Британские исследователи разработали устройство, способное обнаруживать электрические двигатели, двигатели внутреннего сгорания и вентиляторы (включая системы охлаждения в компьютерах) за бетонными стенами. Описание детектора опубликовано в журнале Applied Optics.

Исследования инициированы одним из исследовательских подразделений Министерства обороны Соединенного Королевства. В 2015 году эта лаборатория запустила программу «Что внутри этого здания?» («What’s inside that building?»), целью которой стала разработка новых методов удаленного сбора информации о структуре и ситуации внутри строений. Например, получение информации о внутреннем устройстве здания для подготовки к захвату. Для этого требуется выяснить расположение стен, мебели и электрического оборудования, определить количество находящихся внутри человек, а также узнать о скрытой производственной активности.

Новое устройство, разработанное исследователями Университетского колледжа Лондона в рамках этой программы, может дистанционно обнаруживать сквозь бетонные стены почти любые вращающиеся механизмы: двигатели, вентиляторы, системы охлаждения и так далее. Принцип работы устройства заключается в анализе изменения магнитных полей, которые создают вращающиеся металлические предметы. Устройство является атомным магнитометром — оно включает облако атомов рубидия, атомные спины которых выровнены лазером в соответствии с постоянным магнитным полем. Любое внешнее подвижное магнитное поле вызывает отклонение спинов атомов, которое можно обнаружить при помощи излучаемого атомами света. Устройство работает при комнатной температуре и не требует экранирования, а его размеры — 60 на 45 сантиметров — по словам создателей, могут быть значительно уменьшены.

Портативное устройство для обнаружения вращающихся механизмов. (а) Оптическая установка (b) 3D модель установки и принцип работы сенсора: спины атомов поляризуются лучом накачки, направленным вдоль смещенного магнитного поля. Поле Brf вызывает прецессию атомов, контролируемую линейно поляризованным лучом контроля. Поле, генерируемое вращающимися объектами, взаимодействует с прецессирующими атомами, изменяя поляризованное колебание луча контроля. Luca Marmugi et al. / Applied Optics

Устройство прошло серию тестов и подтвердило успешное обнаружение вращающихся стальных дисков (размером с монету) и электрогенераторов постоянного и переменного тока, включая те, что используются в компьютерных вентиляторах. Тесты проводились в широком диапазоне частот, и детектор показал отличные результаты даже на низких частотах (ниже 15 Гц), которые недоступны для существующих магнитных сенсоров. При этом устройство работало стабильно даже когда движущиеся механизмы находились за бетонной стеной шириной 17 сантиметров, заполненной трубами и проводами.

По словам исследователей, тесты проводились на прототипе, производительность которого можно значительно повысить. Примененный подход имеет потенциал для множества приложений, включая контроль оборудования на производстве, а также мониторинг состояния здоровья.

Автор: Надежда Бессонова