Kľúčovým problémom jednotlivých termovíznych zariadení ako súčasti prístrojového a zameriavacieho komplexu sú prísne požiadavky na hmotnosť a rozmery. Nie je možné umiestniť systém na chladenie matrice kvapalným dusíkom, preto je potrebné hľadať nové technické riešenia. A prečo sa namáhať oplotiť v najkomplikovanejšej a najdrahšej termokamere, keď už existujú vynikajúce infračervené zariadenia na nočné videnie pre jednotlivé ručné zbrane? Ide o to, aby ste kamuflovali nepriateľa, dym, atmosférické zrážky a svetelné interferencie, to všetko dramaticky znižuje účinnosť zariadení na nočné videnie, a to aj pri elektrooptických meničoch tretej generácie. Produkt Novosibirsk Central Design Bureau „Tochpribor“pod indexom 1PN116 je práve navrhnutý tak, aby fungoval v takýchto podmienkach, a je starou školou zástupcom zariadení na detekciu infračerveného žiarenia predmetov na bojisku.
Termovízny zrak 1PN116 so svojim bystrým videním vidí všetko, čo je veľké ako človek a čo je teplejšie ako prirodzené pozadie, 1200 metrov pred nami. Zariadenie má značnú hmotnosť (3, 3 kg), a preto je umiestnené hlavne na SVD, guľometoch „Pecheneg“a „Kord“. Nechladený mikrobolometer s maticou 320 x 240 pixelov sa používa ako "sietnica". Pozrime sa podrobnejšie na triky nechladeného termovízneho snímania.
[stred]
Táto technika je už treťou generáciou, ktorá má zásadné rozdiely od predchádzajúcich v prípade absencie komplexného a nie vždy spoľahlivého opticko-mechanického skenovacieho systému. V tejto generácii sú termokamery založené na polovodičových prijímačoch poľa FCA (Focal Plate Area), namontovaných bezprostredne za rovinou šošovky. „Chémia“tepelného videnia v takýchto prístrojoch je v drvivej väčšine prípadov založená na odporových vrstvách oxidov vanádu VOx alebo amorfného kremíka α-Si. Existujú však aj výnimky, v ktorých sú fotodetektory alebo „srdcia“termovíznych zariadení založené na PbSe, pyroelektrických fotodetektorových poliach alebo matriciach na báze zlúčenín CdHgTe vybavených termoelektrickým chladením. Je zaujímavé, že takéto chladenie sa najčastejšie nepoužíva na určený účel, ale poskytuje iba tepelnú stabilitu za premenlivých podmienok prostredia. Mikrobolometre zo série VOx alebo α-Si registrujú zmeny elektrického odporu pod vplyvom teploty, ktorá patrí k základnému princípu činnosti termokamery. Každý taký polovodičový senzor obsahuje čip na predbežné spracovanie signálu, ktorý prevádza odpor na výstupné napätie a kompenzuje žiarenie pozadia. Dôležitou požiadavkou mikrobolometra je práca vo vákuu a „tepelne priehľadná“germániová optika, čo vážne komplikuje prácu návrhárom aj výrobcom. A samotný snímač musí mať spoľahlivý substrát s inklúziami germánia alebo arzenidu gália. Aby sme pochopili všetky zložitosti práce mikrobolometra, treba poznamenať, že kolísanie teploty kryštálu o 0, 1 K vedie k nepatrnej zmene odporu o 0,03%, ktorú je potrebné sledovať. Pokiaľ sú všetky ostatné veci rovnaké, má amorfný kremík oproti oxidom vanádu určité výhody - jednotnosť kryštálovej mriežky a vysokú citlivosť. Vďaka tomu je obraz pre užívateľa v porovnaní s podobnou technikou na VOx kontrastnejší a menej náchylný na šum. Každý pixel mikrobolometra je svojim spôsobom jedinečný - má svoj vlastný, mierne odlišný od svojich náprotivkov, zisk a posun, ktoré ovplyvňujú konečný obraz. Zvýšením počtu pixelov, znížením rozstupu medzi nimi (až 9-12 mikrónov) a ich miniaturizáciou sa dizajnéri okrem iného pokúšajú znížiť úroveň šumu v obraze. „Zlé“alebo chybné pixely sú vážnym problémom pri výrobe mikrobolometrov a nútia inžinierov vyvinúť softvérové mechanizmy na odstránenie bielych alebo čiernych bodiek na obrazovke a blikajúcich častíc. Toto je zvyčajne organizované pomocou interpolácie, to znamená, že odchádzajúci signál z „zlomeného“pixelu je nahradený derivátom z hodnoty susedov. Najdôležitejším parametrom matice je hodnota NETD (Noise Equivalent Temperature Difference) alebo teplota, pri ktorej mikrobolometer rozlišuje signál od šumu. Senzor musí byť samozrejme rýchly, takže ďalším parametrom je časová konštanta alebo rýchlosť, ktorou snímač reaguje na zmeny teploty. Faktor naplnenia alebo faktor plnenia je maticová charakteristika odrážajúca úroveň naplnenia mikrobolometra citlivými prvkami, čím je väčší, tým lepšie vidí operátor obraz. Hi -tech matice sa môžu pochváliť 90% pokrytím matice s počtom pixelov dosahujúcim 1 milión Užívateľ môže pozorovať bojisko v dvoch verziách - monochromatickej a farebnej palete. Vojenské a bezpečnostné výrobky spravidla vytvárajú monochromatický obraz, pretože jasnosť figúr nepriateľa a jeho vybavenia je oveľa vyššia ako farebná verzia.
Vývoj amerických vedcov ohľadom použitia grafénu ako infračerveného senzora vyzerá sľubne. Tento 2D materiál sa pokúšajú zaviesť kdekoľvek a teraz prišiel rad na technológie tepelného zobrazovania. Vzhľadom na to, že 70-80% nákladov na nechladenú termovíznu kameru tvorí mikrobolometer a germánia, je myšlienka vytvorenia grafénových termoelektrických senzorov veľmi lákavá. Podľa Američanov stačí jedna vrstva relatívne lacného grafénu na substráte z nitridu kremíka a prototyp už nadobúda schopnosť rozlíšiť osobu pri izbovej teplote.
V zahraničí aj v Rusku sa veľká pozornosť venuje vývoju spojenému s atermalizáciou optických systémov termovíznych zariadení, to znamená s odolnosťou voči extrémnym teplotám okolia. Objektívy sa používajú z chalkogenidových materiálov - GeAsSe a GaSbSe, v ktorých indexy lomu lúčov závisia len málo od teploty. Spoločnosť LPT a Murata Manufacturing vyvinuli spôsob výroby takýchto šošoviek lisovaním za tepla, po ktorom nasleduje diamantové sústruženie asférických a hybridných šošoviek. V Rusku je jedným z prvých výrobcov atermálnych šošoviek JSC NPO GIPO - Štátny inštitút aplikovanej optiky, ktorý je súčasťou holdingu Shvabe. Materiál šošovky je bezkyslíkové sklo, selenidy zinku a germánia a puzdro je vyrobené z vysokopevnej zliatiny hliníka, ktorá v konečnom dôsledku zaručuje žiadne skreslenie v rozsahu od -400 ° C do +50 ° C.
V Rusku je okrem spomínaného 1PN116 od FSUE TsKB Tochpribor (alebo „zariadení Shvabe“) oveľa ľahší termovízny zameriavač „Shahin“(JSC TsNII „Cyclone“) pomenovaný podľa „bdelosti“na počesť dravých druhov. sokola, charakterizovaného francúzskou matricou Ulisse s rozmermi 160 x 120 pixelov (alebo 640 x 480) a dosahom rozpoznania vysokej postavy 400-500 metrov. V posledných generáciách bol dovážaný mikrobolometer nahradený domácim modelom.
Ďalej v zozname: Termovízny pohľad PT3 z Novosibirsku „Shvabe - obrana a obrana“s rozlíšením matice 640 x 480 prvkov s hmotnosťou 0, 69 kg a ktorý sa stal „zlatým štandardom“, detekčný rozsah rastovej figúry 1200 m. Rozstup pixelov tohto zraku nie je vynikajúcim ukazovateľom a je 25 mikrónov, čo tvorí skromné konečné rozlíšenie obrazu. Mimochodom, holding organizoval výrobu loveckého zameriavača na základe vojenského návrhu pod kódom PTZ-02. Ďalším zástupcom domácej školy dizajnu je termovízny pohľad Alfa TIGER z divízie Shvabe-Photopribor, ktorý sa zdá byť monopolný, s mikrobolometrickým prijímačom v rozsahu 7-14 mikrónov s rozlíšením 384x288 pixelov. V "TIGRA" operátor pracuje s monochromatickým OLED mikrodisplejom 800x600 pixelov, z ktorých 768x576 je vyhradených na zobrazenie termálneho obrazu. Dôležitým rozdielom od prvých modelov ruských termovíznych zameriavačov je predĺžený prevádzkový čas o 30 minút - teraz môžete v infračervenom rozsahu bojovať 4,5 hodiny. Jeho modifikácia „Alpha-PT-5“má vzácny fotodetektor PbSe s elektrickou tepelnou stabilizáciou. Univerzálny zameriavač PT-1 od NPO NPZ je schopný kombinovať s mnohými druhmi ručných zbraní vďaka špeciálnemu držiaku a pamäti, v ktorých sú balistika a zameriavacia osnova naprogramované pre široký sortiment zbraní. Stlačením očnej mušle svalmi oka sa zapne mikrodisplej a jeho vypnutím sa vypne - to je druh systému úspory energie implementovaného v PT -1. Na termovíznom zariadení sú nainštalované americké mikrobolometre na zameriavanie a pozorovanie „Granite-E“od ISPC „Spectrum“. Techniku so „široko-polárnym“videním predstavuje spoločnosť s dlhým názvom NF IPP SB RAS „KTP PM“pod indexom TB-4-50 a má zorné pole 18 stupňov o 13,6 stupňa.
Mimochodom, spoločnosť ponúka rad troch štandardných veľkostí termovíznych zameriavačov TB-4, TB-4-50 a TB-4-100, vybavených moderným mikroprocesorom na spracovanie obrazu na základe architektúry HPRSC (High Performance Reconfigurable Super Computing). Samostatným smerom sú nové termovízne zameriavače Mowgli-2M pod indexom 1PN97M, inštalované na rodine MANPADS typu Strela-2M, Strela-3, Igla-1, Igla, Igla-S a najnovšej Verby . Vyvíjajú a montujú mieridlá na petrohradskom LOMO a líšia sa, samozrejme, obrovským dosahom detekcie 6000 m. Alternatívou k Mauglím môžu byť zameriavače TV / S-02 od spoločnosti BELOMO z blízkeho zahraničia, navrhnuté pre ťažké ručné zbrane - pušky veľkého kalibru, granátomety a v skutočnosti MANPADS. S hmotnosťou nepresahujúcou 2 kg bieloruský zrak predvádza pôsobivý dosah detekcie človeka 2 000 metrov a rozpoznania 1 300 metrov.
V tejto časti „Thermal Imaging Chronicles“sme hovorili o niektorých domácich termovíznych individuálnych pamiatkach a ich obdobách z blízkeho zahraničia. Pred nami sú cudzie analógy, termokamery tankov, ako aj individuálne pozorovacie a prieskumné zariadenia.
