Die belangrikste probleem van individuele termiese beelders as deel van die instrumentasie- en waarnemingskompleks is die streng vereistes vir gewig en afmetings. Dit is onmoontlik om 'n stelsel vir die afkoeling van die matriks met vloeibare stikstof te plaas, daarom moet nuwe ingenieursoplossings gesoek word. En waarom die moeite om die mees ingewikkelde en duurste termiese beeldmateriaal in te sluit, as daar reeds uitstekende infrarooi nagvisie -toestelle vir individuele handwapens is? Die punt is om die vyand, rook, atmosferiese neerslag en ligstoornisse te kamoefleer, dit alles verminder die doeltreffendheid van nagvisie-toestelle dramaties, selfs met elektro-optiese omsetters van die derde generasie. Die produk van die Novosibirsk Central Design Bureau "Tochpribor" onder die indeks 1PN116 is net ontwerp om in sulke omstandighede te werk en is 'n outydse verteenwoordiger van toestelle vir die opsporing van infrarooi straling van voorwerpe op die slagveld.
Die 1PN116 termiese beeldsignaal met sy skerp sig sien alles so groot soos 'n persoon en wat warmer is as die natuurlike agtergrond 1200 meter voor. Die toestel het 'n aansienlike massa (3, 3 kg), en daarom word dit hoofsaaklik op die SVD, masjiengewere "Pecheneg" en "Kord" geplaas. 'N Ongekoelde mikrobolometer met 'n matriks van 320x240 pixels word as 'n "retina" gebruik. Kom ons kyk na die truuks van ongekoelde termiese beelding van naderby.
[middel]
Hierdie tegniek is reeds die derde generasie, wat fundamentele verskille met die vorige het in die afwesigheid van 'n komplekse en nie altyd betroubare optiese-meganiese skanderingstelsel nie. In hierdie generasie is termiese beeldvormers gebaseer op Focal Plate Area (FPA) solid-state array ontvangers, wat onmiddellik agter die lensvlak aangebring is. Die "chemie" van termiese visie in sulke toestelle is in die oorgrote meerderheid van die gevalle gebaseer op weerstandbiedende lae vanadiumoksiede VOx of amorfe silikon α-Si. Maar daar is ook uitsonderings waarin fotodetektore of "harte" van termiese beelders gebaseer is op PbSe, pyro -elektriese fotodetektor -skikkings, of matrikse gebaseer op CdHgTe -verbindings, toegerus met termo -elektriese verkoeling. Dit is interessant dat sulke verkoeling meestal nie vir die beoogde doel gebruik word nie, maar slegs termiese stabiliteit bied onder veranderlike omgewingstoestande. Mikrobolometers uit die VOx- of α-Si-reeks registreer veranderinge in elektriese weerstand onder die invloed van temperatuur, wat tot die basiese beginsel van werking van 'n termiese beeldvormer behoort. Elke sodanige vastestaat-sensor bevat 'n seinvoorbewerkingsskyfie wat die weerstand na uitsetspanning omskakel en vergoed vir die agtergrondstraling. 'N Belangrike vereiste vir 'n mikrobolometer is werk in 'n vakuum en' hitte-deursigtige 'germaniumoptika, wat die werk van ontwerpers en vervaardigers ernstig bemoeilik. En die sensor self moet 'n betroubare substraat hê met insluitings van germanium of galliumarsenied. Om al die ingewikkeldhede van die mikrobolometer se werk te verstaan, moet op gelet word dat skommelinge in die temperatuur van die kristal met 0, 1 K lei tot 'n klein verandering in weerstand met 0, 03%, wat gevolg moet word. Alles anders, amorfe silikon het 'n paar voordele bo vanadiumoksiede - die eenvormigheid van die kristalrooster en hoë sensitiwiteit. Dit maak die beeld vir die gebruiker meer kontras en minder geneig tot geraas, in vergelyking met 'n soortgelyke tegniek op VOx. Elke pixel van die mikrobolometer is uniek op sy eie manier - dit het sy eie, effens anders as sy eweknieë, wins en verrekening, wat die finale beeld beïnvloed. Deur die aantal pixels te vergroot, die toonhoogte tussen hulle (tot 9-12 mikron) te verminder en dit te minimaliseer, probeer ontwerpers onder meer om die geraasvlak in die beeld te verminder. 'Slegte' of gebrekkige pixels is 'n ernstige probleem in die vervaardiging van mikrobolometers, wat ingenieurs dwing om sagtewaremeganismes te ontwikkel om wit of swart kolletjies op die skerm en flikkerende deeltjies uit te skakel. Dit word gewoonlik georganiseer met behulp van interpolasie, dit wil sê, die uitgaande sein van die 'gebroke' pixel word vervang met 'n afgeleide uit die waarde van die bure. Die belangrikste parameter van die matriks is die NETD (Noise Equivalent Temperature Difference) waarde of die temperatuur waarteen die mikrobolometer die sein van die geraas onderskei. Die sensor moet natuurlik vinnig wees, dus die volgende parameter is die tydskonstante of die tempo waarteen die beeldmaker reageer op temperatuurveranderinge. Die vulfaktor of vulfaktor is 'n matrikseienskappe wat die vlak van die mikrobolometer met sensitiewe elemente weerspieël, hoe groter dit is, hoe beter word die beeld deur die operateur gesien. Hi -tech matrikse kan spog met 'n dekking van 90% van die matriks met 'n aantal pixels wat 1 miljoen bereik. Die gebruiker kan die slagveld in twee weergawes waarneem - monochroom en kleurpalet. Militêre en veiligheidsprodukte genereer gewoonlik 'n monochrome beeld, aangesien die duidelikheid van die vyand se figure en sy toerusting baie hoër is as die kleurweergawe.
Die ontwikkelinge van Amerikaanse wetenskaplikes rakende die gebruik van grafeen as 'n infrarooi sensor lyk belowend. Hulle probeer hierdie 2D -materiaal oral bekendstel, en nou het die beurt gekom na termiese beeldtegnologieë. Aangesien 70-80% van die koste van 'n ongekoelde termiese beeldvormer bestaan uit 'n mikrobolometer en germaniumoptika, is die idee om grafeen-termo-elektriese sensors te skep, baie aanloklik. Volgens die Amerikaners is een laag relatief goedkoop grafeen op 'n silikonnitried substraat genoeg, en die prototipe kry reeds die vermoë om 'n persoon by kamertemperatuur te onderskei.
Sowel in die buiteland as in Rusland word baie aandag geskenk aan ontwikkelings wat verband hou met athermalisering van die optiese stelsels van termiese beelders, dit wil sê weerstand teen uiterstes van die omgewingstemperatuur. Lense word gebruik uit chalcogeniedmateriaal - GeAsSe en GaSbSe, waarin die brekingsindekse van die strale min van temperatuur afhang. LPT en Murata Manufacturing het 'n metode ontwikkel om sulke lense te vervaardig deur warm te druk, gevolg deur diamantdraai van asferiese en hibriede lense. In Rusland is JSC NPO GIPO - State Institute of Applied Optics, een van die min vervaardigers van atermale lense, wat deel uitmaak van die Shvabe -onderneming. Die lensmateriaal is suurstofvry glas, sink en germanium selenides, en die omhulsel is gemaak van 'n hoë sterkte aluminiumlegering, wat uiteindelik geen vervorming in die reeks van -400C tot + 500C waarborg nie.
In Rusland, benewens die genoemde 1PN116 van FSUE TsKB Tochpribor (of "Shvabe-toestelle"), 'n veel ligter termiese beeldsignaal "Shahin" (RDK TsNII "Sikloon"), vernoem na "waaksaamheid" ter ere van die roofdiere van valk, gekenmerk deur die Franse Ulisse-matriks met 160x120 pixels (of 640x480) en 'n herkenningsbereik van 'n lang figuur van 400-500 meter. In die jongste generasies is die ingevoerde mikrobolometer vervang deur 'n huishoudelike model.
Verder op die lys: PT3 -termiese beeldsignaal van Novosibirsk "Shvabe - Defense and Defense" met 'n matriksresolusie van 640x480 elemente, met 'n gewig van 0, 69 kg en, wat die "goue standaard" geword het, 'n opsporingsbereik van 'n groeisyfer van 1200 m. Die pixelafstand van hierdie gesig is nie 'n uitstekende aanwyser nie en is 25 mikron, wat 'n beskeie finale beeldresolusie vorm. Terloops, die onderneming het die produksie van 'n jaggesig op grond van 'n militêre ontwerp gereël onder die kode PTZ-02. 'N Ander verteenwoordiger van die binnelandse ontwerpskool is die Alfa TIGER termiese beeldsignaal van die Shvabe-Photopribor-afdeling, wat blykbaar 'n monopolis is, met 'n mikrobolometriese ontvanger van 7-14 mikron met 'n resolusie van 384x288 pixels. In "TIGRA" werk die operateur met 'n monochromatiese OLED -mikroskerm van 800x600 pixels, waarvan 768x576 gereserveer is vir die vertoon van 'n termiese beeld. 'N Belangrike verskil van die vroeë modelle van Russiese termiese beeldmateriaal is die verlengde werktyd met 30 minute - nou kan u 4,5 uur in die infrarooi reeks veg. Die wysiging "Alpha-PT-5" het 'n seldsame PbSe-fotodetektor met elektriese termiese stabilisering. Die universele sig PT-1 van NPO NPZ is in staat om te kombineer met baie soorte handwapens as gevolg van 'n spesiale houer en geheue, waarin ballistiek en retikel geprogrammeer is vir 'n wye reeks wapens. Deur die oogoog met die spiere van die oog te druk, word die mikrodisplay aangeskakel en dit word afgeskakel - dit is die soort energiebesparingsstelsel wat in die PT -1 geïmplementeer word. Amerikaanse mikrobolometers is geïnstalleer op die termiese beeldapparaat vir die rig en waarneming van "Granite-E" van ISPC "Spectrum". Die tegniek met 'wye-polêre' visie word aangebied deur die onderneming met die lang naam NF IPP SB RAS "KTP PM" onder die indeks TB-4-50 en het 'n gesigsveld van 18 grade met 13,6 grade.
Terloops, die onderneming bied 'n reeks van drie standaardgroottes termiese beeldmerke TB-4, TB-4-50 en TB-4-100, toegerus met 'n moderne mikroverwerker vir beeldverwerking gebaseer op die HPRSC-argitektuur (High Performance Reconfigurable Super rekenaar). 'N Afsonderlike rigting is die nuwe besienswaardighede van Mowgli-2M onder die 1PN97M-indeks, geïnstalleer op die Strela-2M, Strela-3, Igla-1, Igla, Igla-S tipe MANPADS-familie en die nuutste Verba . Hulle ontwikkel en vergader toerisme-aantreklikhede by die St. Petersburg LOMO en hulle verskil natuurlik deur 'n groot opsporingsreeks van 6000 m. swaar handwapens - gewere met groot kaliber, granaatwerpers en in werklikheid MANPADS. Met 'n massa van nie meer as 2 kg nie, toon die Wit -Russiese gesig 'n indrukwekkende omvang van menslike opsporing van 2000 meter en herkenning van 1300 meter.
In hierdie deel van die 'Thermal Imaging Chronicles' het ons gepraat oor 'n paar plaaslike termiese beelding individuele besienswaardighede en hul eweknieë uit die nabye buiteland. Voorland is buitelandse analoë, tenk -termiese beelders, sowel as individuele waarnemings- en verkenningstoestelle.
