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雷達生命探測儀對人體有害嗎

文章來源:未知人氣:發表時間:2020-05-27

       
       生命探測技術的原理及現狀  

       從上個世紀開始,陸續有國家開始進行生命探測技術的研究。一般說來,生命探測儀是根據電磁波、聲波、光波等物理學原理,通過專用的傳感器將物理信號轉換電信號,再經過過濾放大后,輸出可視或可聽信號,組成的能搜索、探測、尋找生命的儀器設備。  

      生命探測儀按探測功能分類,可分為直接生命探測儀、間接生命探測儀;按探測方法分類可分為有源生命探測儀、無源生命探測儀;按探測環境分為陸地探測、水下探測生命探測儀等。

 
       在探測儀研究方面,美國與德國的起步較早,發展較為全面和系統。日本島國因為是地震災害的多發國,其針對地震救援的探測技術發展較為迅速。俄羅斯的技術也較為先進。我國從2000年后才逐步加大了這個方面的研究,目前也只是處于起步階段。 1音、視頻生命探測儀  音頻生命探測儀應用了音頻聲波的基本原理。被困者呻吟、呼喊、爬動、敲打等發出音頻聲波或震動波,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]。  音頻生命探測儀現已發展到第四代產品。世界上已有美國、英國、法國、日本、新加坡、以色列等10多個國家的消防救援人員,正在使用音頻生命探測器尋找被困的生命。如美國的80M287612迷你型音頻生命探測儀,探測頻率為1~3000Hz,可同時接收2個傳感器信息,同時波譜顯示兩個傳感器信息,并且配備了小型對講機,能與被困者直接對話。在市場上較多使用的是法國產的音頻生命探測儀。如圖1.1所示,該儀器通過兩個極靈敏的音頻震動探測儀,能夠識別在空氣或固體中傳播的微小震動,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與被掩埋的人員建立聯系。儀器使用兩個音頻濾波器,可以將周圍的背景噪音做過濾處理,能夠有效屏蔽來自救援現場的重型卡車或者其他重型機械所產生的噪音。  由于音頻生命探測儀是一種被動接收音頻聲波的儀器,因此,該類型探測儀存在一定的局限性,容易受到現場噪音的影響,探測速度較慢。視頻生命探測主要是利用攝像頭進行可視性探測,可簡單地理解為“胃鏡”,通過探頭伸入災害現場細小縫隙,可以直觀地發現被困人員[1]。由于成像單元的像素高低、探頭的直徑大小、探桿長度、探頭能否轉動的不同,適用的范圍不一樣,價格也不一樣。  救援所用的視頻類生命探測儀,大都是法國產全視視頻生命探測儀。該探測儀堅固輕便,非常合適倒塌建筑物或狹窄空間的救援搜尋作業。儀器通過高清晰視頻信號,向救援人員提供廢墟下被困者信息。其靈敏的0.1LUX專業攝像頭,可在完全黑暗的環境下迅速捕捉2m遠的清晰畫面,鏡頭可360度旋轉。儀器配有三方通話系統,可通過翻譯人員有效安撫被困者。我國在音視頻結合方面起步晚,但善于學習外國先進技術,其自主研發的DVL-360全角度音視頻生命探測器,性能也比較好,價格要比國外產品便宜。  


       美國的DKL生命探測儀,結合尖端的生化、介電質、超低頻傳導及DNA技術研發而成。心臟的每次跳動產生一個微弱的電場信號,這些信號構成了在人體周圍360度擴展的超低頻非均勻電場。人體的每一個部分都對該電場產生影響,但心臟周圍的電場行為是主要的電場產生地。該探測器的濾波電路允許只有人體非均勻電場才能對生命探測器中的特殊電介質材料進行極化。當生命探測儀穿過人體電場時,電介質材料被極化,正電荷和負電荷分離,并且分別被收集到設備的兩端。生命探測天線就指向非均勻電場的最強部分。DKL配備特殊電波過濾器,可將其他異于人類的動物頻率加以過濾去除,使DKL生命探測器只會感應到人類所發出的頻率。該探測器偵測距離開放空間可達500m,水面達1km以上。

靜電場生命探測儀 

 
       美軍為特種部隊研制的靜電場隔墻探測儀,利用人體能夠產生靜電場以及兩個極性相反的靜電場之間存在吸引力原理設計而成。這種儀器在風速小于9s/m時可以正常使用,能夠探測到120~140m距離內墻后的目標。該系統重0.45kg,用9v電池供電,可使用3~4天。探測儀主要由一個模塊化的天線陣列構成,其中包括角反射器、引向器和放大器。使用時,只需手持該裝備指向可疑方向,或對四周進行掃描,當掃描到人體信號時,探測儀的靜電場與人體的靜電場產生引力,將天線拉向靜電場最強的方向,這個方向就是敵人隱藏的方向。試驗表明,該系統的探測距離與遮蔽物性質和操作手的變動有關。實驗結果顯示,當被探測人員在遮蔽物如墻壁后面時,探測距離僅比無遮蔽物時降低10%~20%。但是,由于操作方向的不同,以及每個人的靜電場不同,探測效果的差距比較大。 6雷達波生命探測儀  6.1雷達波生命探測儀特點  雷達生命探測儀是目前世界上較先進的生命探測儀器,它主動式的探測方式使其不易受到溫度、濕度、噪音、現場地形等不利因素的影響,電磁信號的連續發射機制更增加了它區域性偵測的功能。  相對其他類型的探測儀,雷達生命探測儀具有自己獨特的特點: 1.即時移動偵測,可以透過混凝土,磚,雪,冰和泥漿。 2.可以偵測運動。  3.可偵測遇險者的距離。  4.在各種氣候情況下都可以工作。  5.對供電能源要求低,幾乎不需要進行系統維護。 6.固件程序可以通過無線或有線網絡進行升級。  7.不需要鉆孔,布置電纜和對環境進行靜音處理,使搜救工作變得簡單易行。 現階段的雷達生命探測儀器發展并不完善,很多關鍵技術處理存在諸多問題,目前雷達生命探測儀價錢都比較昂貴,在數十萬左右。 6.2國外研究現狀  上個世紀80年代后期,美國、德國的研究人員開始進行雷達生命探測的研究。拋物面天線結構的檢測系統在亞特蘭大奧運會用于研究步槍和射箭運動員呼吸與心跳對射擊準確度的影響。該系統可在10米外監測運動員的心跳。90年代后期,為滿足執法需求,美國開始研制一種手電筒式雷達生命探測儀[7]。手電筒式雷達可以探測出隱蔽在水泥墻、木墻和鋼門后面的人。手電筒式雷達系統將多普勒雷達技術與高速信號處理技術相結合,使用快速傅立葉變換和頻率響應曲線很陡的濾波功能,從雜亂的回波信號中提取出人體所特有的信號。該系統使用一種市場上可買到的天線作為微波透鏡,將輸出波束聚集在15~20度的扇形區內。手電筒式雷達用來探測由于心跳或呼吸而產生的人胸部的微小運動,該系統的信號處理器主要起低通濾波器的作用,它使預置最高心跳頻率以上的頻率不能通過,因此,人體很微弱的運動都能被探測到。

       在雷達生命探測儀上取得比較大的成果的是美國的Michigan州立大學[8]。他們在波段10GHz,L波段2GHz和1.15GHz,UHP波段450MHz進行了探測人體呼吸和心跳運動的研究,取得了一些比較有價值的成果。在x波段載頻10GHz的生命探測系統,天線的發射功率為4.5mW時,可發現自由空間內30.48米外人在睡覺姿態的呼吸和心跳信號。當發射功率提高到20mW時,可以穿透25cm的水泥墻,探測到坐在凳子上人的心跳和呼吸信號。  目前使用較多的美國產品為萊福雷達生命探測儀[6]。萊福探測儀可幫助消防搶險救援人員30秒發現目標,2分鐘確認被困人員。整套裝置由雷達信號發射器和電腦組成。雷達發射器利用超寬帶傳輸技術發射雷達波,并將信號處理后以無線方式發射給電腦。

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