使用 LAMBDIS 對埋藏物體進行振動成像。圖片來源：V. Aranchuk，大學密西西比州

探測埋藏物體可能是一個具有挑戰(zhàn)性和緩慢的過程。從移動的車輛上檢測它們會使過程更快，但會犧牲準確性。

在 2019 年 9 月 29 日至 10 月 3 日在奧地利維也納舉行的光學學會 (OSA) 激光大會上，美國密西西比大學的研究人員將報告一種新型基于激光的傳感器，即使探測器處于運動。這種新設備對現有技術進行了重大改進，現有技術無法在旅途中操作，并且在存在外部聲音或振動源的情況下會失去準確性。

激光多普勒測振儀 (LDV) 與地面激發(fā)的振動相結合，已顯示出探測埋藏物體的前景，但它們對環(huán)境振動的敏感性意味著它們必須在特殊的穩(wěn)定平臺上運行。該設備稱為激光多光束差分干涉?zhèn)鞲衅?(LAMBDIS)，提供類似的檢測能力，但對運動的敏感度要低得多，因此可以在移動的車輛上使用。

首席研究員維亞切斯拉夫·阿蘭丘克 (Vyacheslav Aranchuk) 博士說：“揮之不去的埋藏物體對從移動車輛中快速準確地審問大片區(qū)域提出了嚴峻挑戰(zhàn)�！� “我們的新設備通過使用一系列激光束，然后組合它們的信號來創(chuàng)建一個快速檢測方案，該方案也足夠強大，可以補償可能壓倒其他技術的運動和其他‘噪音’，從而克服了這一挑戰(zhàn)。LAMBDIS 提供了測量具有高靈敏度的振動場，同時對物體的整個身體運動或傳感器本身的靈敏度低，允許從移動的車輛上進行操作。”

沒有參考光束的測量

為了探測埋藏物體，LDV 與揚聲器等音頻源或機械振動器等地震源結合使用。聲波或地震波引起地面振動。LDV 可以檢測埋藏物體的振動模式的細微差異，前提是檢測器是靜止的并且環(huán)境足夠無振動。

傳統(tǒng) LDV 的操作基于從物體反射的光與 LDV 內部參考光束的干涉。因此，LDV 本身的運動會導致 LDV 信號明顯高于物體振動引起的信號，并且無法區(qū)分。

在這項新工作中，研究人員使用了一個由 30 束激光束組成的線性陣列，這些激光束直射到被詢問的區(qū)域。

光學元件（包括接收器透鏡和剪切干涉儀）用于將從地面不同點反射的光組合到光電探測器陣列 (PDA) 上，從而在 PDA 輸出上產生干涉信號。由于多普勒效應，信號的頻率與照明點之間的振動速度成正比。PDA 信號的處理揭示了表面上照明點之間的振動。

“與 LDV 不同，LAMBDIS 不使用內部參考光束，而是通過使用從物體不同點反射的光的干涉來檢測多普勒頻移，”Aranchuk 說�！坝捎跊]有參考光束，傳感器運動引起的多普勒頻率對于所有反射光束實際上是相同的，并且會自動從干擾信號中減去。因此，LAMBDIS 對傳感器運動的靈敏度非常低本身，同時對物體上點之間的相對振動具有很高的敏感性。”

成功的現場測試

研究人員報告說，LAMBDIS 設備在實驗室和現場測試的各種條件下都表現良好。LAMBDIS 能夠檢測到 7.5 米到 20 米外的埋藏物體，并且距離以每秒 3.8 米（約每小時 8.5 英里）的速度行駛的車輛，其結果與安裝在穩(wěn)定平臺上的 LDV 相當。研究人員使用機載聲源和地震聲源以及不同的掃描角度對該設備進行了測試，表明該設備可以在各種實際條件下提供準確的結果。

除了探測埋藏物體，LDV 通常用于檢查汽車和飛機部件、評估橋梁和結構振動、校準設備和研究材料，以及牙科和生物醫(yī)學應用。在環(huán)境噪聲或移動阻礙 LDV 設備使用的情況下，LAMBDIS 可以使此類應用受益。