密西西比大学研发新型振动传感器 可弥补LDV缺陷

　　利用密西西比大学开发的新型振动传感器，探测地雷和其他埋藏物体可能会变得更加容易。

这是使用LAMBDIS的埋藏物体的振动成像。（图片来源：密西西比大学V. Aranchuk）

　　据外媒报道，2019年9月29日至10月3日，在奥地利维也纳举行的光学学会（OSA）激光大会上，来自美国密西西比大学的研究人员将报告一种新的激光振动传感器，被称为激光多光束差分干涉传感器（LAMBDIS）。据报道，这种新设备比现有技术有了显着的改进，因为现有技术无法在旅途中进行操作，并且在存在外部声音或振动源的情况下会失去准确性，比如激光多普勒振动计（LDV）。

　　目前，激光多普勒振动计（LDV）结合地面激发的振动已经显示出能够检测地雷和其他埋藏物体的前景，但是它们对环境振动的敏感性要求它们必须在一个特殊的稳定平台上进行操作。而LAMBDIS设备不但具有可比较的检测能力，而且对运动的敏感性要小得多，因此它可以在移动的车辆上使用。

　　首席研究员VyacheslavAranchuk博士说：“地雷的肆虐祸害对移动车辆能够快速准确地审查大面积区域提出了重大的挑战。我们的新设备通过使用一系列激光束工作，然后将获取的信号组合起来以创建快速的检测方案，能够完美克服这个挑战。另外。该方案也可以补偿其他技术而引起的振动和其他噪音影响。LAMBDIS测量振动场具有高灵敏度，同时对物体或传感器本身的整体运动具有低灵敏度，允许从移动的车辆进行操作。

　　没有参考光束的测量

　　一般情况下，为了检测埋藏的物体，LDV与扬声器的音频源或机械振动器的震源共同使用，声音或地震波使地面振动。如果探测器是静止的而环境无振动，LDV可以检测出物体被埋藏的振动模式的细微差别。

　　传统LDV的操作从物体反射的光与LDV内部的参考光束的干涉进行对比，不过，LDV本身的运动可能导致LDV信号明显高于由物体振动引起的信号，并且与其无法区分。

　　而在新的研究中，研究人员使用了30个激光束的线性阵列，这些激光束指向被询问的区域。光学元件，包括接收器透镜和剪切干涉仪，用于将从地面上不同点反射的光组合在光电探测器阵列（PDA）上，从而在PDA输出上产生干扰信号。由于多普勒效应，信号的频率与照射点之间的振动速度成比例，PDA信号的处理揭示了表面上的照射点之间的振动。

　　“与LDV不同，LAMBDIS不使用内部参考光束，而是通过使用从物体上不同点反射的光的干涉来检测多普勒频移，”Aranchuk说。“由于缺少参考光束，传感器运动引起的多普勒频率对于所有反射光束实际上是相同的，并且会自动从干扰信号中减去。因此，LAMBDIS对传感器运动的灵敏度本身非常低，同时对物体上各点之间的相对振动具有高度敏感性。“

　　成功的现场测试

　　研究人员报告说，LAMBDIS设备在实验室和现场测试的各种条件下表现良好。LAMBDIS能够探测到7.5米到20米之外的埋藏物体，也能探测到以每秒3.8米（每小时约8.5英里）行驶的车辆，其探测结果与稳定的平台式LDV相当。研究人员使用机载LDV、地震声源以及不同的扫描角度测试了LAMBDIS，表明该设备可以在各种现实条件下提供准确的结果。

　　除了检测地雷之外，LDV还常用于检查汽车和飞机的零部件、评估桥梁和结构振动、校准设备和研究材料、以及牙科和生物医学应用等。在环境噪音或运动等因素不能使用LDV设备的情况下，可以使用LAMBDIS设备，其结果也一样准确。