Metaldetektorer visas nu rutinmässigt i ingångarna till många skolor, flygplatser och till och med gudstjänsthus. De fungerar som portaler till kriminalvården, fängelser och tingshus, och vakter viftar ofta med de handhållna modellerna runt påsarna med inkommande biljettinnehavare på idrottsarenor, för. Den ökade användningen gör det viktigare än någonsin att veta att dessa maskiner alltid kommer att fungera som förväntat och kan räkna med för att hjälpa till att upptäcka vapen och andra hot. För att möta dessa krav, forskare vid National Institute of Standards and Technology (NIST) har forskat och utvecklat fyra testmetoder för metalldetektering. Tre har publicerats av ASTM International Standards Organization och en fjärde är fortfarande under utveckling.

Detta är första gången som produktens överensstämmelsestandarder har skapats för dessa maskiner. Förutom att öka förtroendet, standarderna kommer att förkorta den tid som behövs för att testa nya produkter, vilket sannolikt kommer att sänka kostnaderna för användarna.

"Vi kunde minska tiden som krävs för uttömmande genomgång av metalldetektortester från nästan 9, 000 timmar till bara 66 timmar genom att eliminera överflödiga och ofta onödiga procedurer, sa Nick Paulter, vars forskargrupp vid NIST genomförde arbetet.

Standarden som för närvarande utvecklas avser genomgångsmetaldetektorer (WTMD). WTMD är grundpelare i kontrollpunkter över hela världen, och för det mesta är deras detekteringsresultat mycket repeterbara och reproducerbara. De fungerar genom att generera ett alternerande magnetfält som förändras när en metall passerar genom portalen. WTMD testas genom att notera när metallföremål utlöser ett larm.

Förr, människor användes som "rena testare" för WTMD; personer som inte hade glasögon i metall, metallbältesspännen, en bh -bh eller dragkedjor och som inte hade metalliska medicinska implantat användes ofta som lockbete i metaldetektorns laboratorietester.

Människor, dock, har svårt att vara riktigt förenlig med sina rörelser. Det visade sig nästan omöjligt att säkerställa att en ren testare skulle gå igenom en WTMD på exakt samma sätt, på samma väg, gör samma exakta åtgärder varje gång. Ett stort antal testkörningar måste göras för att kompensera variablerna och osäkerheten, vilket var dyrt.

Över tid, kylskåpsstora robotar användes alltmer som ett alternativ till renare testare för människor. Robotarna utformades för att passera testobjekt genom en WTMD på ett enhetligt sätt, alltid följa exakt samma raka väg. Medan robotarna gav förutsägbarhet och tillförlitlighet, de reproducerade inte de verkliga rörelser som människor gör när de flyttar från punkt A till punkt B.

Att kompensera, vissa testenheter använde robotar som emulerade mänskliga rörelser med olika hastigheter och olika vägar eller banor. Vissa testare orienterade också testobjekten på många sätt för att försöka förutse alla möjliga smugglingsscenarier. Detta orsakade att robottester av metalldetektorer blev nästan lika tidskrävande och dyra som användningen av mänskliga testare.

Ansträngningar att standardisera testning

Paulter och hans team utforskade en rad frågor relaterade till WTMD:erna. Spelar sättet att röra sig genom maskinen någon roll? Behöver olika typer av objekt också testas? De ville standardisera testning så att alla tillverkare och användare kunde få jämförbara data.

"Det vi lärde oss är att det finns många variabler när det gäller mänsklig rörelse i en metalldetektor, sa Paulter.

"Om någon är lång eller låg, tunga eller svaga i byggnaden - oavsett om de rör sig snabbt eller långsamt - allt detta kan göra stor skillnad, "sa han." Människor tenderar också att gå på olika vägar när de rör sig genom dessa maskiner. Och data visade att dessa variabler kan ändra larmsignalen. "

Ytterligare NIST -arbete avslöjade att robottestare bara behövde färdas en väg, men bör helst inkludera sex olika objekt, rör sig med en jämn hastighet. Dessutom, det var bara nödvändigt att använda en orientering för vart och ett av dessa objekt. Tillsammans, dessa parametrar kan avgöra om detektorerna uppfyllde baslinjestandarder för prestanda.

Samma forskargrupp hjälpte också till att skapa två dokumentära prestandaspecifikationer och testmetodstandarder, en för handhållna metalldetektorer (HHMD), som kan se ut som en trollstav, och en annan för handslitna metalldetektorer (HWMD), som bärs som en handske av en säkerhetsagent. HHMD viftas vanligtvis runt kroppen av personen som söks, medan HWMD:erna ofta är i kontakt med personen som söks.

I några av de vanliga HHMD- och HWMD -testerna falska knivar eller falska vapen skulle placeras på rena testare. Andra tider, dessa falska föremål stoppades i påsar som skulle skannas med detektorerna.

Över tid, dock, felaktigheter blev uppenbara. Delvis, detta berodde på det enkla magnetfältet som används av HHMD och HWMD. Om ett föremål vrids till och med fem grader från detektorn, det kan bli odetekterbart. Detta var särskilt fallet för tunna föremål som rakblad. Rakhyvlar, nycklar och andra små bitar av metall är en särskilt viktig fråga vid kriminalvården, där fångar har varit kända för att försöka smuggla dem genom munnen för att göra vapen eller för att låsa upp celler och lagringsutrymmen.

Teamet insåg snabbt att även de större abstrakta exemplar som ofta används vid testning - falska vapen, tråkiga blad och blockformade knivar-var problematiska på grund av variationer i form och orientering när de skannades av metalldetektorn. Istället, forskarna insåg, testning av HHMD och HWMD bör göras med ett objekt med konsekvent form och storlek.

De behövde också ett objekt vars orientering eller position inte skulle påverka detektorns svar.

Paulter var tvungen att utesluta några föremål, realistiska som de kan vara, som en knivliknande metallbit. I verkligheten, en HWMD eller HHMD skulle vinkas flera gånger över en person och hållas i olika vinklar och skulle troligen upptäcka ett knivformat föremål. Dock, under testprocessen, det kanske inte larmar om bara den tunnaste rakhyvelns kant är vinkelrätt mot detektorn. Ett företag kan av misstag (eller avsiktligt) spela systemet genom att bara ha den tunnaste metallkanten i vinkelrät vinkel. Testning skulle inte vara korrekt eller reproducerbar.

En oväntad vinnare

Förvånande, sfärer var det vinnande valet.

"Även om de inte alls ser ut som riktiga vapen, de hjälper oss att få konsekventa avläsningar på detektorerna, "sa Paulter." Så länge vi vet en prestandabaslinje för varje typ av metallhot som en handhållen detektor kan stöta på, vi kan på ett tillförlitligt sätt avgöra hur den detektorn kommer att reagera när den används. "

Stållegeringar, Paulter påpekar, är relativt lätta att upptäcka på grund av deras magnetiska och elektriska egenskaper. Andra legeringar som aluminium och mässing är lite mer utmanande eftersom de är omagnetiska och därför svårare att upptäcka.

För att testa upptäckten av små hot som blad och nycklar, laget fann att stålkulor ungefär lika stora som ett pepparkorn (5 millimeter i diameter) var mycket effektiva för att testa prestanda för HHMD och HWMD. För aluminium och mässing och andra icke -magnetiska legeringar, laget fann att en aluminiumkula som var ungefär lika stor som en stor körsbär eller tuggummi (ca 8 mm i diameter) fungerade bäst.

För att testa upptäckten av stora hotobjekt som vapen och bomber, Paulters team fann att testning kan göras med en stålkula som är ungefär lika stor som en pingisboll (45 mm i diameter) eller en aluminiumkula som är lika stor som en tennisboll (70 mm i diameter).

Sfärer är särskilt bra, Paulter tillade, eftersom de inte utgör samma säkerhetsproblem som en falsk pistol, kniv eller blad kan vara i ett laboratorium. Dessutom, i en korrigeringsanläggning där metalldetektorer rutinmässigt testas för att säkerställa att de fungerar korrekt, sfäriska testobjekt kan inte omvandlas till verkliga vapen av fångar om de blir stulna.

Som ett resultat av detta arbete, ASTM har godkänt en uppdaterad uppsättning internationella metalldetektorstandarder, inklusive ASTM F3020—19a, F3278—19a och F3356—19a.