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生命探測儀（Life detector），是一種用于探測生命跡象的高科技搜救設(shè)備。根據(jù)其工作原理，主要可分為紅外生命探測儀、音頻生命探測儀、雷達(dá)生命探測儀、聲波震動探測儀和光學(xué)生命探測儀等。

紅外生命探測儀利用人體產(chǎn)生的紅外輻射進(jìn)行生命探測，由于人體與周圍環(huán)境的紅外輻射特性不同，紅外生命探測儀利用二者之間的差異，以成像的方式區(qū)分搜索目標(biāo)與背景。音頻生命探測儀應(yīng)用了聲波和震動波的原理，采用先進(jìn)的微電子處理器和聲音/振動傳感器，進(jìn)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他媒體為載體的振動，并將非目標(biāo)的噪聲波和其他背景干擾波過濾，進(jìn)而迅速確定被困者的位置。雷達(dá)生命探測儀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。光學(xué)生命探測儀利用光反射進(jìn)行生命探測，儀器的主體非常柔韌，能在瓦礫堆中自由扭動。聲波振動生命探測儀則依靠識別被困者發(fā)出的聲音尋找生命，即便是微弱的心臟顫動，探測儀也可檢測出來。

生命探測儀經(jīng)特殊處理，可精準(zhǔn)定位運(yùn)動跡象與遇險(xiǎn)者距離，具備穿透混凝土、磚墻、雪、冰及泥漿，適用于各種惡劣的天氣條件等優(yōu)點(diǎn)，且維護(hù)簡單、故障率極低；配合便攜式電腦及專用的人工智能軟件，即可產(chǎn)生偵測的圖像和聲音信息，進(jìn)一步提高操作人員的判別能力，同時(shí)也可減少新手訓(xùn)練的時(shí)間。2005年，美國超視安全系統(tǒng)公司推出了首款生命探測儀，由美國麻省理工學(xué)院的物理學(xué)家大衛(wèi)·希思（David Cist）發(fā)明，他創(chuàng)造性地將雷達(dá)超寬頻技術(shù)（UWB）應(yīng)用于安全救生領(lǐng)域，從而為該領(lǐng)域帶來一項(xiàng)革命性的新技術(shù)。自此以后，生命探測儀被廣泛應(yīng)用在軍事、海關(guān)、海巡、消防、安全、救援等領(lǐng)域。

歷史沿革

聲波振動生命探測器

聲波振動生命探測器起源于法國的一種振動耳機(jī)，這種耳機(jī)是利用測聲定位技術(shù)生產(chǎn)，后來英國救援人員在1985年墨西哥地震中應(yīng)用這種生命探測器進(jìn)行探測救援，取得了很好的效果。聲波振動生命探測器在中國國內(nèi)研究起步較晚。在“十五”期間，成都理工大學(xué)相關(guān)的研究人員成功研制了聲波振動生命探測儀，并將其應(yīng)用在抗震救災(zāi)中，并取得了較好的表現(xiàn)。在2005年成都市發(fā)生的“8.12”樓房垮塌事故中，由于救援人員采用了聲波振動生命探測儀，為被壓埋人員的搜索定位提供了寶貴的時(shí)間，從而及時(shí)搶救了許多人的生命。

雷達(dá)生命探測儀

美國的Georsia技術(shù)研究所在雷達(dá)式生命探測技術(shù)研究方面有較大成果，該研究所首次提出了雷達(dá)生命信號監(jiān)測（radar vitaI signal monitoring,R VSM)的概念，這對于雷達(dá)式生命探測技術(shù)的發(fā)展具有重要的意義。Georsia研究所前后相繼制作出了用于軍用的調(diào)頻雷達(dá)和拋物面式天線結(jié)構(gòu)雷達(dá)式的生命特征監(jiān)視儀，前者在1992年就已經(jīng)作為RVSM裝備在戰(zhàn)場上使用，用于判定一個(gè)受傷軍人在陸軍醫(yī)護(hù)兵冒生命危險(xiǎn)搶救之前是否還是活著的，而后者則在1996年亞特蘭大奧運(yùn)會上被用于研究射擊和射箭運(yùn)動員的呼吸與心跳對射擊準(zhǔn)確度的影響，這也是RVSM首次引起公眾注意。

2005年，美國超視安全系統(tǒng)公司成功推出生命探測儀。它是麻省理工學(xué)院的著名物理學(xué)家大衛(wèi)·希思（David Cist）利用雷達(dá)超寬頻技術(shù)（UWB）制造的一種安全救生系統(tǒng)，生命探測儀由發(fā)送超寬頻信號的發(fā)送器、探測接收返回信號的接收器以及用于讀人接收器的信號并進(jìn)行算法處理的電腦組成。

其實(shí)際上是一個(gè)探測人體呼吸和運(yùn)動的救生儀器。首先通過雷達(dá)信號發(fā)送器連續(xù)發(fā)射電磁信號，對一定空間進(jìn)行掃描，接著接收器不斷接收反射信號并對返回信號進(jìn)行相應(yīng)的算法處理。最后再對不同時(shí)間段接收的信號進(jìn)行對比，這樣就可以快速判定被探測目標(biāo)是否在移動。如果目標(biāo)保持靜止，那么返回信號是相同的。如果被探測者在移動，則信號也會有出現(xiàn)相應(yīng)變化。由于人類呼吸的頻率相對比較低，一般是每秒1～2次，通過信號對比就可以把呼吸運(yùn)動同其他較高頻率的運(yùn)動區(qū)分開來。從而可以幫助搜救人員迅速發(fā)現(xiàn)仍然存活的遇險(xiǎn)者。生命探測儀的探測距離可達(dá)30～50米，穿透實(shí)體磚墻厚度可達(dá)23米。同時(shí)由于生命探測儀不需要鉆孔、布置電纜和對環(huán)境進(jìn)行靜音處理，這大大提高了應(yīng)急救援工作的效率，為分秒必爭的營救工作爭取到寶貴的時(shí)間。

紅外生命探測儀

紅外生命探測技術(shù)的研究比較早。美國德州儀器公司在第二次世界大戰(zhàn)過后，經(jīng)過近一年的探索，首次研發(fā)出了應(yīng)用于軍事領(lǐng)域的紅外成像裝置一紅外尋視系統(tǒng)（FLIR）。20世紀(jì)60年代早期，瑞典AGA公司研制成功第二代紅外成像裝置，該裝置在紅外尋視系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了測溫的功能，稱之為紅外熱像儀；幾經(jīng)改進(jìn)，1988年瑞典AGA公司推出的全功能熱像儀，將溫度的測量、修改、分析、圖像采集、存儲合于一體，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，儀器的功能、精度和可靠性都得到了顯著的提高；2004年，俄羅斯莫斯科同立大學(xué)研究成功了一種亞毫米波熱成像儀。應(yīng)用較多的紅外生命探測儀是美國名為M271328的紅外生命探測儀，這種紅外生命探測器方便輕巧實(shí)用。紅外生命探測器不僅可以用來探測震后廢墟下幸存者的狀況，還可以應(yīng)用在煤礦的開采方面。在煤礦開采方面可以進(jìn)行溫度的測量煤層在不同溫度下的分布情況。

主要分類

生命探測儀根據(jù)其工作原理，主要分為紅外生命探測儀、音頻生命探測儀、雷達(dá)生命探測儀、聲波震動探測儀和光學(xué)生命探測儀等。

紅外生命探測儀

紅外生命探測儀是利用人體產(chǎn)生的紅外輻射進(jìn)行生命探測的一種設(shè)備，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(gè)波長是設(shè)計(jì)紅外生命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。

音頻生命探測儀

音頻生命探測儀應(yīng)用了聲波和震動波的原理，采用先進(jìn)的微電子處理器和聲音/振動傳感器，進(jìn)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他媒體為載體的振動，并將非目標(biāo)的噪聲波和其他背景干擾波過濾，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(jī)收到目標(biāo)信號后再次升級放大。音頻生命探測儀是一套以人機(jī)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(gè)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(shí)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。

雷達(dá)生命探測儀

雷達(dá)生命探測儀是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。超寬譜雷達(dá)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(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（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。對經(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，就可以得到與被測人體生命特征相關(guān)的參數(shù)。

雷達(dá)生命探測儀不易受到溫度、濕度、噪聲、現(xiàn)場地形等因素的影響。它的穿透能力強(qiáng)，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(qiáng)的抗干擾能力，不受環(huán)境溫度、熱物體和聲音干擾的影響。

超寬譜雷達(dá)生命探測儀用于震區(qū)生命探測，具有穿透力強(qiáng)、作用距離精確、抗干擾能力強(qiáng)、多目標(biāo)探測能力強(qiáng)、探測靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，探測距離可達(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。

光學(xué)生命探測儀

光學(xué)生命探測儀（又被稱作“蛇眼生命探測儀”）是利用光反射進(jìn)行生命探測的。儀器的主體非常柔韌，像通下水道用的蛇皮管，能在瓦礫堆中自由扭動。儀器前面有細(xì)小的探頭，可深入極微小的縫隙探測，類似攝像儀器，將信息傳送回來，救援隊(duì)員利用觀察器就可以把瓦礫深處的情況看得清清楚楚。

聲波振動生命探測儀

聲波振動生命探測儀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尋找生命，即使幸存者已經(jīng)不能說話，通過手指輕輕敲擊發(fā)出的微小聲響也能被其識別。即便人被困在一塊相當(dāng)嚴(yán)實(shí)的大面積水泥樓板下，只要心臟還有微弱的顫動，探測儀也能探測出來。這樣救援隊(duì)員就可以確定廢墟下是否有人生存。聲波振動生命探測儀可以識別任何微小的聲響，辨別出是否有人員存在。

應(yīng)用范圍

海防與安全檢查

適用于海面、海岸、山區(qū)、港口、空屋、船艙和貨柜等可能藏匿非法偷渡者的地方，幫助執(zhí)法人員快速排查和定位目標(biāo)。

災(zāi)難救援

適用于市政、礦山救護(hù)等機(jī)構(gòu)的災(zāi)難救援：在地震、坍塌、礦井爆炸、火災(zāi)等災(zāi)害現(xiàn)場，用于搜索存活目標(biāo)，確認(rèn)是否有生存者，同時(shí)可跟蹤搜救人員的生命安全。

警察與軍事用途

在危險(xiǎn)區(qū)域及復(fù)雜障礙環(huán)境中進(jìn)行搜索和跟蹤，幫助及早發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，減少人員傷亡。

與其他設(shè)備配合使用

可與搜救犬、聲音/影像探測儀、紅外線/熱成像探測儀等設(shè)備聯(lián)合使用，顯著提升整體搜救效果。

發(fā)展趨勢

生命探測儀的發(fā)展趨勢是：①提高生命探測儀的集成程度，設(shè)計(jì)使用采集信息的多源化融合的生命探測裝置，使用多種信息源來進(jìn)行生命信息的獲取探測。② 提高生命探測儀的智能化水平，賦予生命探測儀部分自主決策權(quán)，降低由于操作人員操作不當(dāng)導(dǎo)致的生命探測誤差。③ 設(shè)計(jì)模塊化的生命探測儀，并制定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程，對同種生命探測儀的零件進(jìn)行統(tǒng)型，降低生命探測儀的維修和保養(yǎng)難度。④ 提高生命探測儀的電路板設(shè)計(jì)精度，充分利用空間構(gòu)造，在不縮減生命探測儀功能情況下減小體積，提高便攜性。