Ключовият проблем на отделните топлоизолации като част от инструментално -прицелния комплекс са строгите изисквания за тегло и размери. Невъзможно е да се постави система за охлаждане на матрицата с течен азот, затова трябва да се търсят нови инженерни решения. И защо да си правим труда да ограждаме в най -сложния и скъп термовизор, ако вече има отлични инфрачервени устройства за нощно виждане за отделни малки оръжия? Въпросът е в маскирането на врага, дима, атмосферните валежи и светлинните смущения, всичко това драстично намалява ефективността на устройствата за нощно виждане, дори и с електрооптични преобразуватели от трето поколение. Продуктът на Новосибирското централно конструкторско бюро "Точприбор" под индекс 1PN116 току-що е проектиран да работи в такива условия и е представител на старата школа за устройства за откриване на инфрачервено излъчване на обекти на бойното поле.
Термоизолационният мерник 1PN116 с острото си зрение вижда всичко с размерите на човек и това, което е по -горещо от естествения фон на 1200 метра напред. Устройството има значителна маса (3, 3 кг) и затова се поставя главно на СВД, картечници „Печенег“и „Корд“. Като "ретина" се използва неохладен микроболометър с матрица от 320x240 пиксела. Нека да разгледаме по -отблизо триковете на неохладените термични изображения.
[център]
Тази техника вече е трето поколение, което има фундаментални разлики от предишните при липса на сложна и не винаги надеждна оптико-механична сканираща система. В това поколение термовизорите се основават на твърдотелни приемници с матрична фокусна плоча (FPA), монтирани непосредствено зад равнината на обектива. "Химията" на термичното зрение в такива приспособления в по-голямата част от случаите се основава на резистивни слоеве от ванадиеви оксиди VOx или аморфен силиций α-Si. Но има и изключения, при които фотодетекторите или "сърцата" на термовизорите се основават на PbSe, матрици от пироелектрични фотодетектори или матрици на базата на съединения CdHgTe, оборудвани с термоелектрическо охлаждане. Интересно е, че такова охлаждане най -често не се използва по предназначение, а осигурява само термична стабилност при променливи условия на околната среда. Микроболометрите от сериите VOx или α-Si регистрират промени в електрическото съпротивление под въздействието на температурата, което принадлежи към основния принцип на работа на термовизионната камера. Всеки такъв твърдотелен сензор съдържа чип за предварителна обработка на сигнал, който преобразува съпротивлението към изходното напрежение и компенсира фоновото излъчване. Важно изискване на микроболометъра е работата във вакуумна и "топлопрозрачна" германиева оптика, което сериозно усложнява работата както на дизайнерите, така и на производителите. А самият сензор трябва да има надежден субстрат с включвания на германиев или галиев арсенид. За да се разберат всички тънкости на работата на микроболометъра, трябва да се отбележи, че колебанията в температурата на кристала с 0, 1 K водят до малка промяна в съпротивлението с 0, 03%, което трябва да бъде проследено. При равни други условия аморфният силиций има някои предимства пред ванадиевите оксиди - еднородността на кристалната решетка и високата чувствителност. Това прави изображението за потребителя по -контрастно и по -малко податливо на шум, в сравнение с подобна техника на VOx. Всеки пиксел на микроболометъра е уникален по свой собствен начин - той има свои собствени, малко по -различни от своите колеги, усилване и изместване, които влияят на крайното изображение. Увеличавайки броя на пикселите, намалявайки стъпката между тях (до 9-12 микрона) и ги миниатюризирайки, дизайнерите се опитват, наред с други неща, да намалят нивото на шума в изображението. „Лошите“или дефектни пиксели са сериозен проблем при производството на микроболометри, принуждавайки инженерите да разработят софтуерни механизми за премахване на бели или черни точки на екрана и трептящи частици. Това обикновено се организира с помощта на интерполация, тоест изходящият сигнал от "счупения" пиксел се заменя с производна от стойността на съседите. Най -важният параметър на матрицата е стойността на NETD (еквивалентна на шума еквивалентна температура) или температурата, при която микроболометърът различава сигнала от шума. Разбира се, сензорът трябва да бъде бърз, така че следващият параметър е времевата константа или скоростта, с която изображението реагира на промените в температурата. Факторът на запълване или коефициентът на запълване е матрична характеристика, отразяваща нивото на запълване на микроболометъра с чувствителни елементи, колкото е по -голямо, толкова по -добре се вижда изображението от оператора. Високотехнологичните матрици могат да се похвалят с 90% покритие на матрицата с брой пиксели, достигащи 1 млн. Потребителят може да наблюдава бойното поле в две версии - монохромна и цветова палитра. Военните и охранителните продукти обикновено генерират монохромно изображение, тъй като яснотата на фигурите на врага и неговото оборудване е много по -висока от цветната версия.
Развитието на американските учени по отношение на използването на графен като инфрачервен сензор изглежда обещаващо. Те се опитват да въведат този 2D материал навсякъде и сега редът дойде на технологиите за термични изображения. Като се има предвид, че 70-80% от цената на неохладен термообразувател се състои от микроболометър и германиева оптика, идеята за създаване на термоелектрични сензори от графен е много изкушаваща. Според американците един слой от сравнително евтин графен върху субстрат от силициев нитрид е достатъчен и прототипът вече придобива способността да различава човек при стайна температура.
Както в чужбина, така и в Русия се обръща голямо внимание на разработките, свързани с атермализирането на оптичните системи на термичните камери, тоест устойчивостта към екстремни температури на околната среда. Лещите се използват от халкогенидни материали - GeAsSe и GaSbSe, в които индексите на пречупване на лъчите зависят малко от температурата. LPT и Murata Manufacturing са разработили метод за производство на такива лещи чрез горещо пресоване, последвано от диамантено струговане на асферични и хибридни лещи. В Русия един от малкото производители на атермални лещи е JSC NPO GIPO - Държавен институт по приложна оптика, който е част от холдинга Shvabe. Материалът на лещата е безкислородно стъкло, цинкови и германиеви селениди, а корпусът е изработен от алуминиева сплав с висока якост, което в крайна сметка гарантира липса на изкривявания в диапазона от -400C до + 500C.
В Русия, в допълнение към споменатия 1PN116 от ФГУП ЦКБ Точприбор (или „Швабе-устройства“), има много по-лек термообразуващ мерник „Шахин“(АД ЦНИИ „Циклон“), кръстен на „бдителност“в чест на хищния вид на сокол, характеризиращ се с френската матрица Ulisse със 160x120 пиксела (или 640x480) и обхват на разпознаване на висока фигура от 400-500 метра. В последните поколения внесеният микроболометър беше заменен от местен модел.
По -нататък в списъка: термообразуващ мерник PT3 от Новосибирск „Швабе - отбрана и отбрана“с матрична разделителна способност от 640x480 елемента, с тегло 0, 69 кг и, който се превърна в „златен стандарт“, диапазон на откриване на растеж от 1200 м. Стъпката на пикселите на този мерник не е изключителен индикатор и е 25 микрона, което формира скромна крайна разделителна способност на изображението. Между другото, холдингът организира производството на ловен мерник по военна конструкция под кода PTZ-02. Друг представител на местната школа по дизайн е термовизионният мерник Alfa TIGER от подразделението Shvabe-Photopribor, който изглежда като монополист, с микроболометричен приемник в диапазона 7-14 микрона с разделителна способност 384x288 пиксела. В "TIGRA" операторът работи с монохроматичен OLED микродисплей от 800x600 пиксела, от които 768x576 са запазени за показване на термично изображение. Важна разлика от ранните модели на руските термообработващи прицели е увеличеното време на работа с 30 минути - сега можете да се биете в инфрачервения диапазон за 4,5 часа. Неговата модификация "Alpha-PT-5" има рядък фотодетектор PbSe с електрическа термична стабилизация. Универсалният мерник PT-1 от NPO NPZ е в състояние да се комбинира с много видове стрелкови оръжия благодарение на специален монтаж и памет, в които балистиката и прицелната мрежа са програмирани за широка гама оръжия. Стискането на зрителния накрайник с мускулите на окото включва микродисплея, а разкопчаването му изключва - това е вид енергоспестяваща система, внедрена в PT -1. Американски микроболометри са инсталирани на термовизионното устройство за прицелване и наблюдение „Гранит-Е“от ISPC „Спектър“. Техниката с "широкополярна" визия е представена от компанията с дълго име NF IPP SB RAS "KTP PM" под индекс TB-4-50 и има зрително поле от 18 градуса по 13,6 градуса.
Между другото, компанията предлага гама от три стандартни размера на термообработващи прицели TB-4, TB-4-50 и TB-4-100, оборудвани с модерен микропроцесор за обработка на изображения, базиран на архитектурата HPRSC (High Performance Reconfigurable Супер изчисления). Отделна посока са новите термовизионни прицели Mowgli-2M под индекса 1PN97M, инсталирани на семейства ПЗРК Strela-2M, Strela-3, Igla-1, Igla, Igla-S и най-новата Verba . Те разработват и сглобяват мерници в Санкт Петербург LOMO и те се различават, разбира се, с огромен обхват на откриване от 6000 м. Алтернатива на Mowgli могат да бъдат телевизионните / S-02 мерници от компанията BELOMO от близкото чужбина, предназначени за тежко стрелково оръжие - пушки с голям калибър, гранатомети и всъщност ПЗРК. С маса не повече от 2 кг, беларуският мерник демонстрира впечатляващ обхват на човешко откриване от 2000 метра и разпознаване на 1300 метра.
В тази част от „Хроники за топлоизолацията“говорихме за някои местни термовизионни отделни забележителности и техните колеги от близкото чужбина. Напред са чуждестранни аналози, резервоарни термовизори, както и индивидуални устройства за наблюдение и разузнаване.
