Nøgleproblemet med individuelle termiske billedbehandlere som en del af instrumenterings- og observationskomplekset er de strenge krav til vægt og dimensioner. Det er umuligt at placere et system til afkøling af matricen med flydende nitrogen, så der skal kigges efter nye tekniske løsninger. Og hvorfor gider at indhegne det mest komplicerede og dyre termiske billedkamera, hvis der allerede findes fremragende infrarøde nattesyn -enheder til individuelle håndvåben? Pointen er i at camouflere fjenden, røg, atmosfærisk nedbør og lysinterferens, alt dette reducerer dramatisk effektiviteten af nattesyn-enheder, selv med tredje generations elektro-optiske omformere. Produktet fra Novosibirsk Central Design Bureau "Tochpribor" under indekset 1PN116 er netop designet til at fungere under sådanne forhold og er en old-school repræsentant for enheder til påvisning af infrarød stråling af objekter på slagmarken.
1PN116 termisk billedsyn med sit skarpe syn ser alt på størrelse med en person og hvad der er varmere end den naturlige baggrund 1200 meter foran. Enheden har en betydelig masse (3, 3 kg), og derfor er den hovedsageligt placeret på SVD, maskingeværer "Pecheneg" og "Kord". Et uafkølet mikrobolometer med en matrix på 320x240 pixels bruges som en "nethinde". Lad os se nærmere på tricksne ved uafkølet termisk billeddannelse.
[centrum]
Denne teknik er allerede tredje generation, som har fundamentale forskelle fra de tidligere i mangel af et komplekst og ikke altid pålideligt optisk-mekanisk scanningssystem. I denne generation er termiske billedoptagere baseret på Focal Plate Area (FPA) solid-state array-modtagere, der er monteret umiddelbart bag linseplanet. "Kemien" for termisk vision i sådanne gadgets er i overvejende flertal af tilfælde baseret på resistive lag af vanadiumoxider VOx eller amorft silicium α-Si. Men der er også undtagelser, hvor fotodetektorer eller "hjerter" af termiske billeddannere er baseret på PbSe, pyroelektriske fotodetektorarrays eller matricer baseret på CdHgTe -forbindelser udstyret med termoelektrisk køling. Det er interessant, at sådan køling oftest ikke bruges til det tilsigtede formål, men kun giver termisk stabilitet under variable miljøforhold. Mikrobolometre fra VOx- eller α-Si-serien registrerer ændringer i elektrisk modstand under påvirkning af temperatur, som tilhører det grundlæggende funktionsprincip for et termisk billedbehandler. Hver sådan solid-state sensor indeholder en signalforbehandlingschip, der konverterer modstanden til udgangsspænding og kompenserer for baggrundsstrålingen. Et vigtigt krav for et mikrobolometer er arbejde i et vakuum og "varmegennemsigtig" germaniumoptik, hvilket alvorligt komplicerer arbejdet hos både designere og producenter. Og selve sensoren skal have et pålideligt substrat med inklusioner af germanium eller galliumarsenid. For at forstå alle forviklingerne ved mikrobolometerets arbejde skal det bemærkes, at udsving i krystallens temperatur med 0, 1 K fører til en lille ændring i modstand med 0, 03%, som skal spores. Alt andet lige har amorft silicium nogle fordele i forhold til vanadiumoxider - krystalgitterets ensartethed og høj følsomhed. Dette gør billedet for brugeren mere kontrast og mindre tilbøjelig til støj sammenlignet med en lignende teknik på VOx. Hver pixel af mikrobolometeret er unik på sin egen måde - den har sin egen, lidt forskellig fra sine modparter, forstærkning og forskydning, som påvirker det endelige billede. Ved at øge antallet af pixels, reducere tonehøjden mellem dem (op til 9-12 mikron) og miniaturisere dem, forsøger designere blandt andet at reducere støjniveauet i billedet. "Dårlige" eller defekte pixels er et alvorligt problem i fremstillingen af mikrobolometer, hvilket tvinger ingeniører til at udvikle softwaremekanismer til at fjerne hvide eller sorte prikker på skærmen og flimrende partikler. Dette organiseres normalt ved hjælp af interpolation, det vil sige, at det udgående signal fra den "ødelagte" pixel erstattes med et derivat fra naboernes værdi. Matrixens vigtigste parameter er NETD -værdien (Noise Equivalent Temperature Difference) eller temperaturen, ved hvilken mikrobolometeret adskiller signalet fra støjen. Sensoren skal selvfølgelig være hurtig, så den næste parameter er tidskonstanten eller den hastighed, hvormed billedbehandleren reagerer på ændringer i temperaturen. Fyldfaktoren eller fyldningsfaktoren er en matrixkarakteristik, der afspejler graden af fyldning af mikrobolometeret med følsomme elementer, jo større det er, jo bedre er billedet set af operatøren. Hi -tech matricer kan prale af 90% dækning af matrixen med antallet af pixels, der når 1 million. Brugeren kan observere slagmarken i to versioner - monokrom og farvepalet. Militære og sikkerhedsprodukter genererer normalt et monokromt billede, da klarheden i fjendens figurer og hans udstyr er meget højere end farveversionen.
Amerikanske forskeres udvikling vedrørende brugen af grafen som en infrarød sensor ser lovende ud. De forsøger at introducere dette 2D -materiale overalt, og nu er turen kommet til termoteknologi. I betragtning af at 70-80% af omkostningerne ved et ikke-afkølet termisk billedbehandler består af et mikrobolometer og germaniumoptik, er ideen om at oprette grafen-termoelektriske sensorer meget fristende. Ifølge amerikanerne er et lag af relativt billig grafen på et siliciumnitrid -substrat nok, og prototypen får allerede mulighed for at skelne en person ved stuetemperatur.
Både i udlandet og i Rusland er der meget opmærksomhed på udviklingen i forbindelse med athermalisering af de optiske systemer af termiske billedbehandlere, det vil sige modstand mod ekstreme omgivelsestemperaturer. Linser bruges af chalcogenidmaterialer - GeAsSe og GaSbSe, hvor strålernes brydningsindeks afhænger meget af temperaturen. LPT og Murata Manufacturing har udviklet en metode til fremstilling af sådanne linser ved varmpressning efterfulgt af diamantdrejning af asfæriske og hybridlinser. I Rusland er en af de få producenter af athermal linser JSC NPO GIPO - State Institute of Applied Optics, som er en del af Shvabe -bedriften. Linsematerialet er iltfrit glas, zink og germanium selenider, og sagen er lavet af højstyrket aluminiumslegering, som i sidste ende garanterer ingen forvrængning i området fra -400C til + 500C.
I Rusland, ud over den nævnte 1PN116 fra FSUE TsKB Tochpribor (eller "Shvabe-enheder"), et meget lettere termisk billedsyn "Shahin" (JSC TsNII "Cyclone"), opkaldt efter "årvågenhed" til ære for de rovdyr af falk, kendetegnet ved den franske Ulisse-matrix med 160x120 pixel (eller 640x480) og et genkendelsesområde på et højt tal på 400-500 meter. I de seneste generationer blev det importerede mikrobolometer erstattet af en indenlandsk model.
Yderligere på listen: PT3 termisk billeddannelse fra Novosibirsk "Shvabe - Defense and Defense" med en matrixopløsning på 640x480 elementer, der vejer 0, 69 kg og, som er blevet "guldstandarden", et detekteringsområde for et væksttal på 1200 m. Pixelhøjden for dette syn er ikke en fremragende indikator og er 25 mikron, hvilket danner en beskeden endelig billedopløsning. Forresten organiserede bedriften produktionen af et jagtsyn baseret på et militært design under koden PTZ-02. En anden repræsentant for den indenlandske designskole er Alfa TIGER termisk billeddannelse fra Shvabe-Photopribor-divisionen, der synes at være en monopolist, med en mikrobolometrisk modtager i området 7-14 mikrometer med en opløsning på 384x288 pixels. I "TIGRA" arbejder operatøren med et monokromatisk OLED -mikrodisplay på 800x600 pixels, hvoraf 768x576 er forbeholdt visning af et termisk billede. En vigtig forskel fra de tidlige modeller af russiske termiske billeddannelsesmuligheder er den øgede driftstid med 30 minutter - nu kan du kæmpe i det infrarøde område i 4,5 timer. Dens ændring "Alpha-PT-5" har en sjælden PbSe fotodetektor med elektrisk termisk stabilisering. Det universelle sigt PT-1 fra NPO NPZ er i stand til at kombinere med mange typer håndvåben på grund af en særlig holder og hukommelse, hvor ballistik og trådkors er programmeret til en lang række våben. Ved at klemme syneøjestykket med øjenmusklerne tændes mikrodisplayet og slukke det - det er den slags energibesparelsessystem, der er implementeret i PT -1. Amerikanske mikrobolometre er installeret på termisk billeddannelsesenhed til målretning og observation af "Granite-E" fra ISPC "Spectrum". Teknikken med "vidpolar" vision præsenteres af virksomheden med det lange navn NF IPP SB RAS "KTP PM" under indekset TB-4-50 og har et synsfelt på 18 grader med 13,6 grader.
I øvrigt tilbyder virksomheden en række tre standardstørrelser af termiske billeddannelser TB-4, TB-4-50 og TB-4-100, udstyret med en moderne mikroprocessor til billedbehandling baseret på HPRSC-arkitekturen (High Performance Reconfigurable Super computing). En separat retning er de nye Mowgli-2M termiske billeddannelser under 1PN97M-indekset, installeret på Strela-2M, Strela-3, Igla-1, Igla, Igla-S type MANPADS-familien og den nyeste Verba . De udvikler og samler seværdigheder ved St. Petersburg LOMO, og de adskiller sig naturligvis med en enorm detekteringsafstand på 6000 m. Et alternativ til Mowgli kan være TV / S-02-seværdigheder fra BELOMO-virksomheden fra nærlandet, designet til tunge håndvåben - store kalibergeværer, granatkastere og faktisk MANPADS. Med en masse på ikke mere end 2 kg viser det hviderussiske syn en imponerende rækkevidde af menneskelig detektion på 2000 meter og genkendelse af 1300 meter.
I denne del af "Thermal Imaging Chronicles" talte vi om nogle indenlandske termiske billeddannelse individuelle seværdigheder og deres kolleger fra det nærmeste udland. Forude er udenlandske analoger, tanktermiske billeddannere samt individuelle observations- og rekognoseringsanordninger.
