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(shè)備對現(xiàn)有技術(shù)進行了重大改進，現(xiàn)有技術(shù)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(jié)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(shè)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(shè)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(shù)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(jié)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(nèi)部參考光束的干涉。因此，LDV 本身的運動會導(dǎo)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(chǎn)生干涉信號。由于多普勒效應(yīng)，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(nèi)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(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都表現(xiàn)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(jié)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(shè)備進行了測試，表明該設(shè)備可以在各種實際條件下提供準確的結(jié)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(jié)構(gòu)振動、校準設(shè)備和研究材料，以及牙科和生物醫(yī)學應(yīng)用。在環(huán)境噪聲或移動阻礙 LDV 設(shè)備使用的情況下，LAMBDIS 可以使此類應(yīng)用受益。