Masalah utama pencitraan termal individu sebagai sebahagian daripada komposisi instrumen dan penglihatan adalah syarat ketat untuk berat dan dimensi. Tidak mungkin meletakkan sistem untuk menyejukkan matriks dengan nitrogen cair, jadi penyelesaian kejuruteraan baru harus dicari. Dan mengapa perlu bersusah payah menggunakan alat pengimejan termal yang paling rumit dan mahal, jika sudah ada alat penglihatan malam inframerah yang sangat baik untuk senjata kecil individu? Intinya adalah menyamarkan musuh, asap, pemendakan atmosfera dan gangguan cahaya, semua ini secara dramatik mengurangkan kecekapan peranti penglihatan malam, bahkan dengan penukar elektro-optik generasi ketiga. Produk dari Biro Reka Bentuk Pusat Novosibirsk "Tochpribor" di bawah indeks 1PN116 hanya direka untuk berfungsi dalam keadaan seperti itu dan merupakan alat perwakilan sekolah lama untuk mengesan sinaran inframerah objek di medan perang.
Penglihatan termal 1PN116 dengan penglihatannya yang tajam melihat segala ukuran seseorang dan apa yang lebih panas daripada latar semula jadi 1200 meter ke depan. Peranti ini mempunyai jisim yang besar (3, 3 kg), dan oleh itu ia dipasang terutamanya pada SVD, mesingan "Pecheneg" dan "Kord". Mikrobolometer yang tidak disejukkan dengan matriks 320x240 piksel digunakan sebagai "retina". Mari kita perhatikan lebih dekat helah pengimejan termal yang tidak disejukkan.
[tengah]
Teknik ini sudah menjadi generasi ketiga, yang mempunyai perbezaan mendasar dari yang sebelumnya tanpa adanya sistem pengimbasan optik-mekanik yang kompleks dan tidak selalu boleh dipercayai. Pada generasi ini, pembayang termal didasarkan pada penerima array keadaan pepejal Focal Plate Area (FPA), dipasang tepat di belakang satah lensa. "Kimia" penglihatan termal dalam alat sedemikian, dalam kebanyakan kes, didasarkan pada lapisan resistif vanadium oksida VOx atau silikon amorf α-Si. Tetapi ada juga pengecualian, di mana photodetectors atau "hati" dari imager termal didasarkan pada PbSe, array photodetector pyroelectric, atau matriks berdasarkan sebatian CdHgTe, dilengkapi dengan penyejukan termoelektrik. Sangat menarik bahawa penyejukan seperti itu selalunya tidak digunakan untuk tujuan yang dimaksudkan, tetapi hanya memberikan kestabilan terma dalam keadaan persekitaran yang berubah-ubah. Mikrobolometer dari VOx atau siri α-Si mendaftar perubahan rintangan elektrik di bawah pengaruh suhu, yang termasuk dalam prinsip asas operasi pencitraan termal. Setiap sensor keadaan pepejal tersebut mengandungi cip praprosesan isyarat yang menukar rintangan kepada voltan keluaran dan mengimbangi sinaran latar. Keperluan penting mikrobolometer adalah bekerja dalam vakum dan optik germanium "telus panas", yang secara serius menyulitkan kerja kedua-dua pereka dan pengeluar. Sensor itu sendiri mesti mempunyai substrat yang boleh dipercayai dengan kemasukan germanium atau gallium arsenide. Untuk memahami semua selok-belok kerja mikrobolometer, perlu diperhatikan bahawa turun naik suhu kristal sebanyak 0, 1 K menyebabkan perubahan rintangan kecil sebanyak 0, 03%, yang mesti dijejaki. Semua perkara lain sama, silikon amorf mempunyai kelebihan berbanding vanadium oksida - keseragaman kisi kristal dan kepekaan tinggi. Ini menjadikan gambar untuk pengguna lebih kontras dan kurang terdedah kepada kebisingan, berbanding teknik serupa di VOx. Setiap piksel mikrobolometer unik dengan caranya sendiri - ia mempunyai sendiri, sedikit berbeza dengan rakan sejawatnya, keuntungan dan pengimbangannya, yang mempengaruhi gambar akhir. Dengan meningkatkan jumlah piksel, mengurangi nada di antara keduanya (hingga 9-12 mikron) dan mengecilkannya, pereka berusaha, antara lain, untuk mengurangkan tingkat kebisingan dalam gambar. Piksel "buruk" atau cacat adalah masalah serius dalam pembuatan mikrobolometer, memaksa jurutera untuk mengembangkan mekanisme perisian untuk menghilangkan titik putih atau hitam di layar dan zarah-zarah yang berkedip. Ini biasanya disusun dengan menggunakan interpolasi, iaitu isyarat keluar dari piksel "pecah" diganti dengan turunan dari nilai tetangga. Parameter yang paling penting dari matriks adalah nilai NETD (Noise Equivalent Temperature Difference) atau suhu di mana mikrobolometer membezakan isyarat dari bunyi. Sudah tentu, sensor perlu cepat, jadi parameter seterusnya adalah pemalar masa atau kadar di mana imager bertindak balas terhadap perubahan suhu. Faktor pengisian atau faktor pengisian adalah ciri matriks yang mencerminkan tahap pengisian mikrobolometer dengan elemen sensitif, semakin besar, semakin baik imej dilihat oleh pengendali. Matriks berteknologi tinggi boleh merangkumi 90% liputan matriks dengan jumlah piksel mencapai 1 juta. Pengguna dapat melihat medan perang dalam dua versi - monokrom dan palet warna. Produk ketenteraan dan keselamatan biasanya menghasilkan imej monokrom, kerana kejelasan sosok musuh dan peralatannya jauh lebih tinggi daripada versi warnanya.
Perkembangan saintis Amerika mengenai penggunaan graphene sebagai sensor inframerah kelihatan menjanjikan. Mereka berusaha memperkenalkan bahan 2D ini di mana-mana, dan kini gilirannya telah datang ke teknologi pencitraan termal. Memandangkan 70-80% daripada kos pengimejan termal yang tidak disusun terdiri daripada mikrobolometer dan optik germanium, idea untuk membuat sensor termoelektrik grafik adalah sangat menggoda. Menurut orang Amerika, satu lapisan graphene yang relatif murah pada substrat silikon nitrida sudah cukup, dan prototaip sudah memperoleh kemampuan untuk membezakan seseorang pada suhu bilik.
Baik di luar negeri dan di Rusia, banyak perhatian diberikan kepada perkembangan yang berkaitan dengan atermalisasi sistem optik pembayang termal, iaitu ketahanan terhadap suhu persekitaran yang melampau. Lensa digunakan dari bahan chalcogenide - GeAsSe dan GaSbSe, di mana indeks biasan sinar bergantung sedikit pada suhu. LPT dan Murata Manufacturing telah mengembangkan satu kaedah untuk menghasilkan lensa tersebut dengan menekan panas, diikuti dengan putaran berlian lensa aspherical dan hybrid. Di Rusia, salah satu daripada beberapa pengeluar lensa atermal adalah JSC NPO GIPO - Institut Optik Gunaan Negara, yang merupakan sebahagian daripada pegangan Shvabe. Bahan lensanya adalah kaca bebas oksigen, zink dan selenides germanium, dan casingnya diperbuat daripada aloi aluminium berkekuatan tinggi, yang akhirnya menjamin tidak ada distorsi dalam lingkungan dari -400C hingga + 500C.
Di Rusia, selain 1PN116 yang disebutkan dari FSUE TsKB Tochpribor (atau "Shvabe-devices"), pemandangan pencitraan termal "Shahin" (JSC TsNII "Cyclone") jauh lebih ringan, dinamakan untuk "kewaspadaan" untuk menghormati spesies pemangsa falcon, dicirikan oleh matriks Ulisse Perancis dengan 160x120 piksel (atau 640x480) dan julat pengiktirafan dengan tinggi 400-400 meter. Pada generasi terkini, mikrobolometer yang diimport digantikan oleh model domestik.
Lebih jauh dalam senarai: Penglihatan terma PT3 dari Novosibirsk "Shvabe - Pertahanan dan Pertahanan" dengan resolusi matriks 640x480 elemen, berat 0, 69 kg dan, yang telah menjadi "standard emas", rangkaian pengesanan angka pertumbuhan 1200 m. Piksel pemandangan ini bukan penunjuk yang luar biasa dan 25 mikron, yang membentuk resolusi gambar akhir yang sederhana. Ngomong-ngomong, induk ini mengatur produksi perburuan berdasarkan reka bentuk ketenteraan dengan kod PTZ-02. Satu lagi wakil sekolah reka bentuk domestik adalah penglihatan terma Alfa TIGER dari bahagian Shvabe-Photopribor, yang nampaknya monopoli, dengan penerima mikrobolometri dalam lingkungan 7-14 mikron dengan resolusi 384x288 piksel. Dalam "TIGRA" pengendali bekerja dengan paparan mikro OLED monokromatik 800x600 piksel, yang 768x576 diperuntukkan untuk memaparkan gambar termal. Perbezaan penting dari model awal pemandangan pengimejan termal Rusia adalah peningkatan masa operasi sebanyak 30 minit - sekarang anda boleh bertarung dalam jarak inframerah selama 4.5 jam. Pengubahsuaiannya "Alpha-PT-5" mempunyai photodetector PbSe yang jarang berlaku dengan penstabilan terma elektrik. Pandangan universal PT-1 dari NPO NPZ mampu menggabungkan dengan banyak jenis senjata kecil kerana pemasangan dan memori khas, di mana balistik dan retikel diprogramkan untuk pelbagai jenis senjata. Menekan mata penglihatan dengan otot mata menghidupkan paparan mikro, dan melepaskannya - ia adalah jenis sistem penjimatan tenaga yang dilaksanakan di PT-1. Mikrobolometer Amerika dipasang pada peranti pencitraan terma untuk tujuan dan pemerhatian "Granite-E" dari ISPC "Spectrum". Teknik dengan penglihatan "lebar-kutub" dikemukakan oleh syarikat dengan nama panjang NF IPP SB RAS "KTP PM" di bawah indeks TB-4-50 dan mempunyai bidang pandangan 18 darjah dengan 13.6 darjah.
By the way, syarikat ini menawarkan rangkaian tiga ukuran standard pemandangan pencitraan termal TB-4, TB-4-50 dan TB-4-100, dilengkapi dengan mikroprosesor moden untuk pemprosesan gambar berdasarkan seni bina HPRSC (High Performance Reconfigurable Pengkomputeran Super). Arah yang terpisah adalah pemandangan pencitraan termal Mowgli-2M baru di bawah indeks 1PN97M, yang dipasang pada keluarga MANPADS jenis Strela-2M, Strela-3, Igla-1, Igla, Igla-S dan Verba terbaru . Mereka mengembangkan dan mengumpulkan pemandangan di St Petersburg LOMO dan tentu saja mereka berbeza dengan jarak pengesanan 6000 m. Alternatif untuk Mowgli ialah pemandangan TV / S-02 dari syarikat BELOMO dari dekat luar negeri, yang dirancang untuk senjata kecil yang berat - senapang berkaliber besar, pelancar bom tangan dan, sebenarnya, MANPADS. Dengan jisim tidak lebih dari 2 kg, penglihatan Belarusia menunjukkan jarak pengesanan manusia yang mengagumkan sejauh 2000 meter, dan pengiktirafan 1300 meter.
Dalam bahagian ini "Thermal Imaging Chronicles" kita membincangkan beberapa pemandangan pengimejan termal domestik dan rakan sejawatnya dari luar negara. Di hadapan adalah analog asing, alat pemanas terma tangki, serta alat pemerhatian dan pengintaian individu.
