美國研究團隊利用地下聲學信號探測隱藏隧道技術取得新突破

美國的研究人員最近展示了一種新的隱藏地下隧道檢測方法，該方法通過從目標下方發送聲音信號，而非從上方傳輸信號來實現。該研究由田納西州奧克里奇國家實驗室（ORNL）的研究員 Mike Kass 博士領導，團隊在該實驗室的校園進行了現場實驗。他們能夠識別出威脅道路、鐵路和其他關鍵基礎設施的隱蔽地下結構。隧道檢測通常依賴於從地表向下發送信號。然而，該項目團隊將過程顛倒，從隧道下方發送聲音，以生成獨特的次諧波信號。

Kass 表示：「我們的假設是，如果我們改變方向，從潛在隧道的下方發送信號，而不是從上方發送，我們可以通過捕捉原本會丟失的信號散射來改善檢測效果。」

隧道從地表來看難以定位。為此，工程師依賴於各種感測技術，包括地震勘測、穿透地面雷達和電阻率測量。然而，這些方法在粘土豐富的土壤和複雜的地下環境中可能受到限制。從地表發送的高頻信號可以檢測到小空洞，但隨著它們在地下傳播而迅速衰減。與此同時，低頻信號能夠傳播得更遠，但往往會錯過較小的細節。為了克服這些挑戰，ORNL 團隊反轉了這一過程。團隊發現，獨特的次諧波信號是隱藏空腔的明確標誌。

當聲波繞過隧道結構時，會產生低頻聲學反應。然後，地表的傳感器可以檢測到該信號並確認隧道的存在。

ORNL 團隊成功開發新型隧道檢測技術

根據團隊的説法，這一方法的靈感來自於垂直地震剖面技術，該技術在石油和天然氣勘探中廣泛使用。傳統上，這種方法涉及在鑽孔外部放置傳感器，以記錄地表的能量波。然而，ORNL 團隊將聲源放置在地下，並測量地表的振動。為了在真實條件下驗證該系統，團隊安裝了一個長 40 英尺的鋼隧道，深約 10 英尺。隨後，他們通過鑽孔將聲源降低至最高 30 英尺的深度。在地表，他們還放置了陣列的地震檢測器，這些高靈敏度的振動傳感器幫助他們記錄聲音在隧道安裝前後如何在地下傳播。

ORNL 的高級 R&D 研究員 Charles Finney 博士表示：「在測試過程中，地震檢測器檢測到一個獨特的次諧波信號。隨後的測量顯示，該信號始終僅在隧道存在時出現，並且僅在聲音來源於其下方時出現。」這一發現揭示了一種可以改善隱藏地下結構識別的方法。團隊相信，這也有助於估算隧道深度，因為次諧波信號僅在聲音源放置於隧道下方時出現。他們現在計劃進一步完善該技術，評估其在不同土壤類型中的表現。

研究人員還將探討是否可以利用信號的時間和強度來獲得更詳細的地下影像。