抗震救災中的生命探測儀

●文/劉玉柱 南京信息工程大學教授、博導周卓彥 南京信息工程大學

9 月5 日，四川甘孜藏族自治州瀘定縣發生6.8 級地震，6 日又發生3.2 級地震。瀘定、雅安受災嚴重，數十人遇難。

過去，洪水、地震等自然災害被人們認為是神明的責罰。雖然這一說法以現在科學的眼光來看是完全錯誤的，但是這也無疑證明了自然災害的恐怖力量以及人們身處其中的渺小。時至今日,我們依然不能完全避免自然災難帶來的巨大損失。但是，隨著科技進步，不斷減少損失是我們一直在奮斗的目標。

就拿地震來說，減少人員傷亡的重要方式之一就是在地震后第一時間開展緊急救援，這也最能彰顯科技力量中流砥柱的地位。那么，同學們知道抗震救災中最普遍的科學設備是什么嗎？下面，我們就來給大家介紹一下抗震救災中最重要的科學設備之一——生命探測儀。

靈敏的“順風耳”——音頻生命探測儀

音頻生命探測儀應用了聲波的原理，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，進而迅速確定被困者的位置。

聲波其實就是一種通過物質振動而產生的波，如吉他弦、人的聲帶或揚聲器紙盆所產生的振動。這些振動會對鄰近的微觀顆粒產生作用，比如我們說話就是聲帶的振動對喉嚨中的空氣分子產生了作用，而輕微地增加了空氣壓力。在這樣的壓力下，空氣分子隨后推動周圍的空氣分子，后者又推動下一組空氣分子，以此類推。高壓區域穿過空氣時，在后面留下了低壓區域，這樣的壓力波動就是聲波的一種。當這些聲波到達人耳時，會振動耳中的神經末梢，然后我們的大腦就會把這些振動變成聲音，于是我們就聽見了說話的聲音。

而在抗震救災中，這樣的聲波能夠發揮巨大作用。地震中的受困者一般都是被困在廢墟下，由于重重阻礙，其在廢墟下的呼救難以被人耳辨別。但是，通過音頻生命探測儀，搜救人員能夠靈敏地探測到地下發出的聲波信號。諸如受困者呻吟、呼喊、爬動、敲打等產生的音頻聲波和振動波，都可以通過音頻生命探測儀被搜救人員獲得，繼而判斷廢墟之下生命的存在并進行救援。

但是，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，救援時需要在廢墟中尋找空隙伸入探頭，容易受到現場噪聲的影響，而且探測速度較慢。因此，此類生命探測儀正在逐步被其他探測儀所替代。

穿越壁障的“透視眼”——紅外生命探測儀

由于音頻生命探測儀存在缺陷，科學家又發明了紅外生命探測儀。要知道，任何物體只要溫度在絕對零度以上都會產生紅外輻射，人體也是天然的紅外輻射源。但是，由于人的體核溫度以及體表各部位溫度的不同，人體的紅外輻射特性與周圍環境的紅外輻射特性就會有差異。紅外生命探測儀就是利用這一原理，以成像的方式把地震廢墟中的受困者與背景環境分開，從而讓搜救人員找到受困者。

紅外生命探測儀能經受救援現場的惡劣條件，可在震后的濃煙、大火和黑暗的環境中搜尋生命，宛若一雙穿越壁障的透視眼。紅外生命探測儀探測出受困者身體的紅外輻射特征后，探測儀上裝備的光學系統就可以進一步將接收到的人體熱輻射能量聚焦在紅外傳感器上，然后將其轉變成電信號，最終經過處理，得到紅外熱像圖，從而幫助救援人員確定受困者的位置。

但是，由于紅外輻射是一種長波輻射，能量小，穿透力強，很容易被一般的物質所吸收，這就導致了紅外生命探測儀的探測范圍存在局限。如果受困者被紅外吸收能力較強的物體所掩埋或者掩埋較深，很可能就無法被探測到。為此，科學家繼續攻關，發明了抗震救災中的“千里眼”——雷達生命探測儀。

明察秋毫的“千里眼”——雷達生命探測儀

雷達生命探測儀是集雷達技術、生物醫學工程技術于一體的生命探測設備，主要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、心跳的有關信息，從而辨識有無生命。就如同在黑暗中的蝙蝠，通過超聲波的反射，可以判斷自己周圍的環境，哪里有巖石，哪里有山洞。雷達生命探測儀用電磁波代替了超聲波，如果是蝙蝠采用了這樣的探測，它不僅可以判斷巖石的方位，還可以接收到巖石的材質、溫度、濕度等更加全面詳細的信息。

因此，采用雷達生命探測儀可以全方位地對震后廢墟進行探測，如同一雙無所不知的千里眼，一“望”而去，受困者的被困地點便可一清二楚地被搜救者獲知，從而進行救援。雷達生命探測儀主動探測的方式使其不易受到溫度、濕度、噪聲、現場地形等因素的影響，并且電磁波的性質也使它增加了偵測的范圍。可以說，這是目前世界上最先進的生命探測儀。

當然，地震救災中的科學設備不是只有生命探測儀這一種，其他的例如液壓鉗、氣墊、蛇眼探測儀等也都有著不容忽視的作用。而隨著科技的進步，越來越多的新型科學設備也會被研發出來，造福民眾。

在自然災難面前，在天地震動之下，唯有科技巨龍擎天而立，為身處災難中的人們撐起一片希望的“藍天”。