生命探测仪

生命探测仪（Life detector^[3]），是一种用于探测生命迹象的高科技搜救设备。根据其工作原理，主要可分为红外生命探测仪、音频生命探测仪、雷达生命探测仪、声波震动探测仪和光学生命探测仪等。^[4][5]

红外生命探测仪利用人体产生的红外辐射进行生命探测，由于人体与周围环境的红外辐射特性不同，红外生命探测仪利用二者之间的差异，以成像的方式区分搜索目标与背景。音频生命探测仪应用了声波和震动波的原理，采用先进的微电子处理器和声音/振动传感器，进行全方位的振动信息收集，可探测以空气为载体的各种声波和以其他媒体为载体的振动，并将非目标的噪声波和其他背景干扰波过滤，进而迅速确定被困者的位置。雷达生命探测仪利用电磁波的反射原理制成，通过检测人体生命活动所引起的各种微动，从这些微动中得到呼吸、心跳的有关信息，从而辨识有无生命。光学生命探测仪利用光反射进行生命探测，仪器的主体非常柔韧，能在瓦砾堆中自由扭动。声波振动生命探测仪则依靠识别被困者发出的声音寻找生命，即便是微弱的心脏颤动，探测仪也可检测出来。^[5]

生命探测仪经特殊处理，可精准定位运动迹象与遇险者距离，具备穿透混凝土、砖墙、雪、冰及泥浆，适用于各种恶劣的天气条件等优点，且维护简单、故障率极低；配合便携式电脑及专用的人工智能软件，即可产生侦测的图像和声音信息，进一步提高操作人员的判别能力，同时也可减少新手训练的时间。^[2]2005年，美国超视安全系统公司推出了首款生命探测仪，由美国麻省理工学院的物理学家大卫·希思（David Cist）发明，他创造性地将雷达超宽频技术（UWB）应用于安全救生领域，从而为该领域带来一项革命性的新技术。^[6]自此以后，生命探测仪被广泛应用在军事、海关、海巡、消防、安全、救援等领域。^[7]

声波振动生命探测器起源于法国的一种振动耳机，这种耳机是利用测声定位技术生产，后来英国救援人员在1985年墨西哥地震中应用这种生命探测器进行探测救援，取得了很好的效果。声波振动生命探测器在中国国内研究起步较晚。在“十五”期间，成都理工大学相关的研究人员成功研制了声波振动生命探测仪，并将其应用在抗震救灾中，并取得了较好的表现。在2005年成都市发生的“8.12”楼房垮塌事故中，由于救援人员采用了声波振动生命探测仪，为被压埋人员的搜索定位提供了宝贵的时间，从而及时抢救了许多人的生命。^[8]

美国的Georsia技术研究所在雷达式生命探测技术研究方面有较大成果，该研究所首次提出了雷达生命信号监测（radar vitaI signal monitoring,R VSM)的概念，这对于雷达式生命探测技术的发展具有重要的意义。Georsia研究所前后相继制作出了用于军用的调频雷达和抛物面式天线结构雷达式的生命特征监视仪，前者在1992年就已经作为RVSM装备在战场上使用，用于判定一个受伤军人在陆军医护兵冒生命危险抢救之前是否还是活着的，而后者则在1996年亚特兰大奥运会上被用于研究射击和射箭运动员的呼吸与心跳对射击准确度的影响，这也是RVSM首次引起公众注意。^[8]

2005年，美国超视安全系统公司成功推出生命探测仪。它是美国麻省理工学院的著名物理学家大卫·希思（David Cist）利用雷达超宽频技术（UWB）制造的一种安全救生系统，生命探测仪由发送超宽频信号的发送器、探测接收返回信号的接收器以及用于读人接收器的信号并进行算法处理的电脑组成。^[6]

其实际上是一个探测人体呼吸和运动的救生仪器。首先通过雷达信号发送器连续发射电磁信号，对一定空间进行扫描，接着接收器不断接收反射信号并对返回信号进行相应的算法处理。最后再对不同时间段接收的信号进行对比，这样就可以快速判定被探测目标是否在移动。如果目标保持静止，那么返回信号是相同的。如果被探测者在移动，则信号也会有出现相应变化。由于人类呼吸的频率相对比较低，一般是每秒1～2次，通过信号对比就可以把呼吸运动同其他较高频率的运动区分开来。从而可以帮助搜救人员迅速发现仍然存活的遇险者。生命探测仪的探测距离可达30～50米，穿透实体砖墙厚度可达23米。同时由于生命探测仪不需要钻孔、布置电缆和对环境进行静音处理，这大大提高了应急救援工作的效率，为分秒必争的营救工作争取到宝贵的时间。^[6]

红外生命探测技术的研究比较早。美国德州仪器公司在第二次世界大战过后，经过近一年的探索，首次研发出了应用于军事领域的红外成像装置一红外寻视系统（FLIR）。20世纪60年代早期，瑞典AGA公司研制成功第二代红外成像装置，该装置在红外寻视系统的基础上增加了测温的功能，称之为红外热像仪；几经改进，1988年瑞典AGA公司推出的全功能热像仪，将温度的测量、修改、分析、图像采集、存储合于一体，利用这一技术研制出便携式全功能热像仪，主要用于军事侦查，仪器的功能、精度和可靠性都得到了显著的提高；2004年，俄罗斯莫斯科同立大学研究成功了一种亚毫米波热成像仪。应用较多的红外生命探测仪是美国名为M271328的红外生命探测仪，这种红外生命探测器方便轻巧实用。红外生命探测器不仅可以用来探测震后废墟下幸存者的状况，还可以应用在煤矿的开采方面。在煤矿开采方面可以进行温度的测量煤层在不同温度下的分布情况。^[8]

生命探测仪根据其工作原理，主要分为红外生命探测仪、音频生命探测仪、雷达生命探测仪、声波震动探测仪和光学生命探测仪等。^[5]

红外生命探测仪是利用人体产生的红外辐射进行生命探测的一种设备，人体的红外辐射能量较集中的中心波长为9.4μm，人体皮肤的红外辐射范围为3~50μm，其中8~14μm占全部人体辐射能量的46%，这个波长是设计红外生命探测仪的重要的技术参数。红外生命探测仪能经受救援现场的恶劣条件，可在震后的浓烟、大火和黑暗的环境中搜寻生命。红外生命探测仪探测出遇难者身体的热量，光学系统将接收到的人体热辐射能量聚焦在红外传感器上后转变成电信号，处理后经监视器显示红外热像图，从而帮助救援人员确定遇难者的位置。^[5]

音频生命探测仪应用了声波和震动波的原理，采用先进的微电子处理器和声音/振动传感器，进行全方位的振动信息收集，可探测以空气为载体的各种声波和以其他媒体为载体的振动，并将非目标的噪声波和其他背景干扰波过滤，进而迅速确定被困者的位置。高灵敏度的音频生命探测仪采用两级放大技术，探头内置频率放大器，接收频率范围为1~4000Hz，主机收到目标信号后再次升级放大。音频生命探测仪是一套以人机交互为基础的探测系统，包括信号的检测、监听、选取、储存和处理等几个方面。在研制过程中的关键技术包括：高灵敏度传感器的研制；通过对声波和震动波数理模型的研究确定信号有效性的判据和有效信号源位置的判定。由于音频生命探测仪是一种被动接收音频信号和振动信号的仪器，救援时需要在废墟中寻找空隙伸入探头，容易受到现场噪音的影响，探测速度较慢。^[5]

雷达生命探测仪是利用电磁波的反射原理制成，通过检测人体生命活动所引起的各种微动，从这些微动中得到呼吸、心跳的有关信息，从而辨识有无生命。超宽谱雷达生命探测仪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%，检验人体生命参数是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。对经人体反射后的回波脉冲序列进行解调、积分、放大、滤波等处理，并输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特征相关的参数。^[5]

雷达生命探测仪不易受到温度、湿度、噪声、现场地形等因素的影响。它的穿透能力强，能探测到被埋生命体的呼吸、体动等生命特征，并能精确测量被埋生命体的距离、深度，具有强的抗干扰能力，不受环境温度、热物体和声音干扰的影响。^[5]

超宽谱雷达生命探测仪用于震区生命探测，具有穿透力强、作用距离精确、抗干扰能力强、多目标探测能力强、探测灵敏度高等优点，探测距离可达30~50m，穿透实体砖墙厚度可达2m以上，可隔着几间房探测到人，并具有人体自动识别功能，在生命探测领域拥有广泛的应用前景。^[5]

光学生命探测仪（又被称作“蛇眼生命探测仪”）是利用光反射进行生命探测的。仪器的主体非常柔韧，像通下水道用的蛇皮管，能在瓦砾堆中自由扭动。仪器前面有细小的探头，可深入极微小的缝隙探测，类似摄像仪器，将信息传送回来，救援队员利用观察器就可以把瓦砾深处的情况看得清清楚楚。^[10]

声波振动生命探测仪通过探测地下微弱的诸如被困者呻吟、呼喊、爬动、敲打等产生的音频声波和振动波寻找生命，即使幸存者已经不能说话，通过手指轻轻敲击发出的微小声响也能被其识别。即便人被困在一块相当严实的大面积水泥楼板下，只要心脏还有微弱的颤动，探测仪也能探测出来。这样救援队员就可以确定废墟下是否有人生存。声波振动生命探测仪可以识别任何微小的声响，辨别出是否有人员存在。^[10]

适用于海面、海岸、山区、港口、空屋、船舱和货柜等可能藏匿非法偷渡者的地方，帮助执法人员快速排查和定位目标。^[7]

适用于市政、矿山救护等机构的灾难救援：在地震、坍塌、矿井爆炸、火灾等灾害现场，用于搜索存活目标，确认是否有生存者，同时可跟踪搜救人员的生命安全。^[7]

在危险区域及复杂障碍环境中进行搜索和跟踪，帮助及早发现目标，减少人员伤亡。^[7]

可与搜救犬、声音/影像探测仪、红外线/热成像探测仪等设备联合使用，显著提升整体搜救效果。^[7]

生命探测仪的发展趋势是：①提高生命探测仪的集成程度，设计使用采集信息的多源化融合的生命探测装置，使用多种信息源来进行生命信息的获取探测。② 提高生命探测仪的智能化水平，赋予生命探测仪部分自主决策权，降低由于操作人员操作不当导致的生命探测误差。③ 设计模块化的生命探测仪，并制定相关的标准规程，对同种生命探测仪的零件进行统型，降低生命探测仪的维修和保养难度。④ 提高生命探测仪的电路板设计精度，充分利用空间构造，在不缩减生命探测仪功能情况下减小体积，提高便携性。^[11]

在2008年5月12日的四川汶川大地震的搜救中，中国及世界各国的专家，利用生命探测仪进行探测，搜救出数万名被困的同胞。生命探测仪在四川汶川大地震的搜救中，发挥了不可磨灭的作用。^[14][15]

2011年11月1日，贵州福泉马场坪镇发生爆炸，消防部门调集多支力量实施救援，并出动水车、破拆车等设备。爆炸导致了房屋垮塌，现场有人受伤，现场启用生命探测仪搜救。^[16]

2025年3月28日14时20分，缅甸发生7.9级强震。中国首支广东救援队奔赴缅甸，23名队员携生命探测仪等设备驰援震中。^[17]