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雷達(dá)生命探測(cè)儀對(duì)人體有害嗎

文章來(lái)源：思邁奧人氣：9134發(fā)表時(shí)間：2020-05-27【小 中 大】

生命探測(cè)技術(shù)的原理及現(xiàn)狀

從上個(gè)世紀(jì)開始，陸續(xù)有國(guó)家開始進(jìn)行生命探測(cè)技術(shù)的研究。一般說(shuō)來(lái)，生命探測(cè)儀是根據(jù)電磁波、聲波、光波等物理學(xué)原理，通過專用的傳感器將物理信號(hào)轉(zhuǎn)換電信號(hào)，再經(jīng)過過濾放大后，輸出可視或可聽信號(hào)，組成的能搜索、探測(cè)、尋找生命的儀器設(shè)備。

生命探測(cè)儀按探測(cè)功能分類，可分為直接生命探測(cè)儀、間接生命探測(cè)儀；按探測(cè)方法分類可分為有源生命探測(cè)儀、無(wú)源生命探測(cè)儀；按探測(cè)環(huán)境分為陸地探測(cè)、水下探測(cè)生命探測(cè)儀等。

在探測(cè)儀研究方面，美國(guó)與德國(guó)的起步較早，發(fā)展較為全面和系統(tǒng)。日本島國(guó)因?yàn)槭堑卣馂?zāi)害的多發(fā)國(guó)，其針對(duì)地震救援的探測(cè)技術(shù)發(fā)展較為迅速。俄羅斯的技術(shù)也較為先進(jìn)。我國(guó)從2000年后才逐步加大了這個(gè)方面的研究，目前也只是處于起步階段。 1音、視頻生命探測(cè)儀音頻生命探測(cè)儀應(yīng)用了音頻聲波的基本原理。被困者呻吟、呼喊、爬動(dòng)、敲打等發(fā)出音頻聲波或震動(dòng)波，被高敏感度的傳感器探頭接收、過濾、放大，可以直接被救援者收聽[2][3]。音頻生命探測(cè)儀現(xiàn)已發(fā)展到第四代產(chǎn)品。世界上已有美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、日本、新加坡、以色列等10多個(gè)國(guó)家的消防救援人員，正在使用音頻生命探測(cè)器尋找被困的生命。如美國(guó)的80M287612迷你型音頻生命探測(cè)儀，探測(cè)頻率為1~3000Hz，可同時(shí)接收2個(gè)傳感器信息，同時(shí)波譜顯示兩個(gè)傳感器信息，并且配備了小型對(duì)講機(jī)，能與被困者直接對(duì)話。在市場(chǎng)上較多使用的是法國(guó)產(chǎn)的音頻生命探測(cè)儀。如圖1.1所示，該儀器通過兩個(gè)極靈敏的音頻震動(dòng)探測(cè)儀，能夠識(shí)別在空氣或固體中傳播的微小震動(dòng)，適合搜尋被困在混凝土、瓦礫或者其他固體下的幸存者，并可通過音頻傳輸系統(tǒng)與被掩埋的人員建立聯(lián)系。儀器使用兩個(gè)音頻濾波器，可以將周圍的背景噪音做過濾處理，能夠有效屏蔽來(lái)自救援現(xiàn)場(chǎng)的重型卡車或者其他重型機(jī)械所產(chǎn)生的噪音。由于音頻生命探測(cè)儀是一種被動(dòng)接收音頻聲波的儀器，因此，該類型探測(cè)儀存在一定的局限性，容易受到現(xiàn)場(chǎng)噪音的影響，探測(cè)速度較慢。視頻生命探測(cè)主要是利用攝像頭進(jìn)行可視性探測(cè)，可簡(jiǎn)單地理解為“胃鏡”，通過探頭伸入災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)細(xì)小縫隙，可以直觀地發(fā)現(xiàn)被困人員[1]。由于成像單元的像素高低、探頭的直徑大小、探桿長(zhǎng)度、探頭能否轉(zhuǎn)動(dòng)的不同，適用的范圍不一樣，價(jià)格也不一樣。救援所用的視頻類生命探測(cè)儀，大都是法國(guó)產(chǎn)全視視頻生命探測(cè)儀。該探測(cè)儀堅(jiān)固輕便，非常合適倒塌建筑物或狹窄空間的救援搜尋作業(yè)。儀器通過高清晰視頻信號(hào)，向救援人員提供廢墟下被困者信息。其靈敏的0.1LUX專業(yè)攝像頭，可在完全黑暗的環(huán)境下迅速捕捉2m遠(yuǎn)的清晰畫面，鏡頭可360度旋轉(zhuǎn)。儀器配有三方通話系統(tǒng)，可通過翻譯人員有效安撫被困者。我國(guó)在音視頻結(jié)合方面起步晚，但善于學(xué)習(xí)外國(guó)先進(jìn)技術(shù)，其自主研發(fā)的DVL-360全角度音視頻生命探測(cè)器，性能也比較好，價(jià)格要比國(guó)外產(chǎn)品便宜。

美國(guó)的DKL生命探測(cè)儀，結(jié)合尖端的生化、介電質(zhì)、超低頻傳導(dǎo)及DNA技術(shù)研發(fā)而成。心臟的每次跳動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)微弱的電場(chǎng)信號(hào)，這些信號(hào)構(gòu)成了在人體周圍360度擴(kuò)展的超低頻非均勻電場(chǎng)。人體的每一個(gè)部分都對(duì)該電場(chǎng)產(chǎn)生影響，但心臟周圍的電場(chǎng)行為是主要的電場(chǎng)產(chǎn)生地。該探測(cè)器的濾波電路允許只有人體非均勻電場(chǎng)才能對(duì)生命探測(cè)器中的特殊電介質(zhì)材料進(jìn)行極化。當(dāng)生命探測(cè)儀穿過人體電場(chǎng)時(shí)，電介質(zhì)材料被極化，正電荷和負(fù)電荷分離，并且分別被收集到設(shè)備的兩端。生命探測(cè)天線就指向非均勻電場(chǎng)的最強(qiáng)部分。DKL配備特殊電波過濾器，可將其他異于人類的動(dòng)物頻率加以過濾去除，使DKL生命探測(cè)器只會(huì)感應(yīng)到人類所發(fā)出的頻率。該探測(cè)器偵測(cè)距離開放空間可達(dá)500m，水面達(dá)1km以上。

靜電場(chǎng)生命探測(cè)儀

美軍為特種部隊(duì)研制的靜電場(chǎng)隔墻探測(cè)儀，利用人體能夠產(chǎn)生靜電場(chǎng)以及兩個(gè)極性相反的靜電場(chǎng)之間存在吸引力原理設(shè)計(jì)而成。這種儀器在風(fēng)速小于9s/m時(shí)可以正常使用，能夠探測(cè)到120~140m距離內(nèi)墻后的目標(biāo)。該系統(tǒng)重0.45kg，用9v電池供電，可使用3~4天。探測(cè)儀主要由一個(gè)模塊化的天線陣列構(gòu)成，其中包括角反射器、引向器和放大器。使用時(shí)，只需手持該裝備指向可疑方向，或?qū)λ闹苓M(jìn)行掃描，當(dāng)掃描到人體信號(hào)時(shí)，探測(cè)儀的靜電場(chǎng)與人體的靜電場(chǎng)產(chǎn)生引力，將天線拉向靜電場(chǎng)最強(qiáng)的方向，這個(gè)方向就是敵人隱藏的方向。試驗(yàn)表明，該系統(tǒng)的探測(cè)距離與遮蔽物性質(zhì)和操作手的變動(dòng)有關(guān)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，當(dāng)被探測(cè)人員在遮蔽物如墻壁后面時(shí)，探測(cè)距離僅比無(wú)遮蔽物時(shí)降低10%~20%。但是，由于操作方向的不同，以及每個(gè)人的靜電場(chǎng)不同，探測(cè)效果的差距比較大。 6雷達(dá)波生命探測(cè)儀 6.1雷達(dá)波生命探測(cè)儀特點(diǎn) 雷達(dá)生命探測(cè)儀是目前世界上較先進(jìn)的生命探測(cè)儀器，它主動(dòng)式的探測(cè)方式使其不易受到溫度、濕度、噪音、現(xiàn)場(chǎng)地形等不利因素的影響，電磁信號(hào)的連續(xù)發(fā)射機(jī)制更增加了它區(qū)域性偵測(cè)的功能。相對(duì)其他類型的探測(cè)儀，雷達(dá)生命探測(cè)儀具有自己獨(dú)特的特點(diǎn)： 1．即時(shí)移動(dòng)偵測(cè)，可以透過混凝土，磚，雪，冰和泥漿。 2．可以偵測(cè)運(yùn)動(dòng)。 3．可偵測(cè)遇險(xiǎn)者的距離。 4．在各種氣候情況下都可以工作。 5．對(duì)供電能源要求低，幾乎不需要進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)。 6．固件程序可以通過無(wú)線或有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行升級(jí)。 7．不需要鉆孔，布置電纜和對(duì)環(huán)境進(jìn)行靜音處理，使搜救工作變得簡(jiǎn)單易行。現(xiàn)階段的雷達(dá)生命探測(cè)儀器發(fā)展并不完善，很多關(guān)鍵技術(shù)處理存在諸多問題，目前雷達(dá)生命探測(cè)儀價(jià)錢都比較昂貴，在數(shù)十萬(wàn)左右。 6.2國(guó)外研究現(xiàn)狀上個(gè)世紀(jì)80年代后期，美國(guó)、德國(guó)的研究人員開始進(jìn)行雷達(dá)生命探測(cè)的研究。拋物面天線結(jié)構(gòu)的檢測(cè)系統(tǒng)在亞特蘭大奧運(yùn)會(huì)用于研究步槍和射箭運(yùn)動(dòng)員呼吸與心跳對(duì)射擊準(zhǔn)確度的影響。該系統(tǒng)可在10米外監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)員的心跳。90年代后期，為滿足執(zhí)法需求，美國(guó)開始研制一種手電筒式雷達(dá)生命探測(cè)儀[7]。手電筒式雷達(dá)可以探測(cè)出隱蔽在水泥墻、木墻和鋼門后面的人。手電筒式雷達(dá)系統(tǒng)將多普勒雷達(dá)技術(shù)與高速信號(hào)處理技術(shù)相結(jié)合，使用快速傅立葉變換和頻率響應(yīng)曲線很陡的濾波功能，從雜亂的回波信號(hào)中提取出人體所特有的信號(hào)。該系統(tǒng)使用一種市場(chǎng)上可買到的天線作為微波透鏡，將輸出波束聚集在15~20度的扇形區(qū)內(nèi)。手電筒式雷達(dá)用來(lái)探測(cè)由于心跳或呼吸而產(chǎn)生的人胸部的微小運(yùn)動(dòng)，該系統(tǒng)的信號(hào)處理器主要起低通濾波器的作用，它使預(yù)置最高心跳頻率以上的頻率不能通過，因此，人體很微弱的運(yùn)動(dòng)都能被探測(cè)到。

在雷達(dá)生命探測(cè)儀上取得比較大的成果的是美國(guó)的Michigan州立大學(xué)[8]。他們?cè)诓ǘ?0GHz，L波段2GHz和1.15GHz，UHP波段450MHz進(jìn)行了探測(cè)人體呼吸和心跳運(yùn)動(dòng)的研究，取得了一些比較有價(jià)值的成果。在x波段載頻10GHz的生命探測(cè)系統(tǒng)，天線的發(fā)射功率為4.5mW時(shí)，可發(fā)現(xiàn)自由空間內(nèi)30.48米外人在睡覺姿態(tài)的呼吸和心跳信號(hào)。當(dāng)發(fā)射功率提高到20mW時(shí)，可以穿透25cm的水泥墻，探測(cè)到坐在凳子上人的心跳和呼吸信號(hào)。目前使用較多的美國(guó)產(chǎn)品為萊福雷達(dá)生命探測(cè)儀[6]。萊福探測(cè)儀可幫助消防搶險(xiǎn)救援人員30秒發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，2分鐘確認(rèn)被困人員。整套裝置由雷達(dá)信號(hào)發(fā)射器和電腦組成。雷達(dá)發(fā)射器利用超寬帶傳輸技術(shù)發(fā)射雷達(dá)波，并將信號(hào)處理后以無(wú)線方式發(fā)射給電腦。

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