Klíčovým problémem jednotlivých termokamer jako součásti komplexu přístrojů a pozorování jsou přísné požadavky na hmotnost a rozměry. Je nemožné umístit systém pro chlazení matrice kapalným dusíkem, takže je třeba hledat nová technická řešení. A proč se namáhat oplocovat v nejsložitější a nejdražší termokameře, když už existují vynikající infračervená zařízení pro noční vidění pro jednotlivá ruční zbraně? Jde o to maskovat nepřítele, kouř, atmosférické srážky a světelné interference, to vše dramaticky snižuje účinnost zařízení pro noční vidění, a to i u elektro-optických převodníků třetí generace. Produkt Novosibirsk Central Design Bureau „Tochpribor“pod indexem 1PN116 je navržen tak, aby fungoval v takových podmínkách, a je starou školou zástupce zařízení pro detekci infračerveného záření objektů na bojišti.
Termovizní pohled 1PN116 se svým bystrým zrakem vidí vše o velikosti člověka a co je teplejší než přirozené pozadí o 1200 metrů před námi. Zařízení má značnou hmotnost (3, 3 kg), a proto je umístěno hlavně na SVD, kulomety „Pecheneg“a „Kord“. Jako „sítnice“se používá nechlazený mikrobolometr s matricí 320x240 pixelů. Podívejme se blíže na triky nechlazeného termovize.
[centrum]
Tato technika je již třetí generací, která se při absenci komplexního a ne vždy spolehlivého opticko-mechanického skenovacího systému zásadně liší od předchozích. V této generaci jsou termokamery založeny na polovodičových přijímačích pole FPA (Focal Plate Area), namontovaných bezprostředně za rovinou čočky. „Chemie“tepelného vidění v takových přístrojích je v drtivé většině případů založena na odporových vrstvách oxidů vanadu VOx nebo amorfního křemíku α-Si. Existují ale i výjimky, ve kterých jsou fotodetektory nebo „srdce“termokamer založeny na PbSe, pyroelektrických fotodetektorových polích nebo matricích na bázi sloučenin CdHgTe, vybavených termoelektrickým chlazením. Je zajímavé, že takovéto chlazení se nejčastěji nepoužívá k zamýšlenému účelu, ale poskytuje pouze tepelnou stabilitu za proměnlivých podmínek prostředí. Mikrobolometry řady VOx nebo α-Si registrují změny elektrického odporu pod vlivem teploty, což patří k základnímu principu činnosti termokamery. Každý takový polovodičový senzor obsahuje čip předzpracování signálu, který převádí odpor na výstupní napětí a kompenzuje záření pozadí. Důležitým požadavkem mikrobolometru je práce ve vakuu a „tepelně transparentní“germániové optice, což vážně komplikuje práci designérům i výrobcům. A samotný senzor musí mít spolehlivý substrát s inkluzí arsenidu germania nebo galia. Abychom pochopili všechny složitosti práce mikrobolometru, je třeba poznamenat, že kolísání teploty krystalu o 0, 1 K vede k malé změně odporu o 0, 03%, kterou je třeba sledovat. Pokud jsou všechny ostatní věci stejné, má amorfní křemík oproti oxidům vanadu určité výhody - jednotnost krystalové mřížky a vysoká citlivost. Díky tomu je obraz pro uživatele ve srovnání s podobnou technikou na VOx kontrastnější a méně náchylný k šumu. Každý pixel mikrobolometru je svým způsobem jedinečný - má svůj vlastní, mírně odlišný od svých protějšků, zisk a offset, které ovlivňují výsledný obraz. Zvýšením počtu pixelů, snížením rozteče mezi nimi (až 9–12 mikronů) a jejich miniaturizací se designéři mimo jiné snaží snížit úroveň šumu v obraze. „Špatné“nebo vadné pixely jsou vážným problémem při výrobě mikrobolometrů a nutí inženýry vyvinout softwarové mechanismy k odstranění bílých nebo černých teček na obrazovce a blikajících částic. To je obvykle organizováno pomocí interpolace, to znamená, že odchozí signál z „rozbitého“pixelu je nahrazen derivací z hodnoty sousedů. Nejdůležitějším parametrem matice je hodnota NETD (Noise Equivalent Temperature Difference) nebo teplota, při které mikrobolometr rozlišuje signál od šumu. Senzor musí být samozřejmě rychlý, takže dalším parametrem je časová konstanta nebo rychlost, jakou kamera reaguje na změny teploty. Faktor plnění nebo faktor naplnění je maticová charakteristika odrážející úroveň naplnění mikrobolometru citlivými prvky, čím je větší, tím lépe vidí operátor obraz. Hi -tech matice se mohou pochlubit 90% pokrytím matice s počtem pixelů dosahujícím 1 milion. Uživatel může sledovat bojiště ve dvou verzích - monochromatické a barevné paletě. Vojenské a bezpečnostní produkty obvykle vytvářejí monochromatický obraz, protože jasnost postav nepřítele a jeho vybavení je mnohem vyšší než v barevné verzi.
Vývoj amerických vědců ohledně používání grafenu jako infračerveného senzoru vypadá slibně. Pokouší se tento 2D materiál zavést všude a nyní přišla řada na technologie termovize. Vzhledem k tomu, že 70–80% nákladů na nechlazenou termokameru tvoří mikrobolometr a germania, je myšlenka vytvoření grafenových termoelektrických senzorů velmi lákavá. Podle Američanů stačí jedna vrstva relativně levného grafenu na substrátu z nitridu křemíku a prototyp již získává schopnost rozlišit osobu při pokojové teplotě.
V zahraničí i v Rusku je velká pozornost věnována vývoji souvisejícímu s atermalizací optických systémů termokamer, tj. Odolností vůči extrémním teplotám okolí. Čočky se používají z chalkogenidových materiálů - GeAsSe a GaSbSe, ve kterých indexy lomu paprsků závisí jen málo na teplotě. Společnosti LPT a Murata Manufacturing vyvinuly způsob výroby takových čoček lisováním za tepla, po kterém následuje diamantové soustružení asférických a hybridních čoček. V Rusku je jedním z mála výrobců atermálních čoček JSC NPO GIPO - Státní institut aplikované optiky, který je součástí holdingu Shvabe. Materiál čočky je sklo bez obsahu kyslíku, selenidy zinku a germania a pouzdro je vyrobeno z vysoce pevné slitiny hliníku, která v konečném důsledku zaručuje žádné zkreslení v rozmezí od -400 ° C do + 50 ° C.
V Rusku, kromě zmíněného 1PN116 od FSUE TsKB Tochpribor (nebo „Shvabe-zařízení“), mnohem lehčí termovizní zaměřovač „Shahin“(JSC TsNII „Cyclone“), pojmenovaný pro „bdělost“na počest dravých druhů sokola, charakterizovaného francouzskou matricí Ulisse s 160x120 pixely (nebo 640x480) a rozsahem rozpoznávání vysoké postavy 400-500 metrů. V posledních generacích byl dovážený mikrobolometr nahrazen domácím modelem.
Dále na seznamu: Termovizní pohled PT3 z Novosibirsku „Shvabe - obrana a obrana“s maticovým rozlišením 640x480 prvků, hmotností 0, 69 kg a, který se stal „zlatým standardem“, detekční rozsah růstové figury 1200 m. Rozteč pixelů tohoto zraku není vynikajícím indikátorem a je 25 mikronů, což tvoří skromné konečné rozlišení obrazu. Mimochodem, holding organizoval výrobu loveckého zaměřovače na základě vojenského návrhu pod kódem PTZ-02. Dalším zástupcem tuzemské školy designu je termovizní pohled Alfa TIGER z divize Shvabe-Photopribor, který se zdá být monopolní, s mikrobolometrickým přijímačem v rozmezí 7-14 mikronů s rozlišením 384x288 pixelů. V „TIGRA“operátor pracuje s monochromatickým OLED mikrodisplejem 800x600 pixelů, z nichž 768x576 je vyhrazeno pro zobrazení termosnímku. Důležitým rozdílem od raných modelů ruských termovizních zaměřovačů je prodloužení provozní doby o 30 minut - nyní můžete bojovat v infračerveném rozsahu 4,5 hodiny. Jeho modifikace „Alpha-PT-5“má vzácný fotodetektor PbSe s elektrickou tepelnou stabilizací. Univerzální zaměřovač PT-1 od NPO NPZ je schopen kombinovat s mnoha druhy ručních zbraní díky speciální montáži a paměti, ve které jsou balistika a zaměřovací kříž naprogramovány pro širokou škálu zbraní. Stlačením očnice pomocí svalů oka se zapne mikrodisplej a uvolněním se vypne - to je druh systému úspory energie implementovaného v PT -1. Na termovizním zařízení jsou nainstalovány americké mikrobolometry pro zaměřování a pozorování „Granite-E“od ISPC „Spectrum“. Techniku s „široko-polárním“viděním představuje společnost s dlouhým názvem NF IPP SB RAS „KTP PM“pod indexem TB-4-50 a má zorné pole 18 stupňů o 13,6 stupně.
Mimochodem, společnost nabízí řadu tří standardních velikostí termovizních zaměřovačů TB-4, TB-4-50 a TB-4-100, vybavených moderním mikroprocesorem pro zpracování obrazu na základě architektury HPRSC (High Performance Reconfigurable Super výpočetní). Samostatným směrem jsou nové termovizní zaměřovače Mowgli-2M pod indexem 1PN97M, instalované na rodinu MANPADS typu Strela-2M, Strela-3, Igla-1, Igla, Igla-S a nejnovější Verba “. Vyvíjejí a montují mířidla na petrohradském LOMO a liší se samozřejmě obrovským detekčním dosahem 6000 m. Alternativou k Mauglí mohou být zaměřovače TV / S-02 od společnosti BELOMO z blízkého zahraničí, určené pro těžké ruční zbraně - velkorážné pušky, granátomety a vlastně MANPADY. S hmotností nepřesahující 2 kg běloruský zrak předvádí působivý dosah detekce člověka 2 000 metrů a rozpoznávání 1 300 metrů.
V této části „Thermal Imaging Chronicles“jsme hovořili o některých domácích termovizních jednotlivých památkách a jejich protějšcích z blízkého zahraničí. Před námi jsou cizí analogy, termokamery tanků a také jednotlivá pozorovací a průzkumná zařízení.
