Problema cheie a imaginilor termice individuale ca parte a complexului de instrumentare și vizionare este cerințele stricte pentru greutate și dimensiuni. Este imposibil să amplasați un sistem de răcire a matricei cu azot lichid, așa că trebuie căutate noi soluții inginerești. Și de ce să vă deranjați să vă îngrădiți în cel mai complicat și mai scump aparat de termoviziune, dacă există deja dispozitive excelente de vizionare nocturnă în infraroșu pentru brațele mici individuale? Scopul este camuflarea inamicului, fum, precipitații atmosferice și interferențe luminoase, toate acestea reduc dramatic eficiența dispozitivelor de vizionare nocturnă, chiar și cu convertoarele electro-optice de generația a treia. Produsul Biroului Central de Proiectare Novosibirsk „Tochpribor”, sub indexul 1PN116, este doar conceput pentru a funcționa în astfel de condiții și este un reprezentant al vechii școli al dispozitivelor pentru detectarea radiațiilor infraroșii ale obiectelor de pe câmpul de luptă.
Vederea termică 1PN116 cu viziunea sa acerbă vede totul de mărimea unei persoane și ceea ce este mai fierbinte decât fundalul natural la 1200 de metri înainte. Dispozitivul are o masă semnificativă (3, 3 kg) și, prin urmare, este plasat în principal pe SVD, mitraliere "Pecheneg" și "Kord". Un "microbolometru neîncălzit cu o matrice de 320x240 pixeli este folosit ca" retină ". Să aruncăm o privire mai atentă la trucurile imagisticii termice răcite.
[centru]
Această tehnică este deja a treia generație, care are diferențe fundamentale față de cele anterioare în absența unui sistem de scanare optico-mecanic complex și nu întotdeauna fiabil. În această generație, imaginile termice se bazează pe receptoare cu matrice în stare solidă Focal Plate Area (FPA), montate imediat în spatele planului obiectivului. „Chimia” viziunii termice în astfel de dispozitive, în majoritatea covârșitoare a cazurilor, se bazează pe straturi rezistive de oxizi de vanadiu VOx sau siliciu amorf α-Si. Există însă și excepții, în care fotodetectorii sau „inimile” imaginilor termice se bazează pe PbSe, matrici de fotodetectori piroelectrici sau matrice bazate pe compuși CdHgTe, echipați cu răcire termoelectrică. Este interesant faptul că o astfel de răcire nu este de cele mai multe ori folosită în scopul propus, ci asigură doar stabilitate termică în condiții de mediu variabile. Microbolometrele din seria VOx sau α-Si înregistrează modificări ale rezistenței electrice sub influența temperaturii, care aparține principiului de bază al funcționării unui aparat de fotografiat termic. Fiecare astfel de senzor în stare solidă conține un cip de preprocesare a semnalului care convertește rezistența la tensiunea de ieșire și compensează radiația de fundal. O cerință importantă a unui microbolometru este munca în vid și optică de germaniu "transparentă la căldură", ceea ce complică serios munca atât a proiectanților, cât și a producătorilor. Și senzorul în sine trebuie să aibă un substrat de încredere cu incluziuni de germaniu sau arsenidă de galiu. Pentru a înțelege toate complexitățile activității microbolometrului, trebuie remarcat faptul că fluctuațiile temperaturii cristalului cu 0, 1 K duc la o mică modificare a rezistenței cu 0, 03%, care trebuie urmărită. Toate celelalte lucruri fiind egale, siliciul amorf are unele avantaje față de oxizii de vanadiu - uniformitatea rețelei de cristal și sensibilitate ridicată. Acest lucru face ca imaginea pentru utilizator să fie mai contrastantă și mai puțin predispusă la zgomot, în comparație cu o tehnică similară pe VOx. Fiecare pixel al microbolometrului este unic în felul său - are propriul său, ușor diferit de omologii săi, câștig și offset, care afectează imaginea finală. Prin creșterea numărului de pixeli, scăderea tonului dintre ei (până la 9-12 microni) și miniaturizarea acestora, designerii încearcă, printre altele, să reducă nivelul de zgomot din imagine. Pixelii „răi” sau defecți sunt o problemă gravă în fabricarea microbolometrelor, forțând inginerii să dezvolte mecanisme software pentru a elimina punctele albe sau negre de pe ecran și particulele pâlpâitoare. Aceasta este de obicei organizată folosind interpolare, adică semnalul de ieșire de la pixelul "rupt" este înlocuit cu o derivată din valoarea vecinilor. Cel mai important parametru al matricei este valoarea NETD (Noise Equivalent Temperature Difference) sau temperatura la care microbolometrul distinge semnalul de zgomot. Desigur, senzorul trebuie să fie rapid, deci următorul parametru este constanta de timp sau rata la care imagerul reacționează la schimbările de temperatură. Factorul de umplere sau factorul de umplere este o caracteristică a matricei care reflectă nivelul de umplere al microbolometrului cu elemente sensibile, cu cât este mai mare, cu atât imaginea este mai bine văzută de operator. Matricile de înaltă tehnologie se pot lăuda cu o acoperire de 90% a matricei, numărul de pixeli atingând 1 milion. Utilizatorul poate observa câmpul de luptă în două versiuni - monocrom și paleta de culori. Produsele militare și de securitate generează de obicei o imagine monocromă, deoarece claritatea figurilor și echipamentului inamicului este mult mai mare decât versiunea color.
Evoluțiile oamenilor de știință americani cu privire la utilizarea grafenului ca senzor în infraroșu par promițătoare. Încearcă să introducă acest material 2D peste tot, iar acum a venit rândul tehnologiilor de imagistică termică. Având în vedere că 70-80% din costul unui aparat de fotografiat termic fără răcire este alcătuit dintr-un microbolometru și optică de germaniu, ideea de a crea senzori termoelectrici de grafen este foarte tentantă. Potrivit americanilor, un strat de grafen relativ ieftin pe un substrat de nitrură de siliciu este suficient, iar prototipul dobândește deja capacitatea de a distinge o persoană la temperatura camerei.
Atât în străinătate, cât și în Rusia, se acordă o atenție deosebită evoluțiilor legate de atermalizarea sistemelor optice ale aparatelor termice, adică rezistența la temperaturi extreme. Lentilele sunt utilizate din materiale calcogenide - GeAsSe și GaSbSe, în care indicii de refracție ai razelor depind puțin de temperatură. LPT și Murata Manufacturing au dezvoltat o metodă de producere a acestor lentile prin presare la cald, urmată de strunjirea cu diamant a lentilelor asferice și hibride. În Rusia, unul dintre puținii producători de lentile termice este JSC NPO GIPO - Institutul de Stat de Optică Aplicată, care face parte din exploatația Shvabe. Materialul lentilei este sticlă fără oxigen, zinc și selenuri de germaniu, iar carcasa este fabricată din aliaj de aluminiu de înaltă rezistență, care în cele din urmă nu garantează nicio distorsiune în intervalul de la -400C la + 500C.
În Rusia, pe lângă menționatul 1PN116 de la FSUE TsKB Tochpribor (sau „dispozitivele Shvabe”), o viziune termică mult mai ușoară „Shahin” (JSC TsNII „Ciclon”), denumită „vigilență” în cinstea speciilor prădătoare de șoim, caracterizată prin matricea franceză Ulisse cu 160x120 pixeli (sau 640x480) și un interval de recunoaștere a unei cifre înalte de 400-500 de metri. În ultimele generații, microbolometrul importat a fost înlocuit cu un model intern.
Mai departe pe listă: vedere termică PT3 de la Novosibirsk „Shvabe - Apărare și apărare” cu o rezoluție matricială de 640x480 elemente, cântărind 0, 69 kg și, care a devenit „standardul de aur”, o gamă de detectare a unei cifre de creștere de 1200 m. Înălțimea pixelilor acestei vederi nu este un indicator remarcabil și este de 25 microni, ceea ce formează o rezoluție modestă a imaginii finale. Apropo, exploatația a organizat producerea unui obiectiv de vânătoare bazat pe un design militar sub codul PTZ-02. Un alt reprezentant al școlii interne de design este vederea Alfa TIGER pentru imagistica termică din divizia Shvabe-Photopribor, care pare a fi un monopolist, cu un receptor microbolometric în intervalul de 7-14 microni cu o rezoluție de 384x288 pixeli. În „TIGRA” operatorul lucrează cu un microdisplay OLED monocromatic de 800x600 pixeli, dintre care 768x576 sunt rezervate pentru afișarea unei imagini termice. O diferență importantă față de modelele timpurii ale obiectivelor termice rusești este timpul de funcționare mărit cu 30 de minute - acum puteți lupta în domeniul infraroșu timp de 4,5 ore. Modificarea sa "Alpha-PT-5" are un fotodetector PbSe rar cu stabilizare termică electrică. Vederea universală PT-1 de la NPO NPZ este capabilă să se combine cu multe tipuri de arme de calibru mic datorită unei montări și memorii speciale, în care balistica și reticulul sunt programate pentru o gamă largă de arme. Strângerea ochiului ochiului cu mușchii ochiului pornește microdisplay-ul și decuplarea acestuia se oprește - acesta este tipul de sistem de economisire a energiei implementat în PT-1. Microbolometrele americane sunt instalate pe dispozitivul de imagistică termică pentru vizare și observare „Granit-E” de la ISPC „Spectrum”. Tehnica cu viziune „wide-polar” este prezentată de compania cu numele lung NF IPP SB RAS „KTP PM” sub indicele TB-4-50 și are un câmp vizual de 18 grade cu 13,6 grade.
Apropo, compania oferă o gamă de trei dimensiuni standard de vizoare termice TB-4, TB-4-50 și TB-4-100, echipate cu un microprocesor modern pentru procesarea imaginilor bazate pe arhitectura HPRSC (High Performance Reconfigurable) Super Computing). O direcție separată este noul obiectiv Mowgli-2M pentru imagistica termică sub indexul 1PN97M, instalat pe familia MANPADS de tip Strela-2M, Strela-3, Igla-1, Igla, Igla-S și cea mai nouă Verba . Dezvoltă și asamblează obiective turistice la LOMO din Sankt Petersburg și diferă, desigur, de o rază de detectare imensă de 6000 m. O alternativă la Mowgli pot fi obiectivele TV / S-02 de la compania BELOMO din străinătate, concepute pentru arme mici grele - puști de calibru mare, lansatoare de grenade și, de fapt, MANPADS. Cu o masă de cel mult 2 kg, vederea bielorusă demonstrează o gamă impresionantă de detectare umană de 2000 de metri și recunoaștere de 1300 de metri.
În această parte a „Cronicelor de imagistică termică” am vorbit despre câteva obiective turistice individuale cu imagini termice interne și omologii lor din străinătate. În față se află analogi străini, aparate termice de rezervor, precum și dispozitive individuale de observare și recunoaștere.
