La detección de minas terrestres puede ser un proceso lento y desafiante. Detectarlos desde un vehículo en movimiento aceleraría el proceso, pero a costa de la precisión.

En el Congreso de Láser de la Optical Society (OSA), celebrada del 29 de septiembre al 3 de octubre de 2019 en Viena, Austria, investigadores de la Universidad de Mississippi, ESTADOS UNIDOS., informará sobre un nuevo sensor basado en láser que detecta de manera eficaz los objetos enterrados incluso cuando el detector está en movimiento. Este nuevo dispositivo ofrece una mejora significativa sobre las tecnologías existentes, que no se pueden utilizar sobre la marcha y pierden precisión en presencia de fuentes externas de sonido o vibración.

Los vibrómetros láser Doppler (LDV) combinados con vibraciones excitadas en el suelo han demostrado ser prometedores para detectar minas terrestres y otros objetos enterrados. pero su sensibilidad a las vibraciones ambientales significa que deben operarse desde una plataforma estable especial. El dispositivo, llamado Sensor Interferométrico Diferencial de Rayos Múltiples Láser (LAMBDIS), proporciona capacidades de detección comparables pero es mucho menos sensible al movimiento, permitiendo su uso a bordo de un vehículo en movimiento.

"El persistente flagelo de las minas terrestres presenta un serio desafío para el interrogatorio rápido y preciso de grandes áreas desde vehículos en movimiento, ", dijo el investigador principal, el Dr. Vyacheslav Aranchuk." Nuestro nuevo dispositivo supera este desafío mediante el uso de una serie de rayos láser y luego combinando sus señales para crear un esquema de detección rápida que también es lo suficientemente robusto para compensar el movimiento y otros 'ruidos' que podría abrumar a otras técnicas. LAMBDIS proporciona medición de campos de vibración con alta sensibilidad, mientras que tiene baja sensibilidad al movimiento de todo el cuerpo del objeto, o el propio sensor, permitiendo la operación desde un vehículo en movimiento ".

Medidas sin haz de referencia

Para detectar objetos enterrados, Los LDV se utilizan junto con una fuente de audio como un altavoz, o una fuente sísmica como un agitador mecánico. Las ondas sonoras o sísmicas hacen vibrar el suelo. El LDV puede detectar diferencias sutiles en el patrón de vibración donde está enterrado un objeto, siempre que el detector esté estacionario y el entorno esté suficientemente libre de vibraciones.

El funcionamiento de los LDV tradicionales se basa en la interferencia de la luz reflejada por un objeto con un haz de referencia interno al LDV. Como resultado, El movimiento del LDV en sí mismo puede hacer que las señales de LDV sean significativamente más altas que, e indistinguible de, señales causadas por la vibración de un objeto.

En el nuevo trabajo los investigadores utilizaron una matriz lineal de 30 rayos láser dirigidos al área interrogada.

Elementos ópticos, incluyendo una lente receptora y un interferómetro de cizallamiento, se utilizan para combinar la luz reflejada desde diferentes puntos del suelo en una matriz de fotodetectores (PDA), lo que genera señales de interferencia en las salidas de la PDA. La frecuencia de las señales es proporcional a la velocidad de vibración entre puntos iluminados debido al efecto Doppler. El procesamiento de las señales de PDA revela vibraciones entre puntos iluminados en la superficie.

"A diferencia de los LDV, el LAMBDIS no utiliza un haz de referencia interno, pero detecta un desplazamiento Doppler mediante el uso de la interferencia de la luz reflejada desde diferentes puntos del objeto, "dijo Aranchuk." Debido a la falta de un rayo de referencia, la frecuencia Doppler causada por el movimiento del sensor es prácticamente la misma para todos los rayos reflejados y se resta automáticamente de las señales de interferencia. Como resultado, LAMBDIS tiene una sensibilidad muy baja al movimiento del propio sensor, mientras que tiene una alta sensibilidad a la vibración relativa entre los puntos del objeto ".

Pruebas de campo exitosas

Los investigadores informan que el dispositivo LAMBDIS funcionó bien en una amplia gama de condiciones en pruebas de laboratorio y de campo. LAMBDIS pudo detectar objetos enterrados a una distancia de 7,5 a 20 metros y de un vehículo que viajaba a 3,8 metros por segundo (aproximadamente 8,5 millas por hora) con resultados comparables a los de un LDV estable montado en una plataforma. Los investigadores probaron el dispositivo tanto con fuentes de sonido aerotransportadas como sísmicas y con diferentes ángulos de exploración. sugiriendo que el dispositivo podría proporcionar resultados precisos en una variedad de condiciones del mundo real.

Además de detectar minas terrestres, Los LDV se utilizan comúnmente para inspeccionar componentes de automóviles y aviones, para evaluar las vibraciones de puentes y estructuras, calibrar equipos y materiales de estudio, y en aplicaciones dentales y biomédicas. LAMBDIS podría beneficiar a estas aplicaciones en los casos en que el ruido ambiental o el movimiento obstaculicen el uso de dispositivos LDV.