激光振动传感技术可以比以前的技术更快地探测到地雷

全球地下埋藏的地雷数量足以绕地球赤道两圈，但识别和清除这些爆炸物成本高昂、耗时长。

国家物理声学中心首席科学家维亚切斯拉夫·阿兰丘克(VyacheslavAranchuk)上周在日本大阪举行的Optica激光大会暨展览会上介绍了他对激光多光束振动传感器技术的研究。阿兰丘克的激光振动传感技术可以比以前的技术更快地探测到地下的地雷。

“全球埋藏着数千万枚地雷，而且随着冲突的持续，每天都有更多地雷埋藏，”阿兰丘克说。“这项技术既可用于军事用途，也可用于冲突结束后的人道主义用途。”

全球共有超过1.1亿枚现役地雷，2022年，先前战争遗留的地雷或其他爆炸物导致4,710人受伤或死亡。超过85%的地雷伤亡者是平民，而平民伤亡者中有一半是儿童。

全球有70个国家每天仍然面临地雷的威胁，其中包括现役和前役战区。

地雷很容易制造，每颗成本仅为3美元，但识别和处理每颗地雷的成本却高达1,000美元。

阿兰丘克说，目前的地雷探测主要依靠手持金属探测器，这种技术既危险又耗时。金属探测器和探地雷达对于发现塑料地雷效果不佳。

2019年，阿兰丘克在密西西比大学的研究团队开发出了一种激光振动传感器，它可以通过形成一条直线的30束激光找到距离行驶车辆安全距离内的埋藏物体。

研究人员的最新技术可以在不到一秒的时间内形成地面振动图。它使用34x23矩阵阵列的梁，大致形成一个矩形。

“大多数现代地雷都是由塑料制成的，因此对于传统的金属探测方法来说，它们更难探测到，”他说。“这就是NCPA开发这种探测方法的原因。”

与2019年的技术一样，阿兰丘克的激光多光束差分干涉传感器(LAMBDIS)可以在行驶的车辆上使用，从而进一步提高探测埋地地雷的速度。

该报告的共同作者是来自中国南通的国家公共广播学院前博士后研究员张博阳。

张教授表示：“金属探测器经常会因为探测到任何金属物体而产生误报，而且(探地雷达)可能会受到某些土壤条件或材料的阻碍。相比之下，激光声学探测结合了激光和声学传感，这使得它能够以更高的精度从远处探测到地雷。”

“通过使操作员远离检测区域，它可以减少误报并提高安全性。”

为了找到埋藏的物体(爆炸物或其他物体)，研究人员制造地面振动，然后向地面发射二维激光束阵列。

地面振动会引起反射激光频率的细微变化，这些变化可用于创建该区域的振动图像。埋藏的地雷的振动与周围土壤不同，在振动图像中显示为红色斑点。

“其工作原理是基于光的推断，”阿兰丘克说。“我们向地面发射光束，地面不同点散射回来的光发生干涉，产生信号，经过处理后，地面上每个点的振动幅度就显现出来了。”

研究人员表示，虽然该技术旨在探测地雷，但其应用范围可能非常广泛。

阿兰丘克表示：“除了地雷探测之外，LAMBDIS技术还可以用于其他用途，例如评估桥梁和其他工程结构、汽车和航空航天工业中的振动测试和材料无损检测以及生物医学应用。”

Aranchuk的下一阶段研究旨在探究LAMBDIS对不同埋藏物体和不同土壤条件的性能。