trabalho, ASTM aprovou um conjunto atualizado de padrões internacionais de detectores de metal, incluindo ASTM F3020—19a, F3278—19a e F3356—19a.