استخدام قياس البصر في لاسر دوبلر لقياس مستوى الحيازة في المصادر الصوتية العشوائية

إن اللاسر دوبلر فيبروميتري هو تقنية قياس بصرية متطورة تستخدم لتحليل دقيق للمصادر اليقظة والسمعية، حيث أن الطبيعة غير المتنازعة لها تجعل من المثالية دراسة الأجسام الحساسة أو التي يتعذر الوصول إليها، وتوفير بيانات عالية الاستبانة ضرورية للبحث والتطبيقات الصناعية، ومن خلال استغلال التحول في مقياس دوبلر للترددات الليزرية، يلتقط هذا المقياس الحيوي أنواعاً من الحساسية والتشريدية.

مبادئ لاسر دوبلر فيبروميتري

ويستخدم برنامج " دي في " المبدأ الأساسي للتداخل البصري مع تأثير دوبلر، ويقسم شعاع الليزر المتماسك إلى شعاع مرجعي وشعاع قياسي، ويركّز شعاع القياس على سطح اختبار اليقظة؛ وعندما ينتقل السطح، يتجلى فيه التحول في الترددات الخفيفة، ويحدث التداخل في الصورة والنمط المجس.

وتحتوي الإشارة إلى جهاز التصوير على تردد ناقل (في نطاق الميغاهرتز) تم تعديله بواسطة تحول دوبلر، حيث يستخرج الترددات التي تُحدث في الموجات السريعة، أما التحول في دوبلر (Dppler shift) فيتم بواسطة الرمز /No KOOOO، حيث توجد الترددات السطحية على طول موجة الأشعة (Angle) و(C.

وتستخدم نظم الأشعة المميتة الحديثة كشفاً عن البيوت الهابطية لتحسين نسبة الإشارة إلى الأرقام، وتحوّل خلية براغ التردد المرجعي، وتنشئ ناقلاً بصرياً، ويُعد ناتج محرك التصوير إشارة مجهزة بالترددات، ومركّزة على التحول في براغ، كما أن العزلة ذات النسق غير المتحرك أو سرعة التحول في أربعة مستويات التسارع في الوقت الحقيقي، ويمكن أن تصل إلى بيانات التشريد.

العناصر الرئيسية لنظام تحديد النطاقات

المصدر

وتستخدم معظم نظم الأشعة المميتة التجارية الليزر المحتوي على الموجات الفوقية المستمرة (الأشعة المقطعة، 633 نانو متراً) أو الليزر المثقب المضخ (مثل 532 نانو متراً) ويتوقف الاختيار على طول الاتساق، والطاقة، والتكلفة، ويوفر جهاز هينيزر نوعية ممتازة من الشعاع وطولاً من التماسك يصل إلى عدة أمتار، مناسبة للمسافات تتراوح بين 0.1 و10 متر.

مقياس التداخل

والمساحة هي اللب البصري، وتشمل التصاميم المشتركة مقياس ميشيلسون (لمقياس السرعة الأساسي) وميكروتر ماتش - زاندر (لنظم المسح) ويجب أن يحافظ المقياس على استقرار التواؤم لتجنب الانجراف.

محرر وجهاز معالجة

ويحول جهاز التصوير الضوئي السريع إشارة بصرية إلى تيارات كهربائية، ويستخرج المحلل (اللوج أو الرقمي) إشارة السرعة، ويتيح التحلل الرقمي باستخدام نظام FPGAs المعالجة في الوقت الحقيقي بدقة عالية، وتشمل بعض النظم ديكورا للتشرد يدمج إشارة السرعة.

مجوهرات مسحوق

وبالنسبة لمسح المقياس العشاري المنخفض، فإن مرتان من قياس المشنقة يوجّهان شعاع الليزر عبر السطح، وتتزامن وحدة التحكم مع مواقع مراعية بحيازة البيانات، وتسمح بخرائط تهوية مسوّاة مكانياً، ويتوقف الحل المكاني على حجم الليزر (من الناحية التقليدية 10 إلى 50 ميكروغرام) ومسح حجم الخطوة.

اقتناء البيانات وبرمجياتها

وتشمل نظم البيانات الرقمية الحديثة مجالس اقتناء البيانات المتعددة القنوات (24-م، و100 ميغاستر/ميغاستر) والبرامجيات المخصصة لمحطة فوردو ستي، وتحليل الطرائق، ونموذج التشفير التشغيلي (ODS) ويمكن للنظم المتقدمة أن تكتسب مئات نقاط القياس في دقائق.

أنواع نظم الـ دي في

العصبة الوحيدة

ويستخدم هذا النوع من التدابير الأساسية في نقطة ثابتة واحدة، وهو يستخدم في عمليات الاستجابة عبر الزمن، ووظائف الاستجابة للتواتر، واختبار الإمتحانات، والنقطة الوحيدة هي مجموعة العمل التي تُستخدم في تحديد سمات المكبرات الصوتية والتحولات فوق الصوتية.

Scanning LDV (SLDV)

(ب) قياسات تهوية السيارات على شبكة محددة للمستعملين - تُعدّ مراقبة الحاسوب زوايا مراعية ومسح البيانات - تنتج شركة SLDV خرائط تهوية ميدانية كاملة (خطوبة، مرحلة، سرعة) تستخدم لتحليل الطرائق، ورصد الصحة الهيكلية، وتمركز المصادر الصوتية، وتختلف أوقات الاختبار من دقائق إلى ساعات حسب تحديد النطاق الترددي وقياسه.

3D LDV

ثلاثة مقاييس ليزر مستقلة تُقاس من ثلاثة اتجاهات مختلفة، وتُجمع عناصر السرعة الثلاثة معاً لإعادة بناء ناقل الحركة الثلاثة بكامله.

Differential LDV

(ب) اتخاذ تدابير لسرعتها النسبية بين نقطتين على السطح (مثلاً عبر شق أو خلية) - تركز شعاعان على البقع المتاخمة؛ وينتج الفرق بين دوبلر مباشرة معدلاً سلالاً أو حركة تفاضلية، ويستخدم في كشف النزيف والتحليل المشترك.

Multi-Beam LDV

وتلتقط النظم ذات الحزم الموازية المتعددة (مثل صفائف 2 x2 أو 4 x4) نقاطا متعددة في آن واحد، وتزيد المسايرة المتعددة الأطراف سرعة قياس الدراسات الاستقصائية للمناطق الكبيرة، على الرغم من أن لكل قناة مقياس وجهاز كشف خاص بها، مما يزيد من التكاليف.

تطبيقات الجرعة المميتة في قياس الصوت والاحتجاز

النظم الكهرومغناطيسية الدقيقة

وتشتغل أجهزة القياس (أجهزة قياس المصابيح، والمظاريف، والمكبرات الدقيقة) بأبعاد الميكرونات إلى المليمترات، وتضيف أجهزة الاستشعار التي تعمل بالاتصال ديناميات الكتلة والتغيرات، وتوفر قياساً غير ملوث، ومتوسط النطاق (حتى 20 ميغاهرتز) للترددات الرجعية، وعوامل الجودة، والأشكال النهائية للحركة.

رصد الصحة الهيكلية

كشفت (دي في) عن الأضرار المبكرة في الفضاء الجوي، والهياكل المدنية والميكانيكية، على سبيل المثال، يمكن للـ(سد فيل) أن يحدد الشقوق البدينة في ألواح الصمامات، وأجهزة التطوير الريحية،

اختبارات المتكلمين والميكروفونات

وتؤثر تدابير مكافحة فيروس نقص المناعة البشرية على الإشعاع السليم، كما أن تدابير الأشعة العديمة الفوقية تحفز على الاستجابة، وطرق الانفصال، والتشوه في نقاط متعددة عبر القناة، وخلافاً للتثليث الليزري، تقدم الشبكة معلومات عن السعة والمراحل على نطاق النطاق الصوتي (20 Hz-20 kHz).

البحوث الطبية الحيوية

وتقيس الجرعة المميتة من التهاب الأذن (الرمبوبان) والأوسك، مما يوفر معلومات عن ميكانيكيي السمع، وتتجنب الطبيعة غير المتنازعة تحميل الهياكل الهشة، وتشمل التطبيقات الطبية الأحيائية الأخرى تذبذب الجلد لتقييم مدى انتشار الجلود، وسرعة موجة النبض الشرياني، وقياس استقرار الازدحام الأسنان.

المركبات الفضائية الجوية والمركبات

يستخدم مهندسو شبكة " أوف إيه " (الإنذار، الإهتزازات، القسوة) SLDV لرسم خرائط لأجهزة الاختراع، وأجهزة الصرير، وأجهزة المحرك، وفي الفضاء الجوي، تُستخدم هذه الأشعة في اللوتس في السور التربينية داخل محرك أثناء اختبار العمود الفقري، باستخدام نافذة للنظر من خلال التخدير، كما أن طريقة عدم التلوث تصمد في درجات الحرارة العالية والسوائل.

تحديد المصدر الصوتي

ويمكن أن تقيس سرعة ذبذب سطح صلب يشع الصوت، وتستخدم سرعة سطحية مقاسة كمدخلات في أساليب عنصر الحدود أو نماذج مصادر مكافئة للتنبؤ بالضغط الصوتي البعيد المدى، ويتجاوز هذا النهج الهجين صفائف الميكروفونات النقية للمصادر المنخفضة التردد ولفصل المصادر الثابتة والمتحركة.

الصكوك الموسيقية

من لوحات الصوت إلى قمم الجيتار، تكشف العاصفة عن شكل ورم للدماغ الذي يحدد الجودة الكلوية، يستخدم صناع الفيولين جهاز SLDV لمقارنة الأدوات وتصوير الإشاعات على الوجه الأمثل، تُرسم إهتزازات لوحة البيانو ذات الترددات المنخفضة لفهم اللون الكلوي، والحل المكاني العالي للدي في ضروري للمقاييس الأرضية المعقدة.

ألف - المزايا المتعلقة بأساليب قياس اليقظة التقليدية

وتحتاج أجهزة الاستشعار التقليدية للاتصال )أجهزة الاستلام، وقياسات الإجهاد، ومنتجات القوة( إلى الحجز عن طريق التلال اللاصقة أو الرماد، كما أن التحميل الجماعي يغير ديناميات هياكل الوزن الخفيف )مثلاً، أجهزة القياس المتعددة الأطراف، وأجهزة التشخيص الفوقية(، وتزيل العبوات الكثيفة تماماً، ولا تعني أي أسلاك أو كابلات إضافية ذات طابع حساس.

كما أن نطاق التردد أعلى من ذلك، حيث ترتفع مستويات التسارع في شكل نموذجي فوق 10 كيلوهرتز، بينما تحتفظ الرابطة باستجابة مسطحة إلى 20 ميغاهرتز أو أعلى (نظم متخصصة) وبالنسبة للتطبيقات الصوتية، يمكن للرابطة أن تقيس السرعة من خامات/مترات إلى 10 أمتار، بحيث تشمل ستة أوامر حجم، ويتجاوز النطاق الدينامي (120 دي بي) العديد من أنواع الفطائر.

أخيراً، (دي في) مُعيّنٌ بشكل متأصل إلى الموجة الليزرية، أجهزة التكليل الصوتي تتطلب معايرة دورية ضد معيار أولي،

التحديات والتخفيف من حدة الآثار

الوعي بالإيذاء البيئي

وتتأثر أجهزة الإيثر المتقطعة بالترددات العالية جداً بترددات الرأس البصري وهيكل الاختبار بالنسبة لبعضها البعض، ويمكن أن تستهلك مقاييس بناء منخفض التردد (100 هرتز) وتشمل التخفيف جداول العزلة السلبية، والعزلة النشطة باستخدام التغذية المرتدة إلى المرآة المرجعية، والتعويضات التي تُدفع بالترددات مع مقياس ثانٍ للتداخل، وفي القياسات الميدانية، يساعد الرمال العثرة في أكياس.

التأقلم والتقلب السطحي

وتتسبب الانعكاسات العضلية (مثل المير) في تسرب الإشارات باعتبارها من الطوابق السطحية، وتجد أسطح التفريغ (معظم المواد الهندسية) في نجاحها، ولكن الأسطح المظلمة أو الشفافة جداً تتطلب شريطاً أو طلاءاً متجدداً، ويمكن استخدام المصفوفات الرجعية على السطح غير المجهز، أما بالنسبة للأجسام الساخنة أو الدوارة، فيتوفر طلاء العالي التأقلم.

نقر العنكبوت

وعندما يقاس الشعاع الليزري على سطح خام، فإنه يعكس من مبعثرات عشوائية متعددة، مما يخلق نمطاً مقلداً يُعدل إشارة محرك التصوير، ويُظهر الضوضاء على شكل تذبذب وتقلبات في المرحلة، ويُهين قياسات منخفضة التردد، وتشمل الحلول استخدام جهاز لازر أطول الموجة (أقل من التقريب)، أو يُحدّد متوسطاً لقياسات متعددة، أو تنفيذ المضاربة.

اشتراط خط البصر

وتحتاج الرابطة إلى مسار بصري غير مقصود، أما بالنسبة للمكافآت الداخلية أو السطح المخفي، فإن المرايا أو المسابير الضوئية الليفية يمكن أن توجه الشعاع، وتستخدم بعض النظم رأساً صغيراً متصلاً بكابل ألياف - بصري (الليف المحرر) غير أن الخسائر في الإضافة ونوعية الحزم قد تتدهور بطول الألياف.

التكلفة والتعقيد

وتكلف نظم المقياس المنخفض من 000 20 دولار للنقطة الواحدة الأساسية إلى 000 200 دولار + لمسح نظم الـ 3D، ولكن التعقيد يتطلب من المشغلين المدربين، ومع ذلك، فإن التكلفة لكل نقطة قياس تكون أقل في كثير من الأحيان من تكلفة أجهزة استشعار الاتصال عندما تكون هناك حاجة إلى نقاط عديدة، ويقدم مقدمو خدمات الإيجار والقياس خدمات المقياس العديموغرافيا خدمة للمستعملين من حين لآخر.

الاتجاهات المستقبلية

التنميـة والإدماج

وتتعهد النظم الآلية الدقيقة بالبطاقة المميتة بالليزر المتكاملة وأجهزة التصوير الضوئي والإلكترونيات المخفضة ويمكن للدوائر المتكاملة للصور أن تقلل من التكاليف إلى بضع مئات من الدولارات، مما يتيح نشر دفعة في خطوط الإنتاج وشبكات الرصد الهيكلي.

الدمج المتعدد الوسائط

:: الجمع بين استخدام الأشعة المميتة وغير المحتوية على تقنيات أخرى غير ملوثة بالأشعة تحت الحمراء، والربط بالصور الرقمية، وتعزيز خصائص الانبعاثات الصوتية، مثل تداول العينات المسماة بالأشعة المقطعية ورسم الخرائط على عينات اختبارية بدينية تكشف عن الاستجابة الحرارية والميكانيكية على حد سواء.

القياسات الميدانية الكاملة للتاريخ الحقيقي

أما النظم الحالية للزراعة الصغيرة المدى فهي متتابعة وتتطلب دقائق لكل مسح، ويمكن للصفوف المتوازية العالية السرعة (مثل 64 من الشعاع) أن تكتسب 64 قناة في وقت واحد، ويمكن للمستشعرات التي تستخدمها أجهزة الاستشعار ذات التوقيت الضوئي للرحلات الجوية التي تستخدمها المنظمة البحرية الدولية أن تلتقط في نهاية المطاف خرائط اثباتية تبلغ 2D في طلقة واحدة، وإن كان ذلك مع انخفاض عدد أجهزة الاستنشاق ذات الوقت الحقيقي، أن تبرز باستخدام أجهزة تصوير فيديو رقمي سريع (100 نقطة مئوية).

AI-Enhanced Signal Processing

ويمكن لنماذج التعلم من الآلات أن تفصل إشارات اليقظة عن الضوضاء، وأن تحدد شكل النماذج تلقائيا، بل وتتوقع حدوث أضرار هيكلية من البيانات الجزئية، ويمكن للتعلم العميق على خرائط الاهتزاز من SLDV أن يصنف العيوب في المركبات أو يكشف عن الفول المطلية في الهياكل المجمّعة، ويمكن أن تعالج الخوارزميات التي تستخدم الشبكات العصبية سطحا غير نظامية إلى حد بعيد.

النظم المحمولة والمنقولة في الميدان

ويجري تطوير المسبارات التي تستخدم يدوياً في البطارية للمفتشين في الميدان، وتضحي هذه النظم ببعض الحلول والنطاق ولكنها توفر الملاءمة، وتسمح، مع البرامج الحاسوبية القائمة على اللوحات، بإجراء فحص سريع للجسور، وخطوط الأنابيب، وبراميل الريح دون إدخال الجسم إلى المختبر.

قياس الصوت غير الملتزم به في البيئات القاسية

وتستخدم هذه المادة بالفعل في غرف الفراغ، وفي مواضع مرنة عالية الحرارة (حتى 1000 درجة مئوية ذات بصرية متخصصة)، وفي البيئات المشعة (المفاعلات النووية) ويمكن أن تمتد أوجه التقدم في المستقبل في مجال الفييضات وتبريد الليزر هذه القدرات، مما يجعل من الجرعة الأرضية المضادة للمركبات أداة موحدة لرصد الاهتزاز بالوقود النووي في الأساس.

خاتمة

(أ) أن قياس الأشعة المميتة (لاسر دوبلر) قد حول قياس الاهتزاز من مهمة قائمة على الاتصال ونقطة على نقطة إلى تخصص غير متصل وملمح كامل ومرتفع، وقدرتها على استخلاص اليقظة على نطاق ضيق ودون تغيير النظام قيد الاختبار، مما يجعله لا غنى عنه في نظم الرصد المتعددة المؤشرات، والسلوكيات الهيكلية، والميكانيكية الحيوية، وفي حين أن التحديات لا تزال في الحساسية البيئية والابتكارات القائمة.

Further reading:]