生命探测仪

阅读更多

在这次四川救灾中经常可以看到和听到使用一种生命探测仪的东西来帮

助救援人员进行搜救。对于这种仪器大多数不了解，看了网上的一些资料也结合自己物理学专业的知识进行一下介绍。
  目前所知的生命探测仪按原理结构可分为：雷达波探测器、视频探测器、音频探测器等，分别对比如下：
一、音频探测器：
　　
　　1.声波音频探测器
　　
　　原理:通过获取在空气中传播的微弱声波并放大信号来探测目标
　　
　　2.震动波音频探测器
　　
　　原理:通过震动探头拾取并放大地面传来的震动波来探测目标
　　
　　两者的共同特点就是：价格较低，比较简单易用
　　
　　局限性：现场需要有一定的孔洞和裂隙才能伸入探测设备；或只适用于浅表层、大空间的探测；在下雨或有消防用水的情况下会受到一定的环境干扰
　　
　　二、视频探测器
　　
　　原理:利用可见光或非可见光，通过CCD传感器摄像转送到显示屏成像。
　　
　　有视频形象化，直观简单、易用、价廉
　　
　　一般在使用中需要线缆传输音频信号，或缝隙孔洞。
    三.雷达技术
     
   超宽谱雷达又称超宽带（Ultra Wide Band，UWB）雷达、冲激雷达、无载雷达、非正弦波雷达，具有很大的相对带宽（信号的带宽与中心频率之比），一般大于25%。超宽谱雷达检测人体的生 命参数与连续波雷达的原理有所不同，它以脉冲形式的微波束照射人体，由于人体生命活动（呼吸、心跳、肠蠕动等）的存在，使得被人体反射后的回波脉冲序列的 重复周期发生变化，而回波脉冲信号的重复周期与人体生命的活动速度和频率有关。如果对该脉冲序列（携带有与被测人体生命运动相关的信息）进行解调、积分、 放大、滤波，送入计算机进行数据处理和分析，就可以得到与被测人体生命体征相关的参数（呼吸、心跳等）。
　　超宽谱雷达式生命探测仪工作原理是由编码器控制脉冲振荡器触发窄脉冲发生器，产生窄脉冲信号，并通过发射天线辐射出去。反射信号经过接收天线送到接收 机采样头,由脉冲振荡器产生的信号经过延时电路产生窄脉冲作为距离门,对接收信号进行选择,采样头输出的信号经过积分电路,对接收信号进行积累,经过成千 上万个脉冲的积累后微弱信号被检测出来,放大滤波电路对该信号进行放大滤波,检测电路中的微分电路对放大后的信号进行微分,如果没有生命活动目标,微分电 路的输出为一固定值，如果有生命活动目标,微分电路输出将发生微小的变化。用生物医学信号处理技术，从该变化中提取生命信息，就达到了生命探测的目的。
　　生命信息提取基本流程是由雷达前端检测电路输出信号经预处理后，进行A/D转换，然后送计算机处理。在雷达式生命参数探测系统中，动目标干扰对后续处 理影响很大，因此，首先采用跟踪干扰谱峰的滤波算法，对动目标干扰进行抑制，将动目标干扰的影响降到最小。然后，信号分两路并行处理，一路采用神经网络的 模式识别算法，对探测目标进行识别，以确定探测区域内是否有人存在。另一路先进行基于FFT的频域积累，估计出生命信号的频谱范围，并进行小波变换，分离 出呼吸信号。以进一步对生命目标进行辩识。

　　研制的超宽谱雷达式生命探测仪，其天线采用介质耦合屏蔽型；天线中心频率为500MHz；时窗为1—5000ns可调；最小时间分辨率为 ≤10ps。能探测到静止存活人员的呼吸、体动信号；自由空间探测距离￡30M；能穿透钢精混凝土结构，废墟（有空间、间隙）探测深度￡10M；可测距，距离分辨率达10cm；具有一定的区分人和动物的能力；工作温度可达-20 ~40°C。重量￡10Kg，可单人携行；电池供电，电池（可充电）连续工作时间≮4小时。操作简单，可提供良好的人机界面，设备自动给出智能探测结果，并标注目标所在的方向和距离，为抢救存活者提供直观、明了的重要信息。