Nyckelproblemet för enskilda värmekameror som en del av instrument- och siktkomplexet är de stränga kraven på vikt och dimensioner. Det är omöjligt att placera ett system för kylning av matrisen med flytande kväve, så nya tekniska lösningar måste letas. Och varför bry sig om att stänga in den mest komplicerade och dyra värmekameran, om det redan finns utmärkta infraröda mörkerseende för enskilda handeldvapen? Poängen är att kamouflera fienden, rök, atmosfärisk nederbörd och ljusstörningar, allt detta minskar dramatiskt effektiviteten hos mörkerseende, även med tredje generationens elektro-optiska omvandlare. Produkten från Novosibirsk Central Design Bureau "Tochpribor" under index 1PN116 är just utformad för att fungera under sådana förhållanden och är en gammalskolans representant för enheter för att detektera infraröd strålning av föremål på slagfältet.
1PN116 termisk bildsyn med sin skarpa syn ser allt i storlek på en person och vad som är hetare än den naturliga bakgrunden 1200 meter framåt. Enheten har en betydande massa (3, 3 kg), och därför placeras den främst på SVD, maskingevär "Pecheneg" och "Kord". En okyld mikrobolometer med en matris på 320x240 pixlar används som "näthinna". Låt oss titta närmare på tricksna med okyld värmeavbildning.
[Centrum]
Denna teknik är redan den tredje generationen, som har grundläggande skillnader från de tidigare i avsaknad av ett komplext och inte alltid pålitligt optiskt-mekaniskt skanningssystem. I denna generation är termiska avbildare baserade på Focal Plate Area (FPA) solid-state array-mottagare, monterade omedelbart bakom linsplanet. "Kemi" av termisk syn i sådana prylar, i överväldigande majoritet av fallen, baseras på resistiva lager av vanadinoxider VOx eller amorft kisel α-Si. Men det finns också undantag, där fotodetektorer eller "hjärtan" för termiska avbildare är baserade på PbSe, pyroelektriska fotodetektoruppsättningar eller matriser baserade på CdHgTe -föreningar, utrustade med termoelektrisk kylning. Det är intressant att sådan kylning oftast inte används för det avsedda ändamålet, utan endast ger termisk stabilitet under varierande miljöförhållanden. Mikrobolometrar från VOx- eller α-Si-serien registrerar förändringar i det elektriska motståndet under påverkan av temperatur, som tillhör den grundläggande principen för drift av en värmekamera. Varje sådan halvledarsensor innehåller ett signalförbehandlingschip som omvandlar motståndet mot utspänning och kompenserar för bakgrundsstrålningen. Ett viktigt krav för en mikrobolometer är arbete i vakuum och "värmetransparent" germaniumoptik, vilket allvarligt försvårar arbetet hos både designers och tillverkare. Och själva sensorn måste ha ett pålitligt underlag med inneslutningar av germanium eller galliumarsenid. För att förstå alla invecklingar i mikrobolometerns arbete bör det noteras att fluktuationer i kristallens temperatur med 0, 1 K leder till en liten förändring i motståndet med 0, 03%, vilket måste spåras. Allt annat lika har amorft kisel vissa fördelar jämfört med vanadinoxider - kristallgitterets enhetlighet och hög känslighet. Detta gör bilden för användaren mer kontrast och mindre benägen för brus, jämfört med en liknande teknik på VOx. Varje pixel på mikrobolometern är unik på sitt eget sätt - den har sin egen, något annorlunda än sina motsvarigheter, förstärkning och förskjutning, vilket påverkar den slutliga bilden. Genom att öka antalet pixlar, minska tonhöjden mellan dem (upp till 9-12 mikron) och miniatyrisera dem, försöker designers bland annat att minska ljudnivån i bilden.”Dåliga” eller defekta pixlar är ett allvarligt problem vid tillverkning av mikrobolometrar, vilket tvingar ingenjörer att utveckla mjukvarumekanismer för att eliminera vita eller svarta prickar på skärmen och flimrande partiklar. Detta organiseras vanligtvis med hjälp av interpolering, det vill säga den utgående signalen från den "trasiga" pixeln ersätts med ett derivat från grannarnas värde. Matrisens viktigaste parameter är NETD -värdet (Noise Equivalent Temperature Difference) eller temperaturen vid vilken mikrobolometern skiljer signalen från bruset. Naturligtvis måste sensorn vara snabb, så nästa parameter är tidskonstanten eller hastigheten med vilken kameran reagerar på temperaturförändringar. Fyllningsfaktorn eller fyllningsfaktorn är en matrisegenskap som återspeglar graden av fyllning av mikrobolometern med känsliga element, ju större den är, desto bättre syns bilden av operatören. Hi -tech matriser kan skryta med 90% täckning av matrisen med antalet pixlar som når 1 miljon. Användaren kan observera slagfältet i två versioner - monokrom och färgpalett. Militär- och säkerhetsprodukter genererar vanligtvis en svartvit bild, eftersom tydligheten i fiendens figurer och hans utrustning är mycket högre än färgversionen.
Amerikanska forskares utveckling av användningen av grafen som infraröd sensor ser lovande ut. De försöker introducera detta 2D -material överallt, och nu har turen kommit till teknik för termisk bildbehandling. Med tanke på att 70-80% av kostnaden för en okyld värmekamera består av en mikrobolometer och germaniumoptik är tanken på att skapa grafen-termoelektriska sensorer mycket frestande. Enligt amerikanerna räcker det med ett lager relativt billigt grafen på ett kiselnitridsubstrat, och prototypen får redan förmågan att skilja en person vid rumstemperatur.
Både utomlands och i Ryssland ägnas mycket uppmärksamhet åt utvecklingen relaterad till athermalisering av de optiska systemen för termiska avbildare, det vill säga motståndskraft mot extrema temperaturer. Linser används av kalkogenidmaterial - GeAsSe och GaSbSe, där strålarnas brytningsindex beror lite på temperaturen. LPT och Murata Manufacturing har utvecklat en metod för att producera sådana linser genom varmpressning, följt av diamantsvarvning av asfäriska och hybridlinser. I Ryssland är en av få tillverkare av athermal linser JSC NPO GIPO - State Institute of Applied Optics, som är en del av Shvabe -innehavet. Linsmaterialet är syrefri glas, zink och germanium selenider, och fodralet är tillverkat av höghållfast aluminiumlegering, vilket i slutändan garanterar ingen snedvridning i intervallet från -400C till + 500C.
I Ryssland, förutom den nämnda 1PN116 från FSUE TsKB Tochpribor (eller "Shvabe-enheter"), en mycket lättare termisk bildsyn "Shahin" (JSC TsNII "Cyclone"), uppkallad efter "vaksamhet" för att hedra den rovdjursarten av falk, kännetecknad av den franska Ulisse-matrisen med 160x120 pixlar (eller 640x480) och ett igenkänningsområde på en hög siffra på 400-500 meter. Under de senaste generationerna ersattes den importerade mikrobolometern med en inhemsk modell.
Vidare på listan: PT3 termisk bildsyn från Novosibirsk "Shvabe - Defense and Defense" med en matrisupplösning på 640x480 element, som väger 0, 69 kg och, som har blivit "guldstandarden", ett detekteringsområde för en tillväxtfigur på 1200 m. Pixelhöjden för denna syn är inte en enastående indikator och är 25 mikron, vilket bildar en blygsam slutlig bildupplösning. Förresten organiserade anläggningen produktionen av en jaktsikt baserad på en militär design under koden PTZ-02. En annan representant för den inhemska designskolan är Alfa TIGER värmebildsyn från Shvabe-Photopribor-divisionen, som verkar vara en monopolist, med en mikrobolometrisk mottagare i intervallet 7-14 mikron med en upplösning på 384x288 pixlar. I "TIGRA" arbetar operatören med en monokromatisk OLED -mikrodisplay på 800x600 pixlar, varav 768x576 är reserverade för att visa en termisk bild. En viktig skillnad mot de tidiga modellerna av ryska värmeavbildningsattraktioner är den ökade drifttiden med 30 minuter - nu kan du slåss i det infraröda området i 4,5 timmar. Dess modifiering "Alpha-PT-5" har en sällsynt PbSe-fotodetektor med elektrisk termisk stabilisering. Universalsikten PT-1 från NPO NPZ kan kombineras med många typer av handeldvapen på grund av ett speciellt fäste och minne, där ballistik och retiklar är programmerade för ett brett spektrum av vapen. Att klämma in synögonen med ögonmusklerna aktiverar mikrodisplayen och släcker den - den här typen av energibesparingssystem implementeras i PT -1. Amerikanska mikrobolometrar är installerade på värmeavbildningsanordningen för siktning och observation "Granite-E" från ISPC "Spectrum". Tekniken med "vidpolär" vision presenteras av företaget med det långa namnet NF IPP SB RAS "KTP PM" under indexet TB-4-50 och har ett synfält på 18 grader med 13,6 grader.
Förresten, erbjuder företaget en rad av tre standardstorlekar av värmekameror TB-4, TB-4-50 och TB-4-100, utrustade med en modern mikroprocessor för bildbehandling baserad på HPRSC-arkitekturen (High Performance Reconfigurable Superdator). En separat riktning är de nya Mowgli-2M-värmekamerans sevärdheter under 1PN97M-indexet, installerade på Strela-2M, Strela-3, Igla-1, Igla, Igla-S-typen MANPADS och den senaste Verba . De utvecklar och monterar sevärdheter vid St. Petersburg LOMO och de skiljer sig naturligtvis med ett enormt detekteringsområde på 6000 m. Ett alternativ till Mowgli kan vara TV / S-02-sevärdheter från BELOMO-företaget från närområdet utomlands, avsedda för tunga handeldvapen - stora kalibergevär, granatkastare och faktiskt MANPADS. Med en massa på högst 2 kg visar den vitryska synen en imponerande räckvidd för mänsklig upptäckt på 2000 meter och igenkänning av 1300 meter.
I denna del av "Thermal Imaging Chronicles" pratade vi om några inhemska termiska bilder enskilda sevärdheter och deras motsvarigheter från närområdet utomlands. Framåt ligger utländska analoger, tankvärmebildare samt individuella observations- och spaningsanordningar.
