Il rilevamento delle mine antiuomo può essere un processo lento e impegnativo. Rilevarli da un veicolo in movimento renderebbe il processo più veloce, ma a scapito della precisione.

Al Congresso Laser della Optical Society (OSA), tenutosi dal 29 settembre al 3 ottobre 2019 a Vienna, Austria, ricercatori dell'Università del Mississippi, STATI UNITI D'AMERICA., segnalerà un nuovo sensore basato su laser che rileva efficacemente gli oggetti sepolti anche mentre il rilevatore è in movimento. Questo nuovo dispositivo offre un miglioramento significativo rispetto alle tecnologie esistenti, che non possono essere azionati in movimento e perdono precisione in presenza di fonti esterne di suoni o vibrazioni.

I vibrometri laser Doppler (LDV) combinati con le vibrazioni eccitate nel terreno hanno mostrato risultati promettenti per il rilevamento di mine antiuomo e altri oggetti sepolti, ma la loro sensibilità alle vibrazioni ambientali impone che debbano essere azionati da un'apposita piattaforma stabile. Il dispositivo, chiamato sensore interferometrico differenziale laser multiraggio (LAMBDIS), fornisce capacità di rilevamento comparabili ma è molto meno sensibile al movimento, consentendone l'utilizzo a bordo di un veicolo in movimento.

"Il persistente flagello delle mine antiuomo rappresenta una seria sfida per l'interrogazione rapida e accurata di vaste aree da parte dei veicoli in movimento, " ha affermato il ricercatore capo, il dott. Vyacheslav Aranchuk. "Il nostro nuovo dispositivo supera questa sfida utilizzando una serie di raggi laser e quindi combinando i loro segnali per creare uno schema di rilevamento rapido che è anche abbastanza robusto da compensare il movimento e altri "rumore" che potrebbe sopraffare altre tecniche. LAMBDIS fornisce la misurazione dei campi di vibrazione con elevata sensibilità, pur avendo una bassa sensibilità al movimento di tutto il corpo dell'oggetto, o il sensore stesso, consentendo l'operazione da un veicolo in movimento."

Misure senza raggio di riferimento

Per rilevare oggetti sepolti, Gli LDV vengono utilizzati insieme a una sorgente audio come un altoparlante, o una sorgente sismica come un agitatore meccanico. Le onde sonore o sismiche fanno vibrare il terreno. L'LDV può rilevare sottili differenze nel modello di vibrazione in cui è sepolto un oggetto, a condizione che il rilevatore sia fermo e l'ambiente sia sufficientemente privo di vibrazioni.

Il funzionamento degli LDV tradizionali si basa sull'interferenza della luce riflessa da un oggetto con un raggio di riferimento interno all'LDV. Di conseguenza, il movimento dell'LDV stesso può far sì che i segnali LDV siano significativamente più alti di, e indistinguibile da, segnali causati dalla vibrazione dell'oggetto.

Nel nuovo lavoro, i ricercatori hanno utilizzato una matrice lineare di 30 raggi laser diretti sull'area interrogata.

Elementi ottici, compreso una lente ricevente e un interferometro di taglio, vengono utilizzati per combinare la luce riflessa da diversi punti sul terreno su un array di fotorivelatori (PDA) con conseguente segnale di interferenza sulle uscite del PDA. La frequenza dei segnali è proporzionale alla velocità di vibrazione tra i punti illuminati per effetto Doppler. L'elaborazione dei segnali del PDA rivela le vibrazioni tra i punti illuminati sulla superficie.

"A differenza degli LDV, il LAMBDIS non utilizza un raggio di riferimento interno, ma rileva uno spostamento Doppler utilizzando l'interferenza della luce riflessa da diversi punti sull'oggetto, " disse Aranchuk. "A causa della mancanza di un raggio di riferimento, la frequenza Doppler causata dal movimento del sensore è praticamente la stessa per tutti i fasci riflessi e viene automaticamente sottratta ai segnali di interferenza. Di conseguenza, LAMBDIS ha una sensibilità molto bassa al movimento del sensore stesso, pur avendo un'elevata sensibilità alle vibrazioni relative tra i punti sull'oggetto."

Test sul campo di successo

I ricercatori riferiscono che il dispositivo LAMBDIS ha funzionato bene in un'ampia gamma di condizioni nei test di laboratorio e sul campo. LAMBDIS è stato in grado di rilevare oggetti sepolti da 7,5 metri a 20 metri di distanza e da un veicolo che viaggia a 3,8 metri al secondo (circa 8,5 miglia all'ora) con risultati comparabili a un LDV stabile montato su piattaforma. I ricercatori hanno testato il dispositivo sia con sorgenti sonore aeree e sismiche che con diversi angoli di scansione, suggerendo che il dispositivo potrebbe fornire risultati accurati in una varietà di condizioni del mondo reale.

Oltre a rilevare le mine antiuomo, Gli LDV sono comunemente usati per ispezionare automobili e componenti di aeromobili, per valutare le vibrazioni del ponte e della struttura, per calibrare attrezzature e materiali di studio, e nelle applicazioni odontoiatriche e biomediche. LAMBDIS potrebbe beneficiare di tali applicazioni nei casi in cui il rumore ambientale o il movimento ostacolano l'uso di dispositivi LDV.