La détection des mines terrestres peut être un processus difficile et lent. Les détecter à partir d'un véhicule en mouvement accélérerait le processus, mais au détriment de la précision.

Au congrès laser de l'Optical Society (OSA), du 29 septembre au 3 octobre 2019 à Vienne, L'Autriche, chercheurs de l'Université du Mississippi, ETATS-UNIS., signalera un nouveau capteur laser qui détecte efficacement les objets enterrés même lorsque le détecteur est en mouvement. Ce nouveau dispositif offre une amélioration significative par rapport aux technologies existantes, qui ne peuvent pas être actionnés en déplacement et perdent de leur précision en présence de sources externes de bruit ou de vibration.

Les vibromètres laser Doppler (LDV) combinés à des vibrations excitées dans le sol se sont révélés prometteurs pour détecter les mines terrestres et autres objets enfouis, mais leur sensibilité aux vibrations environnementales signifie qu'ils doivent être exploités à partir d'une plate-forme stable spéciale. Le dispositif, appelé capteur interférométrique différentiel à faisceaux multiples laser (LAMBDIS), offre des capacités de détection comparables mais est beaucoup moins sensible au mouvement, permettant son utilisation à bord d'un véhicule en mouvement.

« Le fléau persistant des mines terrestres représente un défi sérieux pour l'interrogation rapide et précise de vastes zones à partir de véhicules en mouvement, " a déclaré le chercheur principal, le Dr Vyacheslav Aranchuk. " Notre nouvel appareil surmonte ce défi en utilisant une série de faisceaux laser, puis en combinant leurs signaux pour créer un schéma de détection rapide qui est également suffisamment robuste pour compenser les mouvements et autres " bruits " qui pourrait submerger d'autres techniques. LAMBDIS permet de mesurer des champs vibratoires avec une haute sensibilité, tout en ayant une faible sensibilité au mouvement du corps entier de l'objet, ou le capteur lui-même, permettant l'opération à partir d'un véhicule en mouvement.

Mesures sans faisceau de référence

Pour détecter les objets enfouis, Les LDV sont utilisés en conjonction avec une source audio telle qu'un haut-parleur, ou une source sismique telle qu'un agitateur mécanique. Les ondes sonores ou sismiques font vibrer le sol. Le LDV peut détecter des différences subtiles dans le modèle de vibration où un objet est enterré, à condition que le détecteur soit immobile et que l'environnement soit suffisamment exempt de vibrations.

Le fonctionnement des LDV traditionnels est basé sur l'interférence de la lumière réfléchie par un objet avec un faisceau de référence interne au LDV. Par conséquent, le mouvement du LDV lui-même peut amener les signaux LDV à être considérablement plus élevés que, et indiscernable de, signaux provoqués par les vibrations de l'objet.

Dans le nouveau travail, les chercheurs ont utilisé un réseau linéaire de 30 faisceaux laser dirigés sur la zone interrogée.

Éléments optiques, comprenant une lentille réceptrice et un interféromètre à cisaillement, sont utilisés pour combiner la lumière réfléchie par différents points du sol sur un réseau de photodétecteurs (PDA) entraînant des signaux d'interférence sur les sorties du PDA. La fréquence des signaux est proportionnelle à la vitesse de vibration entre les points éclairés en raison de l'effet Doppler. Le traitement des signaux du PDA révèle des vibrations entre les points éclairés de la surface.

"Contrairement aux LDV, le LAMBDIS n'utilise pas de faisceau de référence interne, mais détecte un décalage Doppler en utilisant l'interférence de la lumière réfléchie par différents points sur l'objet, " dit Aranchuk. " En raison de l'absence d'un faisceau de référence, la fréquence Doppler provoquée par le mouvement du capteur est pratiquement la même pour tous les faisceaux réfléchis et est automatiquement soustraite des signaux d'interférence. Par conséquent, LAMBDIS a une très faible sensibilité au mouvement du capteur lui-même, tout en ayant une grande sensibilité aux vibrations relatives entre les points de l'objet."

Des tests sur le terrain réussis

Les chercheurs rapportent que le dispositif LAMBDIS a bien fonctionné dans un large éventail de conditions lors d'essais en laboratoire et sur le terrain. LAMBDIS a pu détecter des objets enfouis à une distance de 7,5 mètres à 20 mètres et à partir d'un véhicule se déplaçant à 3,8 mètres par seconde (environ 8,5 miles par heure) avec des résultats comparables à ceux d'un LDV stable monté sur une plate-forme. Les chercheurs ont testé l'appareil à la fois avec des sources sonores aériennes et sismiques et avec différents angles de balayage, suggérant que l'appareil pourrait fournir des résultats précis dans diverses conditions du monde réel.

En plus de détecter les mines terrestres, Les LDV sont couramment utilisés pour inspecter les automobiles et les composants d'avions, évaluer les vibrations des ponts et des structures, étalonner les équipements et les matériels d'étude, et dans les applications dentaires et biomédicales. LAMBDIS pourrait bénéficier de telles applications dans les cas où le bruit ou le mouvement environnemental entrave l'utilisation des appareils LDV.