電磁波為地震中的災(zāi)民打開生命之門

我們大家都不會忘記2008年5月12日14時28分在四川汶川發(fā)生的8.0級大地震，這次地震給人民生命財產(chǎn)造成了極大的損失，數(shù)萬同胞永遠離我們而去!海地大地震發(fā)生后，為了更快的發(fā)現(xiàn)和救援被壓在廢墟下面的維和警察和海地人民，在救援行動中，專業(yè)救援人員用到了一種叫做“生命探測儀”的設(shè)備，它幫助救援人員更準(zhǔn)確快速的找到被困人員實施求助。

生命探測儀是基于穿墻生命探測(Though-the-Wall Surveillance，簡稱TWS)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)運而生的。TWS是研究障礙物后有無生命現(xiàn)象的一種探測技術(shù)，可采用無源探測和有源探測兩種方法。無源探測主要是根據(jù)人體輻射能量與背景能量的差異，或者人體發(fā)出的聲波或震動波等進行被動式探測，如紅外生命探測儀、音頻生命探測儀;有源探測則主動發(fā)射電磁波，根據(jù)人的呼吸、心跳等生理特點，從反射回來的電磁波中探測是否存在生命，如雷達生命探測儀。

1 紅外生命探測儀

任何物體只要溫度在絕對零度以上都會產(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。人體的紅外輻射能量較集中的中心波長為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%，這個波長是設(shè)計者設(shè)計人體紅外探測儀的重要的技術(shù)參數(shù)。

紅外生命探測儀能經(jīng)受救援現(xiàn)場的惡劣條件，可在震后的濃煙、大火和黑暗的環(huán)境中搜尋生命。紅外生命探測儀探測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，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。

紅外探測設(shè)備最早應(yīng)用于軍事，并隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而不斷改進。1988年瑞典AGA公司推出的全功能熱像儀能將溫度的測量、修改、分析及圖像采集、儲存合于一體，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。隨著社會的發(fā)展，各國都開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，紅外探測技術(shù)也由軍用轉(zhuǎn)變?yōu)榫仍畠x器--紅外生命探測儀。

2 音頻生命探測儀

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

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

3 雷達生命探測儀

雷達生命探測儀是融合雷達技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)于一體的生命探測設(shè)備。它主要利用電磁波的反射原理制成，通過檢測人體生命活動所引起的各種微動，從這些微動中得到呼吸、心跳的有關(guān)信息，從而辨識有無生命。雷達生命探測儀是目前世界上最先進的生命探測儀，它主動探測的方式使其不易受到溫度、濕度、噪音、現(xiàn)場地形等因素的影響，電磁信號連續(xù)發(fā)射機制更增加了其區(qū)域性偵測的功能。

超寬譜雷達生命探測儀是該類型中最先進的一種。它的穿透能力強，能探測到被埋生命體的呼吸、體動等生命特征，并能精確測量被埋生命體的距離深度，具有強的抗干擾能力，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。超寬譜雷達生命探測儀具有很大的相對帶寬(信號的帶寬與中心頻率之比)，一般大于25%，檢驗人體生命參數(shù)是以脈沖形式的微波束照射人體，由于人體生命活動(呼吸、心跳、腸蠕動等)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。如果對經(jīng)人體反射后的回波脈沖序列進行解調(diào)、積分、放大、濾波等處理并輸入計算機進行數(shù)據(jù)處理和分析，就可以得到與被測人體生命特征相關(guān)的參數(shù)。

超寬譜雷達生命探測儀用于震區(qū)生命探測具有穿透力強、作用距離精確、抗干擾能力強、多目標(biāo)探測能力強、探測靈敏度高等優(yōu)點，探測距離可達30～50m，穿透實體磚墻厚度可達2m以上，可隔著幾間房探測到人，并具有人體自動識別功能，在生命探測領(lǐng)域擁有廣泛的應(yīng)用前景。與紅外生命探測儀、音頻生命探測儀相比更實用，因此成為研究的熱點。

(欄目編輯王柏廬)