Akustisk 'radar' spotter blindpassagerer inde i metalfragtcontainere

Opsporing af blindpassagerer i lastbiler, skibscontainere og togvogne er en stadig vigtigere aktivitet, efterhånden som lande over hele verden forsøger at tackle den ulovlige bevægelse af mennesker på tværs af grænserne. Forskellige teknologier er designet til at hjælpe, men alle har betydelige begrænsninger.

Passive millimeterbølgesensorer kan se gennem vægge, men kræver en belysningskilde såsom himlen. Det udelukker generelt påvisning af blinde passagerer skjult væk fra sollys.

Mikrobølgeradarsystemer giver deres egen kilde til belysning, men har generelt svært ved at opdage ubevægelige mennesker. Under alle omstændigheder passerer disse signaler ikke gennem metalvægge og er derfor uegnede til lastcontainere og lignende.

Så er der systemer baseret på detekteringen af ​​gammastråler. Disse passerer let gennem metalvægge og er primært designet til påvisning af nukleare materialer. Men de udgør en betydelig sundhedsfare for mennesker og er derfor ikke egnede til at få øje på blinde passagerer.

Endelig er der akustiske sensorer, som bestemt kan sende signaler gennem metalvægge, men som aldrig har været kraftige eller følsomme nok til at registrere mennesker præcist på den anden side.

Indtil nu. I dag ændrer alt det sig takket være arbejdet fra Franklin Felber hos Starmark, et videnskabeligt konsulentfirma baseret i San Diego, som har bygget og testet en akustisk sensor, der er både kraftfuld og følsom nok til at registrere vejrtrækningen hos et ellers stationært menneske på den anden side af en lastcontainervæg.

Problemet med konventionelle akustiske sendere er, at de ikke producerer den slags signal, der kan registrere mennesker. Dette skal have en specifik, snæver frekvens, der gør det muligt for en sensor at opfange ændringen i refleksioner fra et objekt, der bevæger sig med kun et par millimeter, såsom en åndedrætskriste, for eksempel. Et bredbåndssignal, der dækker en række frekvenser, slører simpelthen disse refleksioner.

Den skal også være kraftig nok til at passere gennem en metalvæg, ind i luften på den anden side, derefter reflektere fra genstande og passere tilbage gennem metalvæggen til en modtager.

Felber begyndte sit arbejde ved at eksperimentere med kommercielle piezoelektriske transducere. Disse ændrer deres form, når de udsættes for en kraftig spænding. Det er denne ændring, der genererer et akustisk signal.

Men Felber opdagede, at de havde betydelige mangler. Det mest alvorlige var, at for at producere et kraftigt nok signal, skal de operere tæt på deres skadestærskel. Hvad mere er, de bruger enorme spændinger - i området omkring 3.000 volt - og dette kræver specialiserede strømkonditioneringskredsløb. Endnu værre, de mister deres resonansegenskaber, når de er fastgjort til en væg, og dette reducerer deres akustiske kraft med en faktor på tusinder.

Men Felber fandt et bemærkelsesværdigt enkelt og effektivt alternativ ved at udnytte en helt anden slags akustisk transducer, der fungerer med et ni-volts batteri. Hans nye maskine er i bund og grund en hammer eller, som han kalder det, en mekanisk stødsender.

Dette frembringer et kraftigt akustisk signal ved gentagne gange at banke på en metalskive, som derefter giver genlyd ved en bestemt frekvens. Når det er fastgjort til en containervæg, passerer signalet igennem i luften på den anden side.

En akustisk modtager opfanger eventuelle refleksioner fra hver puls, og en signalprocessor trækker disse fra reflektionerne fra den foregående puls. Refleksioner, der ikke har ændret sig, dem fra stationære genstande, ophæver. Det efterlader kun refleksioner fra objekter i bevægelse, såsom mennesker.

Felber har testet enheden og viser, at den kan registrere en person på den anden side af en væg, der bevæger sig, og endda en, der er stationær, blot fra vejrtrækningen.

Det er et imponerende stykke arbejde, der viser, hvordan en simpel idé kan overtrumfe den mest avancerede materialevidenskab.

Der er selvfølgelig forbehold. Den mest betydningsfulde er måden, hvorpå den mekaniske stødanordning kobles til væggen.

For at fungere godt, skal enheden og modtageren omhyggeligt fastgøres til væggen på en måde, der ikke ændrer deres resonansfrekvenser væsentligt, da dette ville medføre, at signalerne går tabt.

Det kan måske lade sig gøre i en test, men et vigtigt spørgsmål er, om det ville være muligt i praksis, når tusindvis af lastcontainere skal scannes i en lang række vejrforhold.

Ikke desto mindre er Felber optimistisk. Han siger, at enhederne er i stand til eksternt og ikke-påtrængende at scanne stållastcontainere for blinde passagerer med en hastighed på to containere i minuttet.

Den kendsgerning, at der kræves en hurtig løsning på dette problem, vil helt sikkert henlede opmærksomheden på dette arbejde og hjælpe med at fokusere på de sidste par praktiske problemer, der skal udredes.

Ref: arxiv.org/abs/1507.01479 : Demonstration af en ny højeffekt akustisk sensor gennem væggen

skjule