Metaaldetectoren verschijnen nu routinematig in de ingangen van veel scholen, luchthavens en zelfs gebedshuizen. Ze dienen als portalen naar penitentiaire inrichtingen, gevangenissen en gerechtsgebouwen, en bewakers zwaaien vaak met de draagbare modellen rond de tassen van binnenkomende kaarthouders in sportarena's, te. Het toegenomen gebruik maakt het belangrijker dan ooit om te weten dat deze machines altijd zullen werken zoals verwacht en erop kunnen worden gerekend om wapens en andere bedreigingen te helpen detecteren. Om aan deze eisen te kunnen voldoen, wetenschappers van het National Institute of Standards and Technology (NIST) hebben vier testnormen voor metaaldetectie onderzocht en ontwikkeld. Drie zijn gepubliceerd door de ASTM International Standards Organization en een vierde is nog in ontwikkeling.

Dit is de eerste keer dat er productconformiteitsnormen zijn opgesteld voor deze machines. Naast het vergroten van het vertrouwen, de normen zullen de tijd die nodig is voor het testen van nieuwe producten verkorten, wat waarschijnlijk de kosten voor gebruikers zal drukken.

"We waren in staat om de tijd die nodig is voor uitgebreide doorloopmetaaldetectortests te verkorten van bijna 9, 000 uur tot slechts 66 uur door overbodige en vaak onnodige procedures te elimineren, " zei Nick Paulter, wiens onderzoeksgroep bij NIST het werk uitvoerde.

De standaard die momenteel in ontwikkeling is, heeft betrekking op doorloopmetaaldetectoren (WTMD's). WTMD's zijn steunpilaren van controleposten over de hele wereld, en voor het grootste deel zijn hun detectieresultaten zeer herhaalbaar en reproduceerbaar. Ze werken door een wisselend magnetisch veld te genereren dat verandert wanneer een metaal door zijn portaal gaat. WTMD's worden getest door te zien wanneer metalen voorwerpen een alarm activeren.

Vroeger, mensen werden gebruikt als "schone testers" voor WTMD's; mensen die geen bril met een metalen montuur droegen, metalen riem gespen, een beugelbeha of ritsen en die geen metalen medische implantaten hadden, werden vaak gebruikt als lokmiddel in laboratoriumtests met metaaldetectoren.

mensen, echter, hebben het moeilijk om echt consistent te zijn met hun bewegingen. Het bleek bijna onmogelijk om ervoor te zorgen dat een schone tester precies op dezelfde manier door een WTMD zou lopen, op exact hetzelfde pad, elke keer exact dezelfde acties uitvoeren. Er moesten grote aantallen testruns worden gemaakt om de variabelen en onzekerheid te compenseren, wat duur was.

Overuren, robots ter grootte van een koelkast werden steeds vaker gebruikt als alternatief voor menselijke schone testers. De robots zijn ontworpen om testobjecten op uniforme wijze door een WTMD te leiden, altijd exact hetzelfde rechte pad volgen. Hoewel de robots voorspelbaarheid en betrouwbaarheid boden, ze reproduceerden niet de echte bewegingen die mensen maken wanneer ze van punt A naar punt B gaan.

Compenseren, sommige testentiteiten gebruikten robots die menselijke bewegingen nabootsten met verschillende snelheden en verschillende paden of trajecten. Sommige testers oriënteren de testobjecten ook op tal van manieren om te proberen te anticiperen op alle mogelijke smokkelscenario's. Dit zorgde ervoor dat het robot testen van metaaldetectoren bijna net zo tijdrovend en duur werd als het gebruik van menselijke testers.

Inspanningen om testen te standaardiseren

Paulter en zijn team onderzochten een reeks vragen met betrekking tot de WTMD's. Is de manier van bewegen door de machine van belang? Moeten er ook verschillende soorten objecten getest worden? Ze wilden het testen standaardiseren, zodat alle fabrikanten en gebruikers vergelijkbare gegevens konden krijgen.

"Wat we hebben geleerd, is dat er veel variabelen zijn als het gaat om menselijke bewegingen in een metaaldetector, ' zei Paulter.

"Als iemand lang of klein is, zwaar of licht van bouw - of ze nu snel of langzaam bewegen - al deze kunnen een enorm verschil maken, " zei hij. "Mensen hebben ook de neiging om in verschillende paden te lopen als ze door deze machines gaan. En uit de gegevens bleek dat deze variabelen het alarmsignaal kunnen veranderen."

Bijkomend NIST-werk onthulde dat robottesters maar één pad hoefden af ​​te leggen, maar zou idealiter zes verschillende objecten moeten bevatten, bewegen met een constante snelheid. Aanvullend, het was slechts nodig om voor elk van die objecten één oriëntatie te gebruiken. Samen, deze parameters kunnen bepalen of de detectoren voldoen aan de basisnormen voor prestaties.

Hetzelfde onderzoeksteam hielp ook bij het opstellen van twee documentaire prestatiespecificaties en testmethodestandaarden, een voor draagbare metaaldetectoren (HHMD's), die eruit kan zien als een toverstok, en een andere voor handgedragen metaaldetectoren (HWMD's), die door een veiligheidsagent als een handschoen worden gedragen. ZHMD's worden meestal rond het lichaam van de gezochte persoon gezwaaid, terwijl de HWMD's vaak in contact staan ​​met de persoon die wordt gefouilleerd.

In sommige van de gebruikelijke HHMD- en HWMD-tests, nepmessen of neppistolen zouden op schone testers worden geplaatst. Andere tijden, deze nepobjecten werden in zakken gestopt die met de detectoren zouden worden gescand.

Overuren, echter, onjuistheden kwamen aan het licht. Gedeeltelijk, dit was te wijten aan het eenvoudige magnetische veld dat wordt gebruikt door HHMD's en HWMD's. Als een object zelfs maar vijf graden van de detector is gedraaid, het kan ondetecteerbaar worden. Dit was vooral het geval bij dunne voorwerpen zoals scheermesjes. Scheermessen, sleutels en andere kleine stukjes metaal zijn een bijzonder belangrijk punt in penitentiaire inrichtingen, waar bekend is dat gevangenen hen via de mond proberen te smokkelen om wapens te maken of om cellen en opslagruimten te ontgrendelen.

Het team realiseerde zich al snel dat zelfs de grotere abstracte exemplaren die vaak worden gebruikt bij het testen - nepwapens, botte messen en blokvormige messen waren problematisch vanwege variaties in hun vorm en oriëntatie bij het scannen door de metaaldetector. In plaats daarvan, de onderzoekers beseften, het testen van HHMD's en HWMD's moet worden gedaan met een object met een consistente vorm en grootte.

Ze hadden ook een object nodig waarvan de oriëntatie of positie de respons van de detector niet zou beïnvloeden.

Paulter moest enkele objecten uitsluiten, hoe realistisch ze ook zijn, zoals een mesachtig stuk metaal. In het echte leven, een HWMD of HHMD zou meerdere keren over een persoon worden gezwaaid en onder verschillende hoeken worden gehouden en zou waarschijnlijk een mesvormig object detecteren. Echter, tijdens het testproces, het klinkt misschien niet alarm als alleen de rand van het dunste scheermes loodrecht op de detector staat. Een bedrijf kan per ongeluk (of opzettelijk) het systeem misbruiken door alleen de dunste metalen rand in de loodrechte hoek te hebben. Testen zou niet nauwkeurig of reproduceerbaar zijn.

Een onverwachte winnaar

Verrassend genoeg, bollen waren de winnende keuze.

"Hoewel ze er helemaal niet uitzien als echte wapens, ze helpen ons om consistente metingen van de detectoren te krijgen, "zei Paulter. "Zolang we een prestatiebasis kennen voor elk soort metaaldreiging die een draagbare detector kan tegenkomen, we kunnen betrouwbaar bepalen hoe die detector zal reageren wanneer deze wordt gebruikt."

staal legeringen, Paulter wijst erop, zijn relatief eenvoudig te detecteren vanwege hun magnetische en elektrische eigenschappen. Andere legeringen zoals aluminium en messing vormen een wat grotere uitdaging omdat ze niet-magnetisch zijn en daarom moeilijker te detecteren.

Voor het testen van de detectie van kleine bedreigingen zoals blades en sleutels, het team ontdekte dat stalen bollen ter grootte van een peperkorrel (5 millimeter in diameter) zeer effectief waren voor het testen van de prestaties van HHMD's en HWMD's. Voor aluminium en messing en andere niet-magnetische legeringen, het team ontdekte dat een aluminium bol ter grootte van een grote kers of kauwgombal (ongeveer 8 mm in diameter) het beste werkte.

Voor het testen van de detectie van grote bedreigingsobjecten zoals geweren en bommen, Het team van Paulter ontdekte dat testen konden worden gedaan met een stalen bol ter grootte van een pingpongbal (45 mm in diameter) of een aluminium bol ter grootte van een tennisbal (70 mm in diameter).

Bollen zijn bijzonder goed, Paulter heeft toegevoegd, omdat ze niet dezelfde veiligheidsproblemen hebben als een neppistool, mes of mes kan in een laboratoriumomgeving. Bovendien, in een penitentiaire inrichting waar metaaldetectoren routinematig worden getest om hun goede werking te garanderen, bolvormige testobjecten kunnen niet gemakkelijk door gevangenen worden omgevormd tot echte wapens als ze worden gestolen.

Als resultaat van dit werk, ASTM heeft een bijgewerkte reeks internationale metaaldetectornormen goedgekeurd, inclusief ASTM F3020-19a, F3278-19a en F3356-19a.