Atsevišķu termokameru kā instrumentu un novērošanas kompleksa galvenā problēma ir stingrās prasības svaram un izmēriem. Nav iespējams ievietot sistēmu matricas dzesēšanai ar šķidro slāpekli, tāpēc jāmeklē jauni inženiertehniskie risinājumi. Un kāpēc uztraukties, lai iežogotu vissarežģītāko un dārgāko termokameru, ja jau ir pieejamas lieliskas infrasarkanās nakts redzamības ierīces atsevišķiem kājnieku ieročiem? Galvenais ir ienaidnieka maskēšana, dūmi, atmosfēras nokrišņi un gaismas traucējumi, tas viss krasi samazina nakts redzamības ierīču efektivitāti pat ar trešās paaudzes elektrooptiskajiem pārveidotājiem. Novosibirskas Centrālā dizaina biroja "Tochpribor" produkts ar indeksu 1PN116 ir paredzēts darbam šādos apstākļos un ir vecās skolas pārstāvis ierīcēm, kas nosaka kaujas lauka objektu infrasarkano starojumu.
1PN116 termiskās attēlveidošanas skats ar savu redzīgo redz visu cilvēka augumā un karstāku par dabisko fonu, kas atrodas 1200 metru priekšā. Ierīcei ir ievērojama masa (3, 3 kg), un tāpēc tā tiek novietota galvenokārt uz SVD, ložmetējiem "Pecheneg" un "Kord". Kā "tīklene" tiek izmantots neatdzesēts mikrobolometrs ar matricu 320x240 pikseļi. Sīkāk apskatīsim neatdzesētās termiskās attēlveidošanas trikus.
[centrs]
Šī metode ir jau trešā paaudze, kurai ir būtiskas atšķirības no iepriekšējām, ja nav sarežģītas un ne vienmēr uzticamas optiski mehāniskās skenēšanas sistēmas. Šajā paaudzē termoattēlu pamatā ir fokusa plāksnes apgabala (FPA) cietvielu masīvu uztvērēji, kas uzstādīti uzreiz aiz objektīva plaknes. Termiskās redzes "ķīmija" šādos sīkrīkos lielākajā daļā gadījumu ir balstīta uz vanādija oksīdu VOx vai amorfā silīcija α-Si pretestības slāņiem. Bet ir arī izņēmumi, kuros fotodetektoru vai termokameru "sirdis" pamatā ir PbSe, piroelektriskie fotodetektoru bloki vai matricas, kuru pamatā ir CdHgTe savienojumi, kas aprīkoti ar termoelektrisko dzesēšanu. Interesanti, ka šāda dzesēšana visbiežāk netiek izmantota paredzētajam mērķim, bet nodrošina tikai termisko stabilitāti mainīgos vides apstākļos. Mikrobolometri no VOx vai α-Si sērijas reģistrē elektriskās pretestības izmaiņas temperatūras ietekmē, kas pieder pie termokameras darbības pamatprincipa. Katrs šāds cietvielu sensors satur signāla pirmapstrādes mikroshēmu, kas pārveido pretestību izejas spriegumam un kompensē fona starojumu. Svarīga mikrobolometra prasība ir darbs vakuumā un "karstumcaurspīdīgā" germānija optikā, kas nopietni sarežģī gan dizaineru, gan ražotāju darbu. Un pašam sensoram jābūt uzticamam substrātam ar germānija vai gallija arsenīda ieslēgumiem. Lai saprastu visas mikrobolometra darba smalkumus, jāatzīmē, ka kristāla temperatūras svārstības par 0, 1 K noved pie niecīgām pretestības izmaiņām par 0, 03%, kas ir jāseko. Ja visas pārējās lietas ir vienādas, amorfam silīcijam ir dažas priekšrocības salīdzinājumā ar vanādija oksīdiem - kristāla režģa vienmērīgums un augsta jutība. Tas padara attēlu lietotājam kontrastīgāku un mazāk pakļautu troksnim, salīdzinot ar līdzīgu tehniku VOx. Katrs mikrobolometra pikselis ir unikāls savā veidā - tam ir savs, nedaudz atšķirīgs no tā kolēģiem, pastiprinājums un nobīde, kas ietekmē gala attēlu. Palielinot pikseļu skaitu, samazinot piķi starp tiem (līdz 9–12 mikroniem) un tos miniaturizējot, dizaineri cita starpā cenšas samazināt attēla trokšņa līmeni. “Slikti” vai bojāti pikseļi ir nopietna problēma mikrobolometru ražošanā, liekot inženieriem izstrādāt programmatūras mehānismus, lai novērstu baltus vai melnus punktus uz ekrāna un mirgojošas daļiņas. To parasti organizē, izmantojot interpolāciju, tas ir, izejošais signāls no "salauztā" pikseļa tiek aizstāts ar atvasinājumu no kaimiņu vērtības. Vissvarīgākais matricas parametrs ir NETD (trokšņa ekvivalenta temperatūras starpība) vērtība vai temperatūra, kurā mikrobolometrs atšķir signālu no trokšņa. Protams, sensoram ir jābūt ātram, tāpēc nākamais parametrs ir laika konstante vai ātrums, kādā attēlveidotājs reaģē uz temperatūras izmaiņām. Uzpildes koeficients jeb aizpildījuma koeficients ir matricas raksturlielums, kas atspoguļo mikrobolometra piepildījuma līmeni ar jutīgiem elementiem, jo lielāks tas ir, jo labāk attēlu redz operators. Augsto tehnoloģiju matricas var lepoties ar 90% matricas pārklājumu ar pikseļu skaitu, kas sasniedz 1 miljonu. Lietotājs var novērot kaujas lauku divās versijās - vienkrāsainā un krāsu paletē. Militārie un drošības produkti parasti rada vienkrāsainu attēlu, jo ienaidnieka figūru un aprīkojuma skaidrība ir daudz augstāka nekā krāsu versijā.
Amerikāņu zinātnieku attīstība attiecībā uz grafēna izmantošanu kā infrasarkano staru sensoru izskatās daudzsološa. Viņi mēģina ieviest šo 2D materiālu visur, un tagad ir pienākusi kārta termiskās attēlveidošanas tehnoloģijām. Ņemot vērā, ka 70-80% no neatdzesēta termokameras izmaksām veido mikrobolometrs un germānija optika, ideja par grafēna termoelektrisko sensoru izveidi ir ļoti vilinoša. Pēc amerikāņu domām, pietiek ar vienu slāni salīdzinoši lēta grafēna uz silīcija nitrīda substrāta, un prototips jau iegūst spēju atšķirt cilvēku istabas temperatūrā.
Gan ārzemēs, gan Krievijā liela uzmanība tiek pievērsta attīstībai, kas saistīta ar termokameru optisko sistēmu athermalizāciju, tas ir, izturību pret galējām apkārtējās vides temperatūrām. Lēcas tiek izmantotas no halkogenīda materiāliem - GeAsSe un GaSbSe, kuros staru laušanas rādītāji ir maz atkarīgi no temperatūras. LPT un Murata Manufacturing ir izstrādājuši metodi šādu lēcu ražošanai, izmantojot karsto presēšanu, kam seko asfērisku un hibrīdu lēcu dimanta virpošana. Krievijā viens no nedaudzajiem atermālo lēcu ražotājiem ir AS NPO GIPO - Valsts lietišķās optikas institūts, kas ir daļa no Shvabe holdinga. Objektīva materiāls ir bez skābekļa saturošs stikls, cinks un germānija selenīdi, un korpuss ir izgatavots no augstas stiprības alumīnija sakausējuma, kas galu galā garantē nekādu kropļojumu diapazonā no -400C līdz + 500C.
Krievijā papildus minētajam 1PN116 no FSUE TsKB Tochpribor (vai "Shvabe-devices"), daudz vieglāks termiskās attēlveidošanas skats "Shahin" (AS TsNII "Cyclone"), kas nosaukts par "modrību" par godu plēsīgajām sugām piekūns, ko raksturo franču Ulisse matrica ar 160x120 pikseļiem (vai 640x480) un atpazīstamības diapazonu no 400 līdz 500 metriem. Pēdējās paaudzēs importētais mikrobolometrs tika aizstāts ar vietējo modeli.
Tālāk sarakstā: PT3 termiskās attēlveidošanas skats no Novosibirskas "Shvabe - Defense and Defense" ar matricas izšķirtspēju 640x480 elementi, kas sver 0, 69 kg un, kas ir kļuvis par "zelta standartu", augšanas skaitļa noteikšanas diapazons 1200 m. Šī skata pikseļu solis nav izcils rādītājs un ir 25 mikroni, kas veido pieticīgu galīgo attēla izšķirtspēju. Starp citu, saimniecība organizēja medību skata ražošanu, pamatojoties uz militāru dizainu ar kodu PTZ-02. Vēl viens pašmāju dizaina skolas pārstāvis ir Alfa TIGER termiskās attēlveidošanas skats no Shvabe-Photopribor nodaļas, kas, šķiet, ir monopolists, ar mikrobolometrisko uztvērēju 7-14 mikronu diapazonā ar izšķirtspēju 384x288 pikseļi. "TIGRA" operators strādā ar 800x600 pikseļu monohromatisku OLED mikrodispleju, no kuriem 768x576 ir rezervēti termiskā attēla attēlošanai. Būtiska atšķirība no Krievijas termiskās attēlveidošanas tēmēkļu agrīnajiem modeļiem ir palielinātais darbības laiks par 30 minūtēm - tagad jūs varat cīnīties infrasarkanā diapazonā 4,5 stundas. Tās modifikācijai "Alpha-PT-5" ir rets PbSe fotodetektors ar elektrisko termisko stabilizāciju. Universālais tēmeklis PT-1 no NPO NPZ ir spējīgs kombinēt ar daudziem kājnieku ieroču veidiem, pateicoties īpašam stiprinājumam un atmiņai, kurā ballistika un tīkliņš ir ieprogrammēts plašam ieroču klāstam. Saspiežot redzes acs kausu ar acs muskuļiem, tiek ieslēgts mikrodisplejs, un atvienošana izslēdzas - šāda veida enerģijas taupīšanas sistēma ir ieviesta PT -1. Amerikāņu mikrobolometri ir uzstādīti termiskās attēlveidošanas ierīcē, lai mērķētu un novērotu "Granite-E" no ISPC "Spectrum". Tehniku ar "plašu polāro" redzējumu uzņēmums ar garu nosaukumu NF IPP SB RAS "KTP PM" prezentē ar indeksu TB-4-50, un tā redzamības lauks ir 18 grādi par 13,6 grādiem.
Starp citu, uzņēmums piedāvā trīs standarta izmēru termiskās attēlveidošanas tēmēkļu klāstu TB-4, TB-4-50 un TB-4-100, kas aprīkoti ar modernu mikroprocesoru attēlu apstrādei, pamatojoties uz HPRSC arhitektūru (augstas veiktspējas pārkonfigurējams Super skaitļošana). Atsevišķs virziens ir jaunie Mowgli-2M termiskās attēlveidošanas tēmēkļi ar indeksu 1PN97M, kas uzstādīti uz Strela-2M, Strela-3, Igla-1, Igla, Igla-S tipa MANPADS saimes un jaunākās Verba . Viņi izstrādā un saliek tēmēkļus Sanktpēterburgas LOMO, un tie, protams, atšķiras ar milzīgu atklāšanas diapazonu 6000 m. Alternatīva Mowgli var būt TV / S-02 tēmēkļi no uzņēmuma BELOMO no tuvējās ārzemēs, kas paredzēti smagie kājnieku ieroči - lielkalibra šautenes, granātmetēji un patiesībā MANPADS. Ar masu, kas nepārsniedz 2 kg, Baltkrievijas redzesloks demonstrē iespaidīgu cilvēku noteikšanas diapazonu - 2000 metrus un atpazīstamību - 1300 metrus.
Šajā "Termiskās attēlveidošanas hronikas" daļā mēs runājām par dažiem vietējiem termiskās attēlveidošanas individuālajiem apskates objektiem un to kolēģiem no tuvējās ārzemēm. Priekšā ir ārvalstu analogi, tvertņu termiskie attēli, kā arī individuālas novērošanas un izlūkošanas ierīces.
