单通道便携式声波/振动探生仪的研制

    近年来地质灾害、地震、建筑物垮塌以及各类突发事件等灾害时有发生。当灾害发生时,很多人由于不能及时逃生而被压埋在废墟内,如何快速高效地进行灾害救助已成为全世界各国政府正在关心和考虑的一件大事,灾害救助的发展程度是一个国家先进性的标志。国内外灾后生命救助的事实证明,对压埋人员救出的速度越快、抢救越及时,生还的可能性就越大。一般来说,在灾后72小时内是救助被困人员的关键时期,尤其是对已经确定幸存的人员实施救助是最有效的救援方法。幸存的人可能会以各种方式发出求救信号,如呼救、击打等,但这些信号往往由于瓦砾、断垣等的阻挡或者由于呼救者自身生命垂危等原因而变得十分微弱。因此,为确保在灾难紧急救援中以最短的时间找到被压埋人员,研究先进的、快速的灾后救助生命探测技术和设备,尤其是以声波/振动方法进行快速搜索具有十分重要的意义。

    目前,世界各国都在大力研究和开发生命探测与定位技术和设备。我国在高新生命探测与定位技术和设备的研制方面已进行了一定的工作,开发了一些产品,但生产方面还较为落后,还未形成系列。现在,已经有相关研发部门在进行多通道的声波/振动探测仪的研究。多通道声/振探生仪需要预先对搜索区域安装相关设备,用于对被困人员的精确定位,使用和安装的周期比较长,设备成本较高、体积大、搜索速度较慢。而单通道声/振探生仪体积小,成本低,便于救援人员随身携带。在多通道声/振探生仪等系统救援设备使用之前,先用单通道声/振探生仪探测某区域是否有生命存在,确定有生命存在的区域,再使用多通道声/振探生仪等系统救援设备进行准确、系统的救援,这样可以大大提高救援速度。

    以监听地下声/振信号为主的单通道声/振探生仪在我国自主开发研制的生命探测与定位设备中尚属空白领域。文中介绍的单通道便携式声波/振动探生仪是一种由高灵敏度重力加速度传感器和高精度的微弱信号放大器构成的实用设备,体积小,功耗低,携带方便,操作简单,适合各种环境条件下的搜救工作。

1　系统设计思想

    单通道便携式声波/振动探生仪由重力加速度传感器和模拟板组成。系统框图如图1所示。其中,重力加速度传感器体积小,可作探头伸入废墟缝隙,采集信号。它通过可伸长的杆式连接体将电缆和实验板相连接,实验板将信号进行放大、滤波,再送入监听耳机,由救援人员监听被困者发出的各种声音。

    单通道便携式声/振探生仪的设计简单,无需软件调试,仅靠硬件便能达到预期的功能,便于携带,使用灵活,特别适合单人使用。