مشکل اصلی تصویرگران حرارتی منفرد به عنوان بخشی از مجموعه ابزار دقیق و دید ، الزامات سختگیرانه برای وزن و ابعاد است. قرار دادن سیستم خنک کننده ماتریس با نیتروژن مایع غیرممکن است ، بنابراین باید به دنبال راه حل های مهندسی جدید بود. و چرا باید در پیچیده ترین و گرانترین تصویربردار حرارتی حصار کشی کرد ، در صورتی که در حال حاضر دستگاههای دید مادون قرمز فوق العاده ای برای سلاح های کوچک شخصی وجود دارد؟ نکته در استتار دشمن ، دود ، بارش جوی و تداخل نور است ، همه اینها به طور چشمگیری کارایی دستگاه های دید در شب را حتی با مبدل های الکترو نوری نسل سوم کاهش می دهد. محصول دفتر طراحی مرکزی نووسیبیرسک "توچبریبور" تحت شاخص 1PN116 فقط برای کار در چنین شرایطی طراحی شده است و نماینده قدیمی دستگاههایی برای تشخیص تشعشع مادون قرمز اجسام در میدان جنگ است.
منظره تصویربرداری حرارتی 1PN116 با دید تیز خود همه چیز را در اندازه یک فرد و آنچه از زمینه طبیعی 1200 متر جلوتر داغ تر است می بیند. دستگاه دارای جرم قابل توجهی (3 ، 3 کیلوگرم) است ، و بنابراین عمدتا بر روی SVD ، مسلسل "Pecheneg" و "Kord" قرار می گیرد. میکروبولومتر خنک نشده با ماتریس 320x240 پیکسل به عنوان "شبکیه چشم" استفاده می شود. اجازه دهید نگاهی دقیق تر به ترفندهای تصویربرداری حرارتی خنک نشده بیندازیم.
[مرکز]
این تکنیک در حال حاضر نسل سوم است که در غیاب یک سیستم اسکن نوری-مکانیکی پیچیده و همیشه قابل اعتماد تفاوت های اساسی با روش های قبلی دارد. در این نسل ، تصویرگرهای حرارتی بر اساس گیرنده های آرایه حالت جامد Focal Plate Area (FPA) هستند که بلافاصله در پشت صفحه لنز نصب شده اند. "شیمی" بینایی حرارتی در چنین ابزارهایی ، در اکثر موارد ، بر اساس لایه های مقاوم اکسیدهای وانادیوم VOx یا سیلیکون بی شکل α-Si است. اما استثنائاتی نیز وجود دارد که در آنها آشکارسازهای نوری یا "قلب" تصویرگرهای حرارتی بر اساس PbSe ، آرایه های فوتودکتریک الکتروالکتریک یا ماتریسی بر اساس ترکیبات CdHgTe مجهز به سرمایش حرارتی است. جالب است که چنین خنک کننده اغلب برای هدف مورد نظر استفاده نمی شود ، اما فقط پایداری حرارتی را در شرایط متغیر محیطی فراهم می کند. میکروبولومترهای سری VOx یا α-Si تغییرات مقاومت الکتریکی را تحت تأثیر دما ثبت می کنند ، که متعلق به اصل عملکرد یک تصویرگر حرارتی است. هر یک از این حسگرهای حالت جامد شامل یک تراشه پیش پردازش سیگنال است که مقاومت را به ولتاژ خروجی تبدیل کرده و تابش پس زمینه را جبران می کند. یک الزام مهم میکروبولومتر کار در خلاء و نوری ژرمانیوم "شفاف در برابر حرارت" است که کار طراحان و سازندگان را به طور جدی پیچیده می کند. و خود سنسور باید دارای یک بستر قابل اعتماد با اجزای ژرمانیوم یا گالیم آرسنید باشد. برای درک همه پیچیدگی های کار میکروبولومتر ، باید توجه داشت که نوسانات درجه حرارت کریستال به میزان 0 ، 1 K منجر به تغییر کوچکی در مقاومت 0 ، 03 leads می شود که باید ردیابی شود. سیلیکون بی شکل دارای مزایایی نسبت به اکسیدهای وانادیوم است - یکنواختی شبکه کریستالی و حساسیت بالا. این باعث می شود تصویر در مقایسه با یک روش مشابه در VOx ، کنتراست بیشتری داشته باشد و کمتر مستعد نویز شود.هر پیکسل میکروبولومتر در نوع خود منحصر به فرد است - افزایش و جبران مختص به خود ، کمی متفاوت از همتایان خود ، که بر تصویر نهایی تأثیر می گذارد. طراحان با افزایش تعداد پیکسل ها ، کاهش گام بین آنها (تا 9-12 میکرون) و کوچک سازی آنها ، از جمله موارد دیگر ، کاهش نویز در تصویر است. پیکسل های "بد" یا معیوب یک مشکل جدی در تولید میکروبولومتر است و مهندسان را مجبور به توسعه مکانیسم های نرم افزاری برای از بین بردن نقاط سفید یا سیاه روی صفحه و ذرات سوسو می کند. این معمولاً با استفاده از درون یابی سازماندهی می شود ، یعنی سیگنال خروجی از پیکسل "شکسته" با مشتق از مقدار همسایگان جایگزین می شود. مهمترین پارامتر ماتریس مقدار NETD (Noise Equivalent Temperature Difference) یا دمایی است که در آن میکروبولومتر سیگنال را از نویز تشخیص می دهد. البته سنسور باید سریع باشد ، بنابراین پارامتر بعدی ثابت زمان یا میزان واکنش تصویرساز به تغییرات دما است. ضریب پرکن یا فاکتور پر کردن یک ویژگی ماتریسی است که میزان پر شدن میکروبولومتر را با عناصر حساس منعکس می کند ، هرچه بزرگتر باشد ، تصویر بهتر توسط اپراتور دیده می شود. ماتریس های فناوری پیشرفته می توانند دارای 90٪ پوشش ماتریس باشند و تعداد پیکسل ها به 1 میلیون برسد. کاربر می تواند میدان جنگ را در دو نسخه تک رنگ و پالت رنگ مشاهده کند. محصولات نظامی و امنیتی معمولاً یک تصویر تک رنگ ایجاد می کنند ، زیرا وضوح چهره ها و تجهیزات دشمن بسیار بیشتر از نسخه رنگی است.
پیشرفت دانشمندان آمریکایی در مورد استفاده از گرافن به عنوان سنسور مادون قرمز امیدوار کننده به نظر می رسد. آنها سعی می کنند این ماده دو بعدی را در همه جا معرفی کنند و اکنون نوبت به فناوری های تصویربرداری حرارتی رسیده است. با توجه به این که 70 تا 80 درصد هزینه یک تصویرگر حرارتی خنک نشده را میکروبولومتر و اپتیک ژرمانیوم تشکیل می دهد ، ایده ایجاد حسگرهای ترموالکتریک گرافن بسیار وسوسه کننده است. به گفته آمریکایی ها ، یک لایه گرافن نسبتاً ارزان روی بستر نیترید سیلیکون کافی است و نمونه اولیه آن در حال حاضر توانایی تشخیص یک فرد در دمای اتاق را به دست آورده است.
هم در خارج و هم در روسیه ، توجه زیادی به تحولات مربوط به گرمایش سیستم های نوری تصویرگرهای حرارتی ، یعنی مقاومت در برابر افراط درجه حرارت محیط می شود. از لنزها از مواد کالکوژنید - GeAsSe و GaSbSe استفاده می شود ، که در آنها ضریب شکست پرتوهای کمی به دما بستگی دارد. LPT و Murata Manufacturing روشی را برای تولید چنین لنزهایی با پرس داغ و به دنبال آن چرخاندن الماس لنزهای کروی و ترکیبی توسعه داده اند. در روسیه ، یکی از معدود تولیدکنندگان لنزهای گرمایی JSC NPO GIPO - موسسه دولتی اپتیک کاربردی ، که بخشی از هلدینگ شوابه است. جنس لنز از شیشه عاری از اکسیژن ، سلنیدهای روی و ژرمانیوم است و بدنه از آلیاژ آلومینیوم با استحکام بالا ساخته شده است که در نهایت هیچگونه اعوجاج در محدوده -400C تا + 500C را تضمین نمی کند.
در روسیه ، علاوه بر 1PN116 ذکر شده از FSUE TsKB Tochpribor (یا "دستگاه های Shvabe") ، یک تصویربرداری حرارتی بسیار سبک تر "شاهین" (JSC TsNII "Cyclone") ، که به دلیل "هوشیاری" به افتخار گونه های شکارچی نامگذاری شده است. شاهین ، با ماتریس فرانسوی Ulisse با 160x120 پیکسل (یا 640x480) و محدوده تشخیص یک چهره بلند 400-500 متر مشخص می شود. در نسل های اخیر ، میکروبولومتر وارد شده با یک مدل داخلی جایگزین شد.
بیشتر در لیست: تصویربرداری حرارتی PT3 از نووسیبیرسک "Shvabe - Defense and Defense" با وضوح ماتریس 640x480 عنصر ، وزن 0 ، 69 کیلوگرم و که به "استاندارد طلا" تبدیل شده است ، محدوده تشخیص یک رقم رشد 1200 متر ارتفاع پیکسل این منظره یک شاخص برجسته نیست و 25 میکرون است که وضوح نهایی متوسطی را تشکیل می دهد.به هر حال ، این نمایشگاه تولید یک منظره شکار بر اساس یک طرح نظامی تحت کد PTZ-02 را سازماندهی کرد. نماینده دیگر مدرسه طراحی داخلی ، تصویربرداری حرارتی Alfa TIGER از بخش Shvabe-Photopribor است که به نظر می رسد انحصارطلب است ، با گیرنده میکروبولومتری در محدوده 7-14 میکرون با وضوح 384x288 پیکسل. در "TIGRA" اپراتور با میکرو نمایشگر OLED تک رنگ 800x600 پیکسل کار می کند که 768x576 از آن برای نمایش تصویر حرارتی محفوظ است. تفاوت مهم با مدلهای اولیه مناظر تصویربرداری حرارتی روسیه افزایش زمان کارکرد 30 دقیقه است - اکنون می توانید 4.5 ساعت در محدوده مادون قرمز بجنگید. اصلاح آن "Alpha-PT-5" دارای یک آشکارساز نادر PbSe با تثبیت حرارتی الکتریکی است. دید جهانی PT-1 از NPO NPZ قادر است با انواع مختلفی از سلاح های کوچک به دلیل سوار شدن و حافظه خاصی ترکیب شود ، که در آن بالستیک و شبکه برای طیف گسترده ای از سلاح ها برنامه ریزی شده است. فشردن چشمان بینایی با عضلات چشم ، میکرو نمایش را روشن می کند و باز نکردن آن خاموش می شود - این نوعی سیستم صرفه جویی در انرژی است که در PT -1 اجرا شده است. میکروبولومترهای آمریکایی بر روی دستگاه تصویربرداری حرارتی جهت هدف گیری و مشاهده "Granite-E" از ISPC "Spectrum" نصب شده است. این تکنیک با دید "گسترده قطبی" توسط شرکت با نام طولانی NF IPP SB RAS "KTP PM" تحت شاخص TB-4-50 ارائه شده است و دارای میدان دید 18 درجه در 13.6 درجه است.
به هر حال ، این شرکت طیف وسیعی از سه اندازه استاندارد از مناظر تصویربرداری حرارتی TB-4 ، TB-4-50 و TB-4-100 را ارائه می دهد ، مجهز به ریزپردازنده مدرن برای پردازش تصویر بر اساس معماری HPRSC (قابلیت تنظیم مجدد با عملکرد بالا ابر محاسبات) جهت جداگانه مناظر جدید تصویربرداری حرارتی Mowgli-2M تحت شاخص 1PN97M است که بر روی خانواده Strela-2M ، Strela-3 ، Igla-1 ، Igla ، Igla-S از نوع MANPADS و جدیدترین وربا نصب شده است. آنها مکانهای دیدنی را در LOMO سن پترزبورگ تهیه و جمع آوری می کنند و البته تفاوت آنها در محدوده بزرگ تشخیص 6000 متر است. جایگزین موگلی می تواند مناظر تلویزیونی / S-02 از شرکت BELOMO در خارج از کشور باشد ، طراحی شده برای اسلحه های سبک سنگین - تفنگ های کالیبر بزرگ ، نارنجک انداز و در واقع MANPADS. با جرم بیش از 2 کیلوگرم ، منظره بلاروس محدوده چشمگیری از تشخیص انسان 2000 متر و تشخیص 1300 متر را نشان می دهد.
در این بخش از "تواریخ تصویربرداری حرارتی" ما در مورد برخی از مناظر داخلی تصویربرداری حرارتی داخلی و همتایان آنها از خارج از کشور صحبت کردیم. در جلو آنالوگهای خارجی ، تصویرگرهای حرارتی مخزن ، و همچنین دستگاههای مشاهده و شناسایی فردی وجود دارد.
