Un 'radar' acústico detecta polizones dentro de contenedores de carga de metal

La detección de polizones en camiones, contenedores de transporte y vagones de tren es una actividad cada vez más importante a medida que los países de todo el mundo intentan abordar el movimiento ilegal de personas a través de las fronteras. Varias tecnologías están diseñadas para ayudar, pero todas tienen limitaciones significativas.

Los sensores pasivos de ondas milimétricas pueden ver a través de las paredes pero requieren una fuente de iluminación como el cielo. Eso generalmente descarta la detección de polizones ocultos a la luz del sol.

Los sistemas de radar de microondas proporcionan su propia fuente de iluminación, pero generalmente tienen dificultades para detectar personas inmóviles. En cualquier caso, estas señales no atraviesan paredes metálicas y, por lo tanto, no son adecuadas para contenedores de carga y similares.

Luego están los sistemas basados ​​en la detección de rayos gamma. Estos pasan fácilmente a través de paredes metálicas y están diseñados principalmente para la detección de materiales nucleares. Pero representan un peligro significativo para la salud de los humanos y, por lo tanto, no son adecuados para detectar polizones.

Finalmente, hay sensores acústicos, que ciertamente pueden enviar señales a través de paredes de metal, pero nunca han sido lo suficientemente potentes o sensibles para detectar a los humanos con precisión en el otro lado.

Hasta ahora. Hoy, todo eso cambia gracias al trabajo de Franklin Felber en Starmark, una empresa de consultoría científica con sede en San Diego, que ha construido y probado un sensor acústico que es lo suficientemente potente y sensible para detectar el movimiento respiratorio de un ser humano que de otro modo estaría inmóvil en al otro lado de la pared de un contenedor de carga.

El problema con los transmisores acústicos convencionales es que no producen el tipo de señal que puede detectar personas. Esto debe tener una frecuencia específica y estrecha que permita que un sensor detecte el cambio en los reflejos de un objeto que se mueve solo unos pocos milímetros, como un cofre que respira, por ejemplo. Una señal de banda ancha que cubre un rango de frecuencias simplemente desdibuja estos reflejos.

También debe ser lo suficientemente potente como para atravesar una pared de metal, salir al aire por el otro lado, luego reflejarse en los objetos y volver a pasar a través de la pared de metal hacia un receptor.

Felber comenzó su trabajo experimentando con transductores piezoeléctricos disponibles comercialmente. Estos cambian de forma cuando se someten a un voltaje potente. Es este cambio el que genera una señal acústica.

Pero Felber descubrió que tenían importantes deficiencias. El más grave fue que para producir una señal lo suficientemente potente, tienen que operar cerca de su umbral de daño. Además, usan voltajes enormes, en la región de 3000 voltios, y esto requiere circuitos especializados de acondicionamiento de energía. Peor aún, pierden sus propiedades resonantes cuando se fijan a una pared y esto reduce su poder acústico por un factor de miles.

Pero Felber encontró una alternativa notablemente simple y eficiente al explotar un tipo de transductor acústico completamente diferente que funciona con una batería de nueve voltios. Su nueva máquina es esencialmente un martillo o, como él lo llama, un transmisor de impacto mecánico.

Esto produce una poderosa señal acústica golpeando repetidamente un disco de metal, que luego resuena a una frecuencia específica. Cuando se une a la pared de un contenedor, la señal pasa al aire por el otro lado.

Un receptor acústico capta los reflejos de cada pulso y un procesador de señal los resta de los reflejos del pulso anterior. Los reflejos que no han cambiado, los de objetos estacionarios, se cancelan. Eso deja solo los reflejos de los objetos en movimiento, como las personas.

Felber ha probado el dispositivo y muestra que puede detectar a una persona al otro lado de una pared que se está moviendo e incluso a una que está estacionaria, simplemente por la acción de la respiración.

Es un trabajo impresionante que muestra cómo una idea simple puede triunfar sobre la ciencia de los materiales más avanzada.

Hay advertencias, por supuesto. La más significativa es la forma en que el impactador mecánico se acopla a la pared.

Para que funcionen bien, el dispositivo y el receptor deben fijarse cuidadosamente a la pared de manera que no cambie significativamente sus frecuencias de resonancia, ya que esto provocaría la pérdida de las señales.

Eso puede ser posible en una prueba, pero una pregunta importante es si sería posible en la práctica cuando es necesario escanear miles de contenedores de carga en una amplia gama de condiciones climáticas.

Sin embargo, Felber es optimista. Él dice que los dispositivos son capaces de escanear de forma remota y no intrusiva los contenedores de carga de acero en busca de polizones a una velocidad de dos contenedores por minuto.

El hecho de que se requiera una solución urgente para este problema seguramente llamará la atención sobre este trabajo y ayudará a enfocarse en los últimos problemas prácticos que deben resolverse.

Ref: arxiv.org/abs/1507.01479 : Demostración del novedoso sensor acústico de alta potencia a través de la pared

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