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【摘要】生命探測(cè)儀是近年來(lái)研制的一種用于探測(cè)障礙物后生命跡象的高科技援救設(shè)備。介紹了紅外生命探測(cè)儀、音頻生命探測(cè)儀和雷達(dá)生命探測(cè)儀的原理及特性。

【關(guān)鍵詞】生命探測(cè)儀；紅外生命探測(cè)儀；音頻生命探測(cè)儀；雷達(dá)生命探測(cè)儀

5月12日14時(shí)28分，四川省汶川縣發(fā)生8級(jí)地震，全國(guó)許多省區(qū)市均有震感。這場(chǎng)地震強(qiáng)度之大，波及之廣，為幾十年來(lái)所罕見(jiàn)，人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全受到嚴(yán)重威脅。面對(duì)這場(chǎng)突如其來(lái)的災(zāi)難，*領(lǐng)導(dǎo)強(qiáng)調(diào)，以人為本是救災(zāi)的核心，抗震救災(zāi)的核心任務(wù)是救人。建筑倒塌，余震頻頻，快速搜尋到幸存者是搶險(xiǎn)救災(zāi)的首要任務(wù)。倒塌建筑物造成的生存空間非常狹小，以至于許多情況下搜索人員和搜索犬都不能進(jìn)入，使搜索范圍限制在倒塌建筑物表面范圍，而幸存者則多數(shù)被掩埋在廢墟之中。國(guó)內(nèi)外歷次大地震搶救生命的事實(shí)證明：對(duì)壓埋人員搶救越快速及時(shí)，救出救活的可能性越大；實(shí)施救助的時(shí)間越早，救出的人員越多，因此說(shuō)“災(zāi)情就是命令，時(shí)間就是生命。”利用新技術(shù)的新裝備——生命探測(cè)儀在此危難之際大顯身手。

生命探測(cè)儀是近年發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，是一種用于探測(cè)生命跡象的高科技援救設(shè)備，目前常用的有紅外生命探測(cè)儀、音頻生命探測(cè)儀和雷達(dá)生命探測(cè)儀。生命探測(cè)儀是基于穿墻生命探測(cè)（Though-the-Wall Surveillance,簡(jiǎn)稱TWS）技術(shù)的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的。TWS是研究障礙物后有無(wú)生命現(xiàn)象的一種探測(cè)技術(shù)，可采用無(wú)源探測(cè)和有源探測(cè)兩種方法。無(wú)源探測(cè)主要是根據(jù)人體輻射能量與背景能量的差異，或者人體發(fā)出的聲波或震動(dòng)波等進(jìn)行被動(dòng)式探測(cè)，如紅外生命探測(cè)儀、音頻生命探測(cè)儀；有源探測(cè)則主動(dòng)發(fā)射電磁波，根據(jù)人的呼吸、心跳等生理特點(diǎn)，從反射回來(lái)的電磁波中探測(cè)是否存在生命，如雷達(dá)生命探測(cè)儀。

紅外生命探測(cè)儀

任何物體只要溫度在零度以上都會(huì)產(chǎn)生紅外輻射，人體也是天然的紅外輻射源。但人體的紅外輻射特性與周圍環(huán)境的紅外輻射特性不同，紅外生命探測(cè)儀就是利用它們之間的差別，以成像的方式把要搜索的目標(biāo)與背景分開(kāi)。人體的紅外輻射能量較集中的中心波長(zhǎng)為9.4μm，人體皮膚的紅外輻射范圍為3～50μm，其中8～14μm占全部人體輻射能量的46%，這個(gè)波長(zhǎng)是設(shè)計(jì)人體紅外探測(cè)儀的重要的技術(shù)參數(shù)^[3]。

紅外生命探測(cè)儀能經(jīng)受救援現(xiàn)場(chǎng)的惡劣條件，可在震后的濃煙、大火和黑暗的環(huán)境中搜尋生命。紅外生命探測(cè)儀探測(cè)出遇難者身體的熱量，光學(xué)系統(tǒng)將接收到的人體熱輻射能量聚焦在紅外傳感器上后轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，處理后經(jīng)監(jiān)視器顯示紅外熱像圖，從而幫助救援人員確定遇難者的位置。

紅外探測(cè)設(shè)備zui早應(yīng)用于軍事，并隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而不斷改進(jìn)。1988年瑞典AGA公司推出的全功能熱像儀能將溫度的測(cè)量、修改、分析及圖像采集、儲(chǔ)存合于一體，并利用這一技術(shù)研制出便攜式全功能熱像儀，主要用于軍事偵查。隨著社會(huì)的發(fā)展，各國(guó)都開(kāi)始重視研制用于減少各種災(zāi)害造成的人員傷亡的技術(shù)設(shè)備，紅外探測(cè)技術(shù)也由軍用轉(zhuǎn)變?yōu)榫仍畠x器——紅外生命探測(cè)儀.

音頻生命探測(cè)儀

音頻生命探測(cè)儀應(yīng)用了聲波及震動(dòng)波的原理，采用*的微電子處理器和聲音/振動(dòng)傳感器，進(jìn)行的振動(dòng)信息收集，可探測(cè)以空氣為載體的各種聲波和以其它媒體為載體的振動(dòng)，并將非目標(biāo)的噪音波和其它背景干擾波過(guò)濾，進(jìn)而迅速確定被困者的位置。高靈敏度的音頻生命探測(cè)儀采用兩級(jí)放大技術(shù)，探頭內(nèi)置頻率放大器，接收頻率范圍為1～4000Hz，主機(jī)收到目標(biāo)信號(hào)后再次升級(jí)放大。這樣，它通過(guò)探測(cè)地下微弱的諸如被困者呻吟、呼喊、爬動(dòng)、敲打等產(chǎn)生的音頻聲波和振動(dòng)波，就可以判斷生命是否存在。

音頻生命探測(cè)儀是一套以人機(jī)交互為基礎(chǔ)的探測(cè)系統(tǒng)，包括信號(hào)的檢測(cè)、監(jiān)聽(tīng)、選取、儲(chǔ)存和處理等幾個(gè)方面。在研制過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)包括：高靈敏度傳感器的研制；通過(guò)對(duì)聲波和震動(dòng)波數(shù)理模型的研究確定信號(hào)有效性的判據(jù)和有效信號(hào)源位置的判定。由于音頻生命探測(cè)儀是一種被動(dòng)接收音頻信號(hào)和振動(dòng)信號(hào)的儀器，救援時(shí)需要在廢墟中尋找空隙伸入探頭，容易受到現(xiàn)場(chǎng)噪音的影響，探測(cè)速度較慢。

雷達(dá)生命探測(cè)儀

雷達(dá)生命探測(cè)儀是融合雷達(dá)技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)于一體的生命探測(cè)設(shè)備。它主要利用電磁波的反射原理制成，通過(guò)檢測(cè)人體生命活動(dòng)所引起的各種微動(dòng)，從這些微動(dòng)中得到呼吸、心跳的有關(guān)信息，從而辨識(shí)有無(wú)生命。雷達(dá)生命探測(cè)儀是目前世界上的生命探測(cè)儀，它主動(dòng)探測(cè)的方式使其不易受到溫度、濕度、噪音、現(xiàn)場(chǎng)地形等因素的影響，電磁信號(hào)連續(xù)發(fā)射機(jī)制更增加了其區(qū)域性偵測(cè)的功能。

超寬譜雷達(dá)生命探測(cè)儀是該類型中的一種。它的穿透能力強(qiáng)，能探測(cè)到被埋生命體的呼吸、體動(dòng)等生命特征，并能測(cè)量被埋生命體的距離深度，具有強(qiáng)的抗*力，不受環(huán)境溫度、熱物體和聲音干擾的影響，具有廣泛的應(yīng)用前景。超寬譜雷達(dá)生命探測(cè)儀具有很大的相對(duì)帶寬（信號(hào)的帶寬與中心頻率之比），一般大于25%，檢驗(yàn)人體生命參數(shù)是以脈沖形式的微波束照射人體，由于人體生命活動(dòng)（呼吸、心跳、腸蠕動(dòng)等）的存在，使得被人體反射后的回波脈沖序列的重復(fù)周期發(fā)生變化。如果對(duì)經(jīng)人體反射后的回波脈沖序列進(jìn)行解調(diào)、積分、放大、濾波等處理并輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，就可以得到與被測(cè)人體生命特征相關(guān)的參數(shù)。

超寬譜雷達(dá)生命探測(cè)儀用于震區(qū)生命探測(cè)具有穿透力強(qiáng)、作用距離、抗*力強(qiáng)、多目標(biāo)探測(cè)能力強(qiáng)、探測(cè)靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，探測(cè)距離可達(dá)30～50m，穿透實(shí)體磚墻厚度可達(dá)2m以上，可隔著幾間房探測(cè)到人，并具有人體自動(dòng)識(shí)別功能，在生命探測(cè)領(lǐng)域擁有廣泛的應(yīng)用前景。與紅外生命探測(cè)儀、音頻生命探測(cè)儀相比更實(shí)用，因此成為研究的熱點(diǎn)。

生命探測(cè)技術(shù)的發(fā)展，必將使其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，如用于醫(yī)學(xué)上的非接觸式生命監(jiān)護(hù)等，將通過(guò)更多的途徑挽救生命，造福人類。

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