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人体红外传感器在救援方面的使用

4名地勘队员在哀牢山原始森林失联8天后,20211122日晚,配备人体红外传感器的无人机发现4具尸体。发现失踪人员还有一天半的剩余口粮,推测可能早在8天前(1114)就遇难了。

有朋友问,人死后不是冷吗,和环境温度一样?为什么他们的尸体还显示在镜头上?

借此机会回答这个问题,我们来谈谈温度、热量、红外和热成像仪都是什么。

自从2020年初新冠肺炎病毒在全球传播以来,我们对人体红外传感器不再陌生。比如我们把红外测温仪举到额头或手腕上,就能快速判断一个人是否发烧。这比之前把水银体温计放在嘴里,夹在腋下方便很多。

正常情况下,正常体温在37左右,超过38则判定为发热。但是如果一个人死了,他体内的所有器官都会停止工作,血液也会停止流动,他的身体会逐渐冷却到接近周围环境的温度。

有人说死人是冷的,没有温度,这不是真的。宇宙万物都有温度,这是由物质的性质决定的。物理学家称-273.15绝对零度,但事实上,我们还没有发现任何达到如此低温的东西。换句话说,没有温度就没有物质,只有物体的温度是高是低,没有没有温度这种东西。

为什么物体会有温度?宇宙中的所有物体都是由分子和原子等微观粒子组成的。粒子不是固定的。事实上,它们总是在振动。在运动过程中,粒子不断向外释放能量(光子),使物体产生热量。振动的频率和振幅越高,释放的能量越高,温度越高。粒子振动越慢,温度越低。宇宙中没有不振动的微观粒子,所以没有绝对零度。

有朋友会问,既然所有物体都会向外释放光子,为什么晚上看不到手指,在黑暗中什么也看不到?这个问题问得好!同时,你可以尝试:闭上眼睛,慢慢靠近一个热水壶。你会被烧伤吗?大概不会,因为越来越近,你会觉得危险——你的手越来越热——水壶在向外辐射光子,物理学家称之为黑体辐射,也叫热辐射。

环境温度范围内的黑体辐射基本上是红外光。人眼只能看到可见光,对红外光不敏感。此时,需要一个红外传感器。

最早的红外探测器(热电偶)发明于1829年。1901年,兰利发明的探测器可以探测400米外奶牛的体温,灵敏度为0.00001,但此时红外探测器无法显示图像。实用的热成像相机直到1970年以后才被开发出来。

热电偶可以轻松感知温度变化,但不同能量的光子很难准确落到传感器的相应位置并形成图像。相比之下,高分辨率红外图像很难快速获取,因此到目前为止,高灵敏度热像仪是发达国家出口限制严格的敏感器件。

热成像相机的主要指标是分辨率、温度灵敏度和测量精度。其他指标包括温度范围、视野等。

分辨率越高,检测到的图像越安全,比如哀牢山,这里森林茂密,海拔落差高达1000米。如果分辨率不够,无人机飞得高看不清山谷的画面,飞得低容易撞山,这绝对是不可能的。

不同的物体产生不同的热量,高灵敏度的摄像头可以分辨20mk甚至10mk(0.02~0.01)的温度变化,从而获得更丰富的图像,有助于判断物体的形状和特征。为了达到高灵敏度,探测器需要尽量减少自身热辐射以避免干扰,这就需要使用液氮将传感器降低到-173以下。因为红外线不能穿透玻璃,所以高灵敏度人体红外传感器的镜头是由特殊材料制成的,非常昂贵。

即使死亡几个小时后,尸体的温度仍然会与野外环境的温度不同,因为构成人体细胞的分子与树木和土壤的分子不同,它们的热量也会不同。虽然差别只有零点几摄氏度,但仍然可以通过高灵敏度的热成像相机来区分。

死后的一天,身体的温度开始上升。这是因为人体内的细菌开始分解细胞,在这个过程中产生热量,导致身体发热。如果周围有食腐动物,几天后,这些昆虫分解时也会产生热量,这将使身体迅速升温。所以几天内用人体红外传感器更容易找到受害者。

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