利用密西西比大學(xué)開發(fā)的新型振動傳感器，探測地雷和其他埋藏物體可能會變得更加容易。

這是使用LAMBDIS的埋藏物體的振動成像。(圖片來源：密西西比大學(xué)V. Aranchuk)

　　據(jù)外媒報道，2019年9月29日至10月3日，在奧地利維也納舉行的光學(xué)學(xué)會(OSA)激光大會上，來自美國密西西比大學(xué)的研究人員將報告一種新的激光振動傳感器，被稱為激光多光束差分干涉?zhèn)鞲衅?LAMBDIS)。據(jù)報道，這種新設(shè)備比現(xiàn)有技術(shù)有了顯著的改進，因為現(xiàn)有技術(shù)無法在旅途中進行操作，并且在存在外部聲音或振動源的情況下會失去準(zhǔn)確性，比如激光多普勒振動計(LDV)。

　　目前，激光多普勒振動計(LDV)結(jié)合地面激發(fā)的振動已經(jīng)顯示出能夠檢測地雷和其他埋藏物體的前景，但是它們對環(huán)境振動的敏感性要求它們必須在一個特殊的穩(wěn)定平臺上進行操作。而LAMBDIS設(shè)備不但具有可比較的檢測能力，而且對運動的敏感性要小得多，因此它可以在移動的車輛上使用。

　　首席研究員VyacheslavAranchuk博士說：“地雷的肆虐禍害對移動車輛能夠快速準(zhǔn)確地審查大面積區(qū)域提出了重大的挑戰(zhàn)。我們的新設(shè)備通過使用一系列激光束工作，然后將獲取的信號組合起來以創(chuàng)建快速的檢測方案，能夠完美克服這個挑戰(zhàn)。另外。該方案也可以補償其他技術(shù)而引起的振動和其他噪音影響。LAMBDIS測量振動場具有高靈敏度，同時對物體或傳感器本身的整體運動具有低靈敏度，允許從移動的車輛進行操作。

　　沒有參考光束的測量

　　一般情況下，為了檢測埋藏的物體，LDV與揚聲器的音頻源或機械振動器的震源共同使用，聲音或地震波使地面振動。如果探測器是靜止的而環(huán)境無振動，LDV可以檢測出物體被埋藏的振動模式的細微差別。

　　傳統(tǒng)LDV的操作從物體反射的光與LDV內(nèi)部的參考光束的干涉進行對比，不過，LDV本身的運動可能導(dǎo)致LDV信號明顯高于由物體振動引起的信號，并且與其無法區(qū)分。

　　而在新的研究中，研究人員使用了30個激光束的線性陣列，這些激光束指向被詢問的區(qū)域。光學(xué)元件，包括接收器透鏡和剪切干涉儀，用于將從地面上不同點反射的光組合在光電探測器陣列(PDA)上，從而在PDA輸出上產(chǎn)生干擾信號。由于多普勒效應(yīng)，信號的頻率與照射點之間的振動速度成比例，PDA信號的處理揭示了表面上的照射點之間的振動。

　　“與LDV不同，LAMBDIS不使用內(nèi)部參考光束，而是通過使用從物體上不同點反射的光的干涉來檢測多普勒頻移，”Aranchuk說?！坝捎谌鄙賲⒖脊馐瑐鞲衅鬟\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本身非常低，同時對物體上各點之間的相對振動具有高度敏感性?！?/p>

　　成功的現(xiàn)場測試

　　研究人員報告說，LAMBDIS設(shè)備在實驗室和現(xiàn)場測試的各種條件下表現(xiàn)良好。LAMBDIS能夠探測到7.5米到20米之外的埋藏物體，也能探測到以每秒3.8米(每小時約8.5英里)行駛的車輛，其探測結(jié)果與穩(wěn)定的平臺式LDV相當(dāng)。研究人員使用機載LDV、地震聲源以及不同的掃描角度測試了LAMBDIS，表明該設(shè)備可以在各種現(xiàn)實條件下提供準(zhǔn)確的結(jié)果。

　　除了檢測地雷之外，LDV還常用于檢查汽車和飛機的零部件、評估橋梁和結(jié)構(gòu)振動、校準(zhǔn)設(shè)備和研究材料、以及牙科和生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用等。在環(huán)境噪音或運動等因素不能使用LDV設(shè)備的情況下，可以使用LAMBDIS設(shè)備，其結(jié)果也一樣準(zhǔn)確。