A detecção de minas terrestres pode ser um processo desafiador e lento. Detectá-los de um veículo em movimento tornaria o processo mais rápido, mas à custa da precisão.

No Congresso de Laser da Optical Society (OSA), realizada de 29 de setembro a 3 de outubro de 2019 em Viena, Áustria, pesquisadores da University of Mississippi, EUA., irá relatar um novo sensor baseado em laser que detecta efetivamente objetos enterrados, mesmo enquanto o detector está em movimento. Este novo dispositivo oferece uma melhoria significativa em relação às tecnologias existentes, que não pode ser operado em movimento e perde precisão na presença de fontes externas de som ou vibração.

Vibrômetros laser Doppler (LDVs) combinados com vibração excitada no solo têm se mostrado promissores para a detecção de minas terrestres e outros objetos enterrados, mas sua sensibilidade às vibrações ambientais significa que devem ser operados a partir de uma plataforma estável especial. O dispositivo, chamado de Sensor Interferométrico Diferencial de Feixe Múltiplo a Laser (LAMBDIS), fornece recursos de detecção comparáveis, mas é muito menos sensível ao movimento, permitindo que seja usado a bordo de um veículo em movimento.

"O flagelo persistente de minas terrestres representa um sério desafio para o interrogatório rápido e preciso de grandes áreas de veículos em movimento, "disse o pesquisador principal, Dr. Vyacheslav Aranchuk." Nosso novo dispositivo supera esse desafio usando uma série de feixes de laser e, em seguida, combinando seus sinais para criar um esquema de detecção rápida que também é robusto o suficiente para compensar o movimento e outros 'ruídos' que pode sobrepujar outras técnicas. LAMBDIS fornece medição de campos de vibração com alta sensibilidade, embora tenha baixa sensibilidade ao movimento de todo o corpo do objeto, ou o próprio sensor, permitindo a operação de um veículo em movimento. "

Medições sem feixe de referência

Para detectar objetos enterrados, LDVs são usados ​​em conjunto com uma fonte de áudio, como um alto-falante, ou uma fonte sísmica, como um agitador mecânico. O som ou as ondas sísmicas fazem com que o solo vibre. O LDV pode detectar diferenças sutis no padrão de vibração onde um objeto está enterrado, desde que o detector esteja estacionário e o ambiente seja suficientemente livre de vibrações.

A operação dos LDVs tradicionais é baseada na interferência da luz refletida de um objeto com um feixe de referência interno ao LDV. Como resultado, o movimento do próprio LDV pode fazer com que os sinais de LDV sejam significativamente maiores do que, e indistinguível de, sinais causados ​​pela vibração do objeto.

No novo trabalho, os pesquisadores usaram uma matriz linear de 30 feixes de laser direcionados para a área interrogada.

Elementos ópticos, incluindo uma lente receptora e um interferômetro de cisalhamento, são usados ​​para combinar a luz refletida de diferentes pontos no solo em um conjunto de fotodetectores (PDA), resultando em sinais de interferência nas saídas do PDA. A frequência dos sinais é proporcional à velocidade de vibração entre os pontos iluminados devido ao efeito Doppler. O processamento dos sinais do PDA revela vibrações entre pontos iluminados na superfície.

"Ao contrário dos LDVs, o LAMBDIS não usa um feixe de referência interno, mas detecta um deslocamento Doppler usando a interferência da luz refletida de diferentes pontos do objeto, "disse Aranchuk." Devido à falta de um feixe de referência, a frequência Doppler causada pelo movimento do sensor é praticamente a mesma para todos os feixes refletidos e é automaticamente subtraída dos sinais de interferência. Como resultado, O LAMBDIS tem sensibilidade muito baixa ao movimento do próprio sensor, embora tenha alta sensibilidade à vibração relativa entre os pontos do objeto. "

Testes de campo bem-sucedidos

Os pesquisadores relatam que o dispositivo LAMBDIS teve um bom desempenho sob uma ampla gama de condições em testes de laboratório e de campo. O LAMBDIS foi capaz de detectar objetos enterrados a 7,5 metros a 20 metros de distância e de um veículo viajando a 3,8 metros por segundo (cerca de 8,5 milhas por hora) com resultados comparáveis ​​a um LDV montado em plataforma estável. Os pesquisadores testaram o dispositivo com fontes de som aerotransportado e sísmico e com diferentes ângulos de varredura, sugerindo que o dispositivo pode fornecer resultados precisos em uma variedade de condições do mundo real.

Além de detectar minas terrestres, LDVs são comumente usados ​​para inspecionar automóveis e componentes de aeronaves, para avaliar as vibrações da ponte e da estrutura, calibrar equipamentos e materiais de estudo, e em aplicações odontológicas e biomédicas. O LAMBDIS pode beneficiar tais aplicações nos casos em que o ruído ou movimento ambiental impede o uso de dispositivos LDV.