Pesquisadores do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) usaram um sistema de detecção e alcance de laser (LADAR) para obter imagens de objetos tridimensionais (3-D) derretendo em chamas. O método pode oferecer um preciso, forma segura e compacta de medir estruturas à medida que desmoronam em incêndios.

Medidas de alcance óptico, já usado na manufatura e em outros campos, pode ajudar a superar desafios práticos impostos por incêndios estruturais, que são muito quentes para medir com sensores eletromecânicos convencionais montados em edifícios.

Conforme descrito em Optica , a demonstração do NIST usou um sistema comercial LADAR para mapear distâncias para objetos derretidos por trás de chamas que produziram quantidades variáveis ​​de fuligem. O experimento mediu superfícies 3-D com precisão de 30 micrômetros (milionésimos de metro) ou melhor a 2 metros de distância. Este nível de precisão atende aos requisitos para a maioria das aplicações de pesquisa de incêndio estrutural, de acordo com o jornal.

A demonstração do NIST focou em pedaços de chocolate e um brinquedo de plástico.

"Precisávamos de algo que não derretesse muito rápido ou muito lento, mas você ainda vê um efeito, "A líder do projeto, Esther Baumann, explicou." E eu gosto de chocolate. "

O LADAR oferece várias vantagens como ferramenta para geração de imagens por meio de chamas. A técnica é muito sensível e é capaz de criar imagens de objetos mesmo quando pequenas quantidades de fuligem estão presentes nas chamas. O método também funciona à distância, longe o suficiente para que o equipamento fique protegido do intenso calor de um incêndio. Além disso, o instrumento pode ser compacto e portátil, contando com fibra óptica e fotodetectores simples.

"O projeto surgiu de forma um tanto acidental quando tivemos 'bombeiros' conversando com 'pessoas da ótica, "Disse o engenheiro estrutural do NIST, Matthew Hoehler." A colaboração não foi apenas frutífera, Tem sido divertido."

No sistema de mapeamento 3-D, um laser percorre continuamente uma banda de frequências ópticas. A saída inicial do laser é combinada com a luz refletida do alvo. Os sinais de "batida" resultantes são detectados, e esta tensão é então analisada por processamento de sinal digital para gerar dados de atraso de tempo, equivalente à distância. (A diferença de frequência entre o sinal inicial e o recebido do alvo aumenta com a distância.)

Os pesquisadores aplicaram com sucesso o LADAR para medir e mapear "nuvens de pontos" 3-D - os pontos são os "voxels" que constituem uma imagem - mesmo em um ambiente turbulento de fogo com forte dispersão e distorção de sinal. Para comparação, a equipe também fez vídeos do chocolate derretendo e imagens de um esqueleto de plástico mais complexo.

Para o chocolate derretido, cada quadro LADAR consistia em 7, 500 pontos suficientes para capturar o processo de deformação do chocolate. O esqueleto de plástico mal era visível no vídeo convencional, mas a nuvem de pontos 3-D revelou formas complexas de outra forma escondidas atrás das chamas - detalhes da caixa torácica e dos quadris.

Os pesquisadores determinaram que o sistema LADAR foi rápido o suficiente para superar as distorções de sinal, e que as deflexões do feixe de laser devido às chamas podem ser acomodadas calculando a média dos sinais ao longo do tempo, para reter alta precisão.

Os experimentos iniciais foram conduzidos com chamas de apenas 50 milímetros de largura em queimadores de laboratório na Universidade do Colorado em Boulder. Os resultados preliminares sugerem que a técnica LADAR pode ser aplicada a objetos maiores e incêndios. A equipe do NIST agora planeja expandir o experimento, primeiro a fazer imagens 3-D de objetos através de chamas com cerca de 1 metro de largura e, se funcionar, para fazer observações quantitativas de incêndios estruturais maiores.