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太赫兹安检仪:借你“一双慧眼”让违禁品无所遁形

   2021-03-17 430
核心提示:微观世界的运行,在我们视线之外;但它走进应用领域后给我们带来的便利,却是可感的。这也是科技的神奇之处。今年2月份,无接触

微观世界的运行,在我们视线之外;但它走进应用领域后给我们带来的便利,却是可感的。这也是科技的神奇之处。今年2月份,无接触测温安检一体机在合肥地铁一亮相就引发关注。这种无接触测温安检一体机看起来貌不惊人,但它同时具备太赫兹安检、红外测温功能,仅需被检人员正常步行通过安检区域,即可完成安检及测温,所有违禁品在它面前无所遁形,实现全过程“无接触”。

据悉,这种神奇的仪器,就来自于合肥高新区一家企业。太赫兹,这个有点拗口的名词是什么?它有哪些神奇之处?它是怎么“隔空”揪出那些“违禁品”的?未来,太赫兹还可以在哪些领域大显身手?……针对这些读者关心的问题,日前,记者前往这家企业,采访了技术专家涂昊博士,将这些问号一一拉直。

大众吐槽

安检如何不再贴身进行

今年疫情以来,安检除了金属扫棒、安检门、手检之外,在安检之前加入了人工“测温”,也是近距离贴身。有人表示,这样的安检方式还存在一定交叉感染风险。此外,传统安检的效率问题,也一直饱受诟病。据统计,全人工安检可能每小时只能安检300人左右,而且安检人员工作量和体能消耗是非常大。如果在一些人流量比较大的地方,比如地铁、高铁这样的场景,可能会出现聚集拥堵的情况。

在一些重要节点,总是可以凸显科技的力量。这些传统安检方式正在面对的问题,让无接触测温安检一体机的出现适逢其时。据悉,无接触测温安检一体机除了安检测温过程不需要人员接触,此外速度还而非常快——每个小时可以安检测温1500人左右,不仅把安检人员从繁重的劳动中解放了出来,还有效降低交叉感染的发生。

专家介绍

太赫兹波到底是什么

那么,什么是太赫兹?太赫兹安检仪有什么硬件在支撑,可以对违禁品做到察微析疑?它的大致工作原理是什么?

涂昊博士介绍,太赫兹是一种电磁波,在我们生活中,我们肉眼可以看到的红橙黄绿青蓝紫等可见光也是一种电磁波。其实,电磁波是个大家族,从频率由低到高可以大致分为无线电波、微波、太赫兹、红外线、可见光、紫外线、X射线。而在上世纪80年代以前,科学家一直难以获得频率在0.1到10太赫兹之间的电磁波,即太赫兹波,一度形成了神秘的“太赫兹空隙”。上世纪末,经过科学家的不懈努力,在太赫兹波的产生、传输和探测等技术方面都有很大的发展,“太赫兹空隙”也逐渐得到填补。

2004年,美国政府将太赫兹技术评为“改变未来世界的十大技术”之一,也投入很多的资金和研发力量,进行太赫兹组件和系统的研发。2005年,日本政府也是将太赫兹技术列为“国家支柱十大重点战略技术” 之首。我国在2005和2014年专门召开了“香山科技会议” ,制定了太赫兹技术的发展蓝图。

走向应用

让常规违禁品无所遁形

太赫兹作为电磁波大家族的一员,它从理论走到生活应用中,离不开整个技术的进步,科学研究的发展。

近年来,国内很多高校做了相关研发创新工作、基础性的研究,为后期做了很好的铺垫。中国电科集团旗下的13所和55所自主研发的太赫兹芯片对我国的太赫兹技术突破起到了很大作用。

该公司率先将太赫兹技术进行了商业转化,打造出产品,并形成了批量市场订单,这样也进一步拉动了上游元器件发展,带动了整个产业的蓬勃发展。

涂昊介绍,具体到安检仪来说,其工作原理是这样的。太赫兹波具有很强的穿透性,我们人体也会产生这种太赫兹波,并向外辐射。太赫兹人体安检仪被动接受人体散发出来的太赫兹波,利用人体表物品对太赫兹波的遮挡,经处理转换后,形成人体的二维太赫兹强度图。当人所穿衣物中隐藏物品时,因为物品对太赫兹波不同程度的吸收和阻拦,使得二维强度图中对应物品所在的位置和人体背景之间产生强度的对比,来判断可疑物品的形状和位置。基于这个原理,再结合人工智能算法,除金属以外,一些非金属,比如液体、胶体、粉末、陶瓷,这些常规的违禁品在太赫兹安检仪扫描下,都无处遁形。


此外,根据应用场景不同,公司还研发出另一款车载移动式安全检查站,它是一个高度集成的安检方舱。这个方舱,可以装上车子随意移动。在临时有安检需要的地方,将车开过来直接卸下方舱,展开作业;工作结束,装上车子拉走。非常灵活,减少了很多场地搭建的问题。

隐私保护

安检仪不会看到“不该看的”

在博微太赫兹公司工作人员的带领下,记者走进了公司的实验室。实验室里,有多种安检仪,尽管形态各异,但一个个身手不凡。

在工作人员的引导下,记者走进了一间屋子形状的设备。3秒钟,记者的扫描图像就显示在一旁的大屏幕上,包括口袋里的手机和钥匙轮廓都一一自动做了标记。技术人员告诉记者,这是一台主动式毫米波人体安检设备,分辨率更高,可以发现几毫米大小的违禁物品,未来主要用于民航领域。

太赫兹安检仪可以穿透衣物,发现违禁品,但是否也看到了“不该”看到的东西,对于这种分辨率更高的设备,被安检人在它面前几乎是纤毫毕现。那么,如何保护被安检人的隐私呢?面对记者的疑惑,技术人员解释:被动式太赫兹安检仪的分辨率目前最高可做到1.5cm左右,成像主要是二维平面图像,显示的只是人体的轮廓,隐私部位是看不到的。而分辨率更高的毫米波人体安检设备,不显示具体成像效果,只显示人偶效果图及可疑物品所在位置。所以,完全不要担心被检人员的隐私泄露问题。

未来延伸

太赫兹还将走得更远

目前,太赫兹安检已被广泛应用于地铁、检查站、海关、医院,还有一些大型活动场馆。很显然,功能强大的太赫兹还应能走得更远。在科学家的手里,太赫兹的应用场景还在开拓中。

涂昊介绍,由于太赫兹波对水分子非常敏感,科学家设想,是否可以通过该技术研究皮肤中的水化程度将其应用于一些病理组织的检测。目前,国内还处在研究的状态。此外,利用太赫兹对大部分非金属、非极性材料有较好穿透力可以进行无损检测。

关于无损检测曾有一个比较典型的案例。2003年,美国哥伦比亚号航天飞机因外置燃料箱的泡沫隔离层出现缺陷导致爆炸。后期,在该起事故调查中,太赫兹时域光谱技术成功检测出燃料箱隔热泡沫的预埋缺陷。

此外,涂昊介绍,我们手机信号搭载的信号波也是电磁波家族的成员。未来,移动通信技术永远是朝着更多的频谱、更高的频段扩展,从1G到5G,都是这样过来的。5G通信所规划的频段中就有一部分落在了毫米波频段,毫米波比微波频段高,太赫兹比毫米波频段高,频段越高带宽越宽。专家预测,在可预见的未来,6G也必将走入我们的生活。6G网络是5G网络之后的延伸,很有可能从毫米波频段扩展到太赫兹波频段,如果按照太赫兹波段、频率和波长来算,6G网络下载速度可能达每秒100Gbps。而目前所已知和应用的太赫兹技术部分只是较小的部分,很多领域都在进行广泛的研究,也已经有一些领域产生了一些工业化的成果。

可预期的是,太赫兹未来必将会在很多方面给大家的生活带来改变。(来源:合肥高新发布)

 
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