Sensor getaran baru dapat mendeteksi ranjau darat sangat cepat!

Sensor getaran baru mendeteksi benda yang terkubur dari kendaraan yang bergerak
Pencitraan getaran objek yang terkubur menggunakan LAMBDIS. Kredit: V. Aranchuk, Univ. Mississippi

Mendeteksi ranjau darat dapat menjadi proses yang menantang dan lambat. Mendeteksi mereka dari kendaraan yang bergerak akan membuat proses lebih cepat, tetapi dengan mengorbankan akurasi.

Pada Kongres Laser Optical Society (OSA), yang diadakan 29 September — 3 Oktober 2019 di Wina, Austria, para peneliti dari Universitas Mississippi, AS, akan melaporkan sebuah sensor berbasis laser baru yang secara efektif mendeteksi benda-benda yang terkubur bahkan ketika detektor berada di dalam pergerakan. Perangkat baru ini menawarkan peningkatan signifikan atas teknologi yang ada, yang tidak dapat dioperasikan saat bepergian dan kehilangan keakuratan dengan adanya sumber suara atau getaran eksternal.

Laser Doppler vibrometer (LDV) dikombinasikan dengan getaran yang berada di tanah telah menunjukkan janji untuk mendeteksi ranjau darat dan benda-benda terkubur lainnya, tetapi kepekaannya terhadap getaran lingkungan berarti mereka harus dioperasikan dari platform stabil khusus. Perangkat, yang disebut Laser Multi Beam Differential Interferometric Sensor (LAMBDIS), memberikan kemampuan deteksi yang sebanding tetapi jauh lebih sensitif terhadap gerakan, memungkinkan untuk digunakan di atas kendaraan yang bergerak.


“Momok yang tersisa dari ranjau darat menghadirkan tantangan serius bagi interogasi cepat dan akurat di daerah yang luas dari kendaraan yang bergerak,” kata pemimpin peneliti Dr. Vyacheslav Aranchuk. “Perangkat baru kami mengatasi tantangan ini dengan menggunakan serangkaian sinar laser dan kemudian menggabungkan sinyal mereka untuk membuat skema deteksi cepat yang juga cukup kuat untuk mengimbangi gerakan dan ‘noise’ lain yang dapat membanjiri teknik lain. LAMBDIS menyediakan pengukuran medan getaran dengan sensitivitas tinggi , sementara memiliki sensitivitas rendah terhadap gerakan seluruh tubuh objek , atau sensor itu sendiri, memungkinkan untuk operasi dari kendaraan yang bergerak. “

Pengukuran tanpa balok referensi

Untuk mendeteksi objek yang terkubur, LDV digunakan bersama dengan sumber audio seperti pengeras suara, atau sumber seismik seperti getaran mekanis. Suara atau gelombang seismik menyebabkan tanah bergetar. LDV dapat mendeteksi perbedaan halus dalam pola getaran tempat objek dikubur, asalkan detektor itu diam dan lingkungannya cukup bebas getaran.

Pengoperasian LDV tradisional didasarkan pada gangguan cahaya yang dipantulkan dari suatu objek dengan sinar referensi internal ke LDV. Akibatnya, gerakan LDV itu sendiri dapat menyebabkan sinyal LDV secara signifikan lebih tinggi daripada, dan tidak dapat dibedakan dari, sinyal yang disebabkan oleh getaran objek.

Dalam karya baru, para peneliti menggunakan array linear dari 30 sinar laser yang diarahkan ke area yang diinterogasi.

Elemen optik, termasuk lensa penerima dan interferometer geser, digunakan untuk menggabungkan cahaya yang dipantulkan dari berbagai titik di tanah pada array photodetector (PDA) yang menghasilkan sinyal interferensi pada output PDA. Frekuensi sinyal sebanding dengan kecepatan getaran antara titik-titik yang menyala karena efek Doppler. Pemrosesan sinyal PDA mengungkapkan getaran antara titik-titik yang menyala di permukaan.

“Tidak seperti LDV, LAMBDIS tidak menggunakan balok referensi internal, tetapi mendeteksi pergeseran Doppler dengan menggunakan interferensi cahaya yang dipantulkan dari berbagai titik pada objek,” kata Aranchuk. “Karena kurangnya balok referensi, frekuensi Doppler yang disebabkan oleh gerakan sensor secara praktis sama untuk semua balok yang dipantulkan dan secara otomatis dikurangi dari sinyal interferensi. Akibatnya, LAMBDIS memiliki sensitivitas yang sangat rendah terhadap gerakan sensor. itu sendiri, sementara memiliki sensitivitas tinggi terhadap getaran relatif antara titik-titik pada objek. “

Tes lapangan yang berhasil

Para peneliti melaporkan perangkat LAMBDIS berkinerja baik di bawah berbagai kondisi dalam uji laboratorium dan lapangan. LAMBDIS mampu mendeteksi benda yang terkubur sejauh 7,5 meter hingga 20 meter dan dari kendaraan yang melaju dengan kecepatan 3,8 meter per detik (sekitar 8,5 mil per jam) dengan hasil yang sebanding dengan LDV yang dipasang di platform yang stabil. Para peneliti menguji perangkat itu dengan sumber suara di udara dan seismik dan dengan sudut pemindaian yang berbeda, menunjukkan perangkat itu dapat memberikan hasil yang akurat dalam berbagai kondisi dunia nyata.


Selain mendeteksi ranjau darat, LDV umumnya digunakan untuk memeriksa komponen mobil dan pesawat terbang, untuk menilai getaran jembatan dan struktur, untuk mengkalibrasi peralatan dan bahan studi, dan dalam aplikasi gigi dan biomedis. LAMBDIS dapat memanfaatkan aplikasi semacam itu dalam kasus di mana kebisingan atau gerakan lingkungan yang menghalangi penggunaan perangkat LDV.

oleh Masyarakat Optik

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *