Ključni problem pojedinih termovizijskih uređaja kao dijela instrumentacijsko -vizuelnog kompleksa su strogi zahtjevi za težinu i dimenzije. Nemoguće je postaviti sistem za hlađenje matrice tekućim dušikom, pa se moraju tražiti nova inženjerska rješenja. I zašto se potruditi ograditi najkompliciraniji i najskuplji termovizor, ako već postoje izvrsni infracrveni uređaji za noćno osmatranje za pojedinačno malokalibarsko oružje? Poanta je u kamufliranju neprijatelja, dimu, atmosferskim padavinama i smetnjama u svjetlu, sve to dramatično smanjuje efikasnost uređaja za noćno osmatranje, čak i sa elektrooptičkim pretvaračima treće generacije. Proizvod Novosibirskog centralnog dizajnerskog biroa "Tochpribor" pod indeksom 1PN116 upravo je dizajniran za rad u takvim uvjetima i predstavnik je stare škole uređaja za detekciju infracrvenog zračenja objekata na bojnom polju.
Termovizijski prizor 1PN116 svojim oštrim vidom vidi sve veličine osobe i ono što je toplije od prirodne pozadine 1200 metara ispred nas. Uređaj ima značajnu masu (3, 3 kg), pa se stoga postavlja uglavnom na SVD, mitraljeze "Pecheneg" i "Kord". Nehlađeni mikrobolometar s matricom od 320x240 piksela koristi se kao "retina". Pogledajmo pobliže trikove nehlađene termalne slike.
[centar]
Ova tehnika je već treća generacija, koja ima temeljne razlike od prethodnih u nedostatku složenog i ne uvijek pouzdanog optičko-mehaničkog sustava skeniranja. U ovoj generaciji termovizijske kamere temelje se na čvrstim prijemnicima s nizom žarišnih ploča (FPA), postavljenim neposredno iza ravnine objektiva. "Hemija" toplinskog vida u takvim spravicama, u velikoj većini slučajeva, temelji se na otpornim slojevima vanadijevih oksida VOx ili amorfnog silicija α-Si. No, postoje i iznimke, u kojima se fotodetektori ili "srca" termovizijskih uređaja temelje na PbSe, nizovima piroelektričnih fotodetektora ili matricama na bazi spojeva CdHgTe, opremljenim termoelektričnim hlađenjem. Zanimljivo je da se takvo hlađenje najčešće ne koristi prema namjeni, već samo pruža toplinsku stabilnost u promjenjivim uvjetima okoline. Mikrobolometri iz serije VOx ili α-Si registriraju promjene električnog otpora pod utjecajem temperature, što spada u osnovni princip rada termovizije. Svaki takav poluprovodnički senzor sadrži čip za predprocesiranje signala koji pretvara otpor prema izlaznom naponu i kompenzira pozadinsko zračenje. Važan zahtjev mikrobolometra je rad u vakuumskoj i "toplinski prozirnoj" germanijevoj optici, što ozbiljno komplicira rad i dizajnera i proizvođača. I sam senzor mora imati pouzdanu podlogu sa uključenim germanijevim ili galijevim arsenidom. Da bismo razumjeli sve zamršenosti rada mikrobolometra, treba napomenuti da fluktuacije temperature kristala za 0,1 K vode do male promjene otpora za 0,03%, što se mora pratiti. Ako su sve ostale stvari jednake, amorfni silicij ima neke prednosti u odnosu na vanadij -okside - ujednačenost kristalne rešetke i visoka osjetljivost. Ovo čini sliku za korisnika kontrastnijom i manje sklonom šumu, u usporedbi sa sličnom tehnikom na VOx -u. Svaki piksel mikrobolometra jedinstven je na svoj način - ima svoje, malo drugačije od svojih kolega, pojačanje i pomak, koji utječu na konačnu sliku. Povećanjem broja piksela, smanjenjem razmaka između njih (do 9-12 mikrona) i njihovom minijaturizacijom, dizajneri pokušavaju, između ostalog, smanjiti razinu šuma na slici. “Loši” ili neispravni pikseli ozbiljan su problem u proizvodnji mikrobolometra, što primorava inženjere da razviju softverske mehanizme za uklanjanje bijelih ili crnih točkica na ekranu i titrajućih čestica. To se obično organizira pomoću interpolacije, odnosno odlazni signal iz "slomljenog" piksela zamjenjuje se izvedenim iz vrijednosti susjeda. Najvažniji parametar matrice je vrijednost NETD (Noise Equivalent Temperature Difference) ili temperatura na kojoj mikrobolometar razlikuje signal od šuma. Naravno, senzor mora biti brz, pa je sljedeći parametar vremenska konstanta ili brzina kojom snimač reagira na promjene temperature. Faktor ispunjenosti ili faktor punjenja je matrična karakteristika koja odražava nivo napunjenosti mikrobolometra osjetljivim elementima, što je veći, to operater bolje vidi sliku. Hi -tech matrice mogu se pohvaliti sa 90% pokrivenosti matrice sa brojem piksela koji doseže 1 milion. Korisnik može posmatrati bojno polje u dve verzije - jednobojno i u paleti boja. Vojni i sigurnosni proizvodi obično stvaraju jednobojnu sliku, jer su jasnoća neprijateljskih figura i njegove opreme mnogo veća od verzije u boji.
Događaji američkih naučnika u vezi s upotrebom grafena kao infracrvenog senzora izgledaju obećavajuće. Pokušavaju uvesti ovaj 2D materijal posvuda, a sada su na red došle tehnologije termovizijskog snimanja. S obzirom da se 70-80% troškova nehlađenog termovizijskog uređaja sastoji od mikrobolometra i germanijeve optike, ideja o stvaranju termoelektričnih senzora od grafena vrlo je primamljiva. Prema Amerikancima, dovoljan je jedan sloj relativno jeftinog grafena na podlozi silicijevog nitrida, a prototip već stječe sposobnost razlikovanja osobe na sobnoj temperaturi.
I u inozemstvu i u Rusiji velika se pozornost posvećuje razvoju vezanim za atermalizaciju optičkih sustava termovizijskih uređaja, odnosno otpornost na ekstremne temperature okoline. Leće se koriste od halkogenidnih materijala - GeAsSe i GaSbSe, u kojima indeksi loma zraka malo ovise o temperaturi. LPT i Murata Manufacturing razvili su metodu za proizvodnju takvih leća vrućim prešanjem, nakon čega slijedi dijamantno okretanje asferičnih i hibridnih leća. U Rusiji je jedan od rijetkih proizvođača atermalnih leća JSC NPO GIPO - Državni institut za primijenjenu optiku, koji je dio holdinga Shvabe. Materijal leće je staklo bez kisika, cink i germanij selenidi, a kućište je izrađeno od legure aluminija visoke čvrstoće, što na kraju garantira nema izobličenja u rasponu od -400C do + 500C.
U Rusiji je, pored spomenutog 1PN116 iz FSUE TsKB Tochpribor (ili "Shvabe-uređaja"), mnogo lakši termovizijski prizor "Shahin" (JSC TsNII "Ciklon"), nazvan po "budnosti" u čast grabežljive vrste sokola, koju karakterizira francuska Ulisse matrica sa 160x120 piksela (ili 640x480) i dometom prepoznavanja visoke figure od 400-500 metara. U najnovijim generacijama uvezeni mikrobolometar zamijenjen je domaćim modelom.
Dalje na listi: PT3 termovizijski nišan iz Novosibirska "Shvabe - Odbrana i odbrana" sa matričnom rezolucijom od 640x480 elemenata, težine 0, 69 kg i, što je postao "zlatni standard", raspon detekcije broja rasta 1200 m. Visina piksela ovog nišana je izvanredan pokazatelj i iznosi 25 mikrona, što čini skromnu konačnu rezoluciju slike. Inače, holding je organizirao proizvodnju lovačkog nišana prema vojnom dizajnu pod šifrom PTZ-02. Drugi predstavnik domaće škole dizajna je termovizijski nišan Alfa TIGER iz divizije Shvabe-Photopribor, koji izgleda kao monopolist, sa mikrobolometrijskim prijemnikom u rasponu od 7-14 mikrona rezolucije 384x288 piksela. U "TIGRI" operater radi sa monokromatskim OLED mikrodisplejom od 800x600 piksela, od kojih je 768x576 rezervisano za prikaz termalne slike. Važna razlika od ranih modela ruskih termovizijskih nišana je povećano vrijeme rada za 30 minuta - sada se možete boriti u infracrvenom području 4,5 sata. Njegova modifikacija "Alpha-PT-5" ima rijetki PbSe fotodetektor sa električnom termičkom stabilizacijom. Univerzalni nišan PT-1 iz NPO NPZ-a sposoban je za kombiniranje s mnogim vrstama malokalibarskog naoružanja zbog posebnog nosača i memorije u kojoj su balistika i končanica programirani za široku paletu oružja. Stiskanjem oka za oči pomoću mišića oka uključuje se mikrodizajn, a odvajanjem se isključuje - ovo je vrsta sistema za uštedu energije implementiranog u PT -1. Američki mikrobolometri ugrađeni su na termovizijski uređaj za nišanjenje i posmatranje "Granit-E" iz ISPC-a "Spectrum". Tehniku sa "širokopolarnim" vidom predstavila je kompanija dugog naziva NF IPP SB RAS "KTP PM" pod indeksom TB-4-50 i ima vidno polje od 18 stepeni do 13,6 stepeni.
Inače, kompanija nudi niz od tri standardne veličine termovizijskih nišana TB-4, TB-4-50 i TB-4-100, opremljenih savremenim mikroprocesorom za obradu slika zasnovanim na HPRSC arhitekturi (High Performance Reconfigurable Super Computing). Poseban smjer su novi termovizijski nišani Mowgli-2M pod indeksom 1PN97M, instalirani na modelima MANPADS tipa Strela-2M, Strela-3, Igla-1, Igla, Igla-S i najnoviji Verba . Razvijaju i sastavljaju nišane u SOM Petersburgu LOMO i razlikuju se, naravno, po velikom dometu detekcije od 6000 m. Alternativa Mowgliju mogu biti nišani TV / S-02 kompanije BELOMO iz bliskog inostranstva, namijenjeni za teško malokalibarsko oružje - puške velikog kalibra, bacači granata i, u stvari, MANPADI. S masom ne većom od 2 kg, bjeloruski nišan pokazuje impresivan domet detekcije ljudi od 2000 metara i prepoznavanja od 1300 metara.
U ovom dijelu "Kronike termovizijskog snimanja" govorili smo o nekim domaćim termovizijskim pojedinačnim znamenitostima i njihovim kolegama iz bližeg inozemstva. Pred nama su strani analozi, tenkovski termovizijski uređaji, kao i individualni uređaji za osmatranje i izviđanje.
