Multisim生命探测雷达超低频微弱信号检测电路设计(2)
1．1 研究背景及意义
近些年来，随着各种自然灾害、事故和恐怖事件的频繁发生，对受困人员的营救能力越来越受到广泛的关注，生命参数探测技术也由此出现，所谓生命信号探测技术，是指利用某种方法来检测人体的生命体征信息（如心跳、呼吸等）的技术，这些生命体征信息经过一定的接收转换，变换为可以直观显现的特征信号。
随着科技的发展，各种探测技术层出不穷，主要分为接触式探测和非接触式探测，接触式探测的准确度较高，但对于一些特殊的场合不适用，例如：不能用于探测大面积烧伤病人的生理信息，对于掩埋在废墟下的人员，因设备不能直接接触人体而无法检测；相比之下，非接触探测方式利用其具有可穿透性的特征，可以在不接触人体的情况下进行探测，故这种方法更加适用于复杂的工作环境，且使用更加方便。目前采用的非接触探测方式有声波探测法、红外线探测法、光学探测法等，这些方法的优点是运用简单，但是对周围环境的声音、温度、亮度等要求较高，因此在实际检测中可能存在的误差较大，例如：光学探测法在夜晚使用探测难度较高，在环境嘈杂的地方声波探测法受到的干扰较大。相比上述方法，雷达式生命探测仪的抗干扰性更强，它是由雷达天线定向地发射电磁波，该电磁波可以穿透衣服、墙砖废墟等，与人体接触后反射并产生相应变化，这种变化受人体心跳、呼吸等活动的影响。回波信号被接收器接收，经过滤除噪声干扰，得到所需有用信号经计算机软件分析处理， 在显示屏显示。为了判断是否有生命个体存在，可以利用该雷达在不同时间段对目标区域进行探测并对回波信号进行处理比较。
目前国内对于生命探测雷达的研究主要都还处在实验室阶段，只有第四军医大学已经研制出实体机并曾应用于各类废墟救援中，但体积较大，不易使用。因此，未来的生命探测系统主要朝着体积小型化、使用便携式和功能多样化的方向发展，以满足各种应用场合的需要。
1．2 生命信号检测国内外研究现状
1．3 论文研究的主要内容及意义
本文研究设计了生命探测雷达超低频微弱信号检测电路，针对检测过程中可能出现的各类杂波干扰，如背景障碍物反射的强干扰信号，人体抖动、空气波动等带来的干扰，以及电路本身所产生的噪声信号等，同时考虑到有用信号本身比较微弱，设计了由吹冰部分电路组成的微弱信号调理电路，并且通过Multisim软件对其进行仿真。主要分为以下几部分：
第一部分：阐述了雷达式生命探测仪的研究背景和意义，对比了接触式探测仪和非接触式探测仪的优缺点，以及雷达式探测仪应用的广泛性和优越性。随后分别从去噪、滤波、放大三个方面介绍了生命探测检测电路的国内外研究现状，以及实际电路设计中滤波器和放大器的选择。最后介绍了在课题研究中使用到的仿真开发工具Multisim和Altium Designer。
第二部分：介绍了生命探测雷达检测的基本原理，同时详细研究了生命信号的基本特征，包括其微弱性、易受干扰性和频率很低等特性，最后从环境背景、人体运动和检测设备三个方面分析了在生命信号检测过程中可能存在的各类噪声干扰。
第三部分：介绍了基于随机共振和小波变换的检测方法以及微弱信号模拟调理电路的检测原理，并各自分析了三种检测方法的优缺点，最终选择模拟调理电路的检测方法用于进一步的设计。
第四部分：首先对生命信号检测电路的硬件设计方案做了简单的介绍，并绘制框图，其次分别对电路的五大模块进行电路设计，并根据被检测信号特征和电路对放大倍数和带宽的要求，确定了各部分电路的参数，最终通过Multisim软件仿真实现，并通过Altium Designer软件绘制硬件原理图。