La détection d’objets enfouis, en particulier les mines terrestres, constitue un défi majeur pour la sécurité mondiale. Les techniques conventionnelles s’avèrent souvent chronophages et complexes à déployer sur le terrain. Une innovation technologique, reposant sur un capteur laser multipoint bidimensionnel, pourrait considérablement améliorer l’efficacité et la rapidité de détection des objets souterrains, offrant ainsi de nouvelles possibilités dans le domaine du déminage et de l’exploration du sous-sol.
Un capteur laser de pointe pour la détection d’objets enfouis
Une équipe de chercheurs a démontré l’efficacité d’un capteur laser multipoint bidimensionnel récemment mis au point pour la détection acoustique laser d’objets enfouis, tels que les mines terrestres. Cette approche novatrice pourrait accélérer et simplifier considérablement la localisation de divers objets souterrains.
Vyacheslav Aranchuk, de l’Université du Mississippi a expliqué : «La détection des mines terrestres enfouies pose un défi sérieux pour l’interrogation rapide et précise de vastes zones. Notre nouveau dispositif surmonte cet obstacle en mesurant simultanément la réponse vibratoire du sol à des stimuli acoustiques ou sismiques en plusieurs points sur toute la zone d’interrogation. Les mesures simultanées permettent une imagerie vibratoire très rapide et la détection d’objets enfouis. Au-delà de la détection des mines terrestres, le capteur développé trouve des applications dans l’inspection et les tests non destructifs pour l’industrie aérospatiale et automobile, l’évaluation des vibrations des ponts et des structures, ainsi que l’étude des matériaux.»
Fonctionnement et avantages du nouveau capteur
La détection acoustique laser d’objets enfouis repose sur un principe simple : une vibration est d’abord générée dans le sol, puis un capteur de vibration laser acquiert une image vibratoire de la surface. Les vibromètres laser Doppler traditionnels présentent toutefois des limitations. Ils nécessitent une plateforme stationnaire en raison de leur sensibilité au mouvement propre du vibromètre. De plus, l’obtention d’une image vibratoire complète par balayage d’un faisceau unique ou d’un réseau linéaire de faisceaux s’avère chronophage.
Pour surmonter ces limitations, les chercheurs ont développé et testé un capteur interférométrique différentiel laser multipoint bidimensionnel (LAMBDIS). Ce dispositif innovant acquiert rapidement des images vibratoires en mesurant simultanément la différence de vitesse de vibration entre les points de la surface du sol sur toute la zone d’intérêt, illuminée par un réseau de 34 x 23 faisceaux laser. Cette approche permet également de calculer la phase de vibration et la vitesse instantanée, tout en présentant une faible sensibilité au mouvement du capteur lui-même.
Expérimentations et résultats
L’équipe de recherche a mené des expériences en utilisant le LAMBDIS pour détecter des objets enfouis. Deux techniques d’excitation des vibrations ont été employées : les ondes sonores aériennes et les ondes sismiques. Les résultats ont démontré la capacité du LAMBDIS bidimensionnel à fournir une détection rapide et efficace des objets enfouis grâce à l’utilisation de techniques acoustiques ou sismiques à large bande pour générer des vibrations.
«L’étude des performances du capteur pour la détection de différents objets enfouis et dans diverses conditions de sol est actuellement en cours.» a précisé pour terminer Vyacheslav Aranchuk.
La technologie novatrice proposée ici ouvre des perspectives encourageantes pour améliorer l’efficacité et la rapidité des opérations de détection d’objets enfouis. Son potentiel d’application s’étend bien au-delà du déminage, touchant des domaines aussi variés que la sécurité, l’ingénierie civile et la recherche scientifique.
* Vyacheslav Aranchuk présentera cette recherche lors du congrès et de l’exposition Optica Laser, qui se tiendra du 20 au 24 octobre 2024 à Osaka, au Japon.
