使用LAMBDIS進(jìn)行掩埋物體的振動(dòng)成像。圖片來源：V。Aranchuk，大學(xué)。密西西比州

檢測(cè)地雷可能是一個(gè)挑戰(zhàn)性的過程，而且速度很慢。從行駛中的車輛中檢測(cè)到它們會(huì)使過程更快，但會(huì)降低準(zhǔn)確性。

在奧地利維也納舉行的光學(xué)學(xué)會(huì)（OSA）激光大會(huì)上，美國密西西比大學(xué)的研究人員將報(bào)告一種新型的基于激光的傳感器，即使在探測(cè)器處于移動(dòng)狀態(tài)時(shí)，該傳感器也可以有效地探測(cè)掩埋的物體運(yùn)動(dòng)。這種新設(shè)備對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行了重大改進(jìn)，現(xiàn)有技術(shù)無法在旅途中進(jìn)行操作，并且在存在外部聲音或振動(dòng)源的情況下會(huì)失去準(zhǔn)確性。

激光多普勒振動(dòng)計(jì)（LDV）與在地面上激發(fā)的振動(dòng)相結(jié)合已顯示出探測(cè)地雷和其他掩埋物體的希望，但是它們對(duì)環(huán)境振動(dòng)的敏感性意味著必須在特殊的穩(wěn)定平臺(tái)上進(jìn)行操作。該設(shè)備稱為激光多光束差分干涉?zhèn)鞲衅鳎↙AMBDIS），具有可比的檢測(cè)能力，但對(duì)運(yùn)動(dòng)的敏感度要低得多，因此可以在移動(dòng)的車輛上使用。

首席研究員Vyacheslav Aranchuk博士說：“揮之不去的地雷禍害對(duì)快速，準(zhǔn)確地從行進(jìn)中的車輛進(jìn)行訊問提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)�！� “我們的新設(shè)備通過使用一系列激光束，然后組合其信號(hào)以創(chuàng)建快速檢測(cè)方案，從而克服了這一挑戰(zhàn)，該方案也足夠健壯，可以補(bǔ)償可能使其他技術(shù)不堪重負(fù)的運(yùn)動(dòng)和其他'噪聲'。高靈敏度的振動(dòng)場(chǎng)，而對(duì)物體或傳感器本身的整個(gè)身體運(yùn)動(dòng)的靈敏度低，從而允許在移動(dòng)的車輛上進(jìn)行操作�！�

沒有參考光束的測(cè)量

為了檢測(cè)掩埋物體，LDV與音頻源（如揚(yáng)聲器）或地震源（如機(jī)械振動(dòng)器）結(jié)合使用。聲波或地震波會(huì)導(dǎo)致地面振動(dòng)。LDV可以檢測(cè)物體被掩埋的振動(dòng)模式中的細(xì)微差異，只要探測(cè)器靜止不動(dòng)且環(huán)境充分無振動(dòng)即可。

傳統(tǒng)LDV的操作基于從對(duì)象反射的光對(duì)LDV內(nèi)部的參考光束的干擾。結(jié)果，LDV本身的運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致LDV信號(hào)顯著高于由對(duì)象振動(dòng)引起的信號(hào)，并且與信號(hào)沒有區(qū)別。

在這項(xiàng)新工作中，研究人員使用了由30條激光束組成的線性陣列，這些光束直接對(duì)準(zhǔn)被詢問的區(qū)域。

包括接收透鏡和剪切干涉儀在內(nèi)的光學(xué)元件用于在光電探測(cè)器陣列（PDA）上組合從地面上不同點(diǎn)反射的光，從而在PDA輸出上產(chǎn)生干擾信號(hào)。由于多普勒效應(yīng)，信號(hào)的頻率與照明點(diǎn)之間的振動(dòng)速度成比例。PDA信號(hào)的處理揭示了表面上照明點(diǎn)之間的振動(dòng)。

“與LDV不同，LAMBDIS不使用內(nèi)部參考光束，而是通過利用從物體上不同點(diǎn)反射的光的干涉來檢測(cè)多普勒頻移，” Aranchuk說�！坝捎谌鄙賲⒖脊馐�，由傳感器運(yùn)動(dòng)引起的多普勒頻率實(shí)際上對(duì)于所有反射光束都是相同的，并且會(huì)自動(dòng)從干擾信號(hào)中減去。因此，LAMBDIS對(duì)傳感器運(yùn)動(dòng)的敏感性非常低本身，同時(shí)對(duì)物體上各點(diǎn)之間的相對(duì)振動(dòng)高度敏感。”

成功的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

研究人員報(bào)告說，LAMBDIS設(shè)備在實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的各種條件下均表現(xiàn)良好。LAMBDIS能夠檢測(cè)到距離7.5米至20米遠(yuǎn)的掩埋物體，以及每秒3.8米（每小時(shí)約8.5英里）行駛的車輛的隱蔽物體，其結(jié)果與穩(wěn)定的平臺(tái)式LDV相當(dāng)。研究人員用航空聲源和地震聲源以及不同的掃描角度測(cè)試了該設(shè)備，這表明該設(shè)備可以在各種現(xiàn)實(shí)條件下提供準(zhǔn)確的結(jié)果。

除探測(cè)地雷外，LDV還通常用于檢查汽車和飛機(jī)部件，評(píng)估橋梁和結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，校準(zhǔn)設(shè)備和研究材料以及在牙科和生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中。在環(huán)境噪聲或移動(dòng)阻礙了LDV設(shè)備使用的情況下，LAMBDIS可能會(huì)使此類應(yīng)用受益。