Detección y reconocimiento de anomalías magnéticas de doble objetivo basado en un tensor fluxgate micro totalmente integrado a nivel de placa para misiones de munición sin detonar (UXO)

Encontrar peligros ocultos bajo tierra

En antiguos campos de batalla y polígonos de prueba, proyectiles y bombas sin detonar pueden permanecer ocultos durante décadas, amenazando a civiles, trabajadores y al medio ambiente. Muchos de estos objetos están hechos de acero y distorsionan sutilmente el campo magnético terrestre. Este artículo describe una nueva matriz de sensores magnéticos del tamaño de un bolsillo que puede detectar y distinguir múltiples objetivos metálicos enterrados a la vez, allanando el camino para una remoción de munición sin detonar (UXO) más segura y eficiente mediante sistemas portátiles y no tripulados.

Una nueva clase de "ojos" magnéticos

Los autores se basan en un principio de detección denominado detección de anomalías magnéticas: los objetos ferromagnéticos doblan ligeramente el campo magnético terrestre y los instrumentos sensibles pueden captar esas distorsiones. Los instrumentos tradicionales suelen ser voluminosos, delicados, consumidores de energía o fácilmente perturbados por el ruido de fondo. El equipo utiliza una tecnología conocida como sensor fluxgate, que ofrece un equilibrio práctico entre alta sensibilidad, robustez y la capacidad de operar a temperatura ambiente. Reducen esta tecnología mediante métodos de microfabricación similares a los empleados en chips de ordenador, de modo que muchos sensores diminutos puedan agruparse estrechamente en un módulo compacto que aún mide el campo magnético tridimensional completo.

Construyendo una rejilla de sensor compacta

En el corazón del sistema hay un sensor magnético a escala milimétrica construido sobre un chip de vidrio. Cada chip contiene un núcleo metálico especial envuelto por bobinas en miniatura que tanto excitan como leen la respuesta magnética. Usando resistencias fotosensibles gruesas, electrodeposición multinivel y películas poliméricas aislantes, los investigadores forman estructuras de bobinas tridimensionales con control estricto y excelente uniformidad entre chips. Tres de estos sensores unidireccionales se ensamblan a continuación en ángulo recto dentro de un marco en forma de U para crear un sensor triaxial que detecta el campo magnético en las tres direcciones. Cuatro unidades triaxiales se montan en forma de cruz sobre una pequeña placa de circuito, con apenas 20 milímetros entre unidades contiguas. El dispositivo final—una matriz completa de “tensor magnético”—mide solo 86 por 80 por 16 milímetros y consume menos de una décima de vatio.

Ver la forma a través de las sombras magnéticas

Debido a que los cuatro sensores triaxiales están dispuestos en un patrón preciso, el dispositivo puede medir no solo el campo magnético local sino también cómo cambia de un punto a otro—el “tensor” de gradiente magnético. Esta información más rica actúa como una sombra que codifica el tamaño y la forma de los objetos enterrados y ayuda a cancelar las interferencias de fondo. El equipo primero valida el rendimiento básico de doce chips individuales, encontrando alta sensibilidad y ruido extremadamente bajo. Luego salen al exterior a un área de prueba de 1,2 metros cuadrados, donde colocan diferentes imanes en el centro y barren el área en docenas de puntos con la matriz elevada 10 centímetros sobre el suelo. A partir de estas mediciones reconstruyen mapas coloridos de los gradientes magnéticos y analizan los contornos de los patrones de anomalía.

Distinguir dos objetos ocultos

En pruebas con un solo objetivo, los investigadores comparan un imán en forma de oliva y un imán esférico. Ambos pueden localizarse con una precisión de alrededor de 15 centímetros respecto a sus posiciones centrales reales, pero sus “huellas” magnéticas se ven diferentes: el imán alargado produce un patrón estirado, mientras que la esfera aparece casi redonda. El equipo cuantifica esto mediante una relación de aspecto, comparando efectivamente las dimensiones largas y cortas del mapa de anomalías; el imán en forma de oliva presenta una mayor relación de aspecto que la esfera casi circular. A continuación prueban dos imanes huecos a la vez—uno cilíndrico y otro esférico—colocados uno junto al otro. Aunque estos imanes son relativamente débiles, los mapas tensoriales siguen revelando dos picos distintos y contornos claramente diferentes. De nuevo, el objetivo alargado produce un patrón más estirado que el esférico, lo que permite al sistema reconocer que hay dos tipos diferentes de objetos presentes en la misma zona.

Qué significa esto para una desminado más seguro

Para un público general, el mensaje clave es que esta placa de sensores miniaturizada puede tanto encontrar como distinguir múltiples objetos metálicos enterrados leyendo las sutiles distorsiones en el campo magnético terrestre, todo ello siendo pequeña, ligera y energéticamente eficiente. Eso facilita mucho su montaje en drones, pequeños robots o herramientas portátiles en comparación con los sistemas magnéticos antiguos. A medida que los autores perfeccionen la electrónica para recopilar datos más rápido y con mayor resolución, esta tecnología podría mejorar significativamente la velocidad, precisión y fiabilidad de los levantamientos de UXO, ayudando a limpiar zonas de conflicto antiguas con mayor seguridad y a menor coste.

Cita: Pu, Z., Fang, D., Dai, Y. et al. Dual-target magnetic anomaly detection and recognition based on a board-level micro fully integrated fluxgate tensor for unexploded ordnance (UXO) mission. Microsyst Nanoeng 12, 119 (2026). https://doi.org/10.1038/s41378-026-01227-y

Palabras clave: detección de munición sin detonar, sensado de anomalías magnéticas, matriz de sensores fluxgate, magnetómetro MEMS, levantamiento UXO portátil