تتمثل المشكلة الرئيسية لأجهزة التصوير الحرارية الفردية كجزء من مجمع الأجهزة والرؤية في المتطلبات الصارمة للوزن والأبعاد. من المستحيل وضع نظام لتبريد المصفوفة بالنيتروجين السائل ، لذلك يجب البحث عن حلول هندسية جديدة. ولماذا تهتم بالسياج في أكثر أجهزة التصوير الحراري تعقيدًا وتكلفة ، إذا كانت هناك بالفعل أجهزة رؤية ليلية بالأشعة تحت الحمراء ممتازة للأسلحة الصغيرة الفردية؟ النقطة المهمة هي تمويه العدو ، والدخان ، وهطول الأمطار في الغلاف الجوي ، وتداخل الضوء ، كل هذا يقلل بشكل كبير من كفاءة أجهزة الرؤية الليلية ، حتى مع محولات الجيل الثالث الكهروضوئية. تم تصميم منتج مكتب التصميم المركزي في نوفوسيبيرسك "Tochpribor" تحت الفهرس 1PN116 للعمل في مثل هذه الظروف وهو ممثل المدرسة القديمة للأجهزة للكشف عن الأشعة تحت الحمراء للأشياء في ساحة المعركة.
يرى مشهد التصوير الحراري 1PN116 برؤيته الشديدة كل شيء بحجم الشخص وما هو أكثر سخونة من الخلفية الطبيعية على بعد 1200 متر. يحتوي الجهاز على كتلة كبيرة (3 ، 3 كجم) ، وبالتالي يتم وضعه بشكل أساسي على SVD والمدافع الرشاشة "Pecheneg" و "Kord". يتم استخدام مقياس ميكرولوميتر غير مبرد مع مصفوفة من 320 × 240 بكسل كـ "شبكية العين". دعونا نلقي نظرة فاحصة على حيل التصوير الحراري غير المبرد.
[المركز]
هذه التقنية هي بالفعل الجيل الثالث ، الذي لديه اختلافات جوهرية عن السابقة في غياب نظام مسح ضوئي ميكانيكي معقد وغير موثوق به دائمًا. في هذا الجيل ، تعتمد أجهزة التصوير الحرارية على مستقبلات صفيف الحالة الصلبة لمنطقة اللوحة البؤرية (FPA) ، والتي يتم تركيبها مباشرة خلف مستوى العدسة. تعتمد "كيمياء" الرؤية الحرارية في مثل هذه الأجهزة ، في الغالبية العظمى من الحالات ، على طبقات مقاومة من أكاسيد الفاناديوم VOx أو السيليكون غير المتبلور α-Si. ولكن هناك أيضًا استثناءات ، حيث تعتمد أجهزة الكشف الضوئية أو "قلوب" أجهزة التصوير الحرارية على PbSe ، أو مصفوفات أجهزة الكشف الكهروضوئية الكهروضوئية ، أو المصفوفات القائمة على مركبات CdHgTe المجهزة بالتبريد الكهروحراري. من المثير للاهتمام أن مثل هذا التبريد لا يستخدم غالبًا للغرض المقصود منه ، ولكنه يوفر فقط الاستقرار الحراري في ظل الظروف البيئية المتغيرة. تسجل المقاييس الدقيقة من سلسلة VOx أو α-Si التغيرات في المقاومة الكهربائية تحت تأثير درجة الحرارة ، والتي تنتمي إلى المبدأ الأساسي لتشغيل جهاز التصوير الحراري. يحتوي كل مستشعر الحالة الصلبة على شريحة معالجة مسبقة للإشارة تقوم بتحويل المقاومة لجهد الخرج وتعويض إشعاع الخلفية. من المتطلبات المهمة لمقياس الميكروبولومتر العمل في بصريات الجرمانيوم "الشفافة للحرارة" الفراغية ، مما يعقد عمل كل من المصممين والمصنعين بشكل خطير. ويجب أن يحتوي المستشعر نفسه على ركيزة موثوقة بها شوائب من الجرمانيوم أو زرنيخيد الغاليوم. لفهم جميع تعقيدات عمل الميكروبولومتر ، تجدر الإشارة إلى أن التقلبات في درجة حرارة البلورة بمقدار 0 ، 1 كلفن تؤدي إلى تغيير طفيف في المقاومة بنسبة 0 ، 03٪ ، والتي يجب تتبعها. مع تساوي جميع الأشياء الأخرى ، يتمتع السيليكون غير المتبلور ببعض المزايا على أكاسيد الفاناديوم - انتظام الشبكة البلورية والحساسية العالية. هذا يجعل الصورة للمستخدم أكثر تباينًا وأقل عرضة للضوضاء ، مقارنة بتقنية مماثلة على VOx.كل بكسل من ميكروبولومتر فريد بطريقته الخاصة - له مكاسبه الخاصة ، والتي تختلف قليلاً عن نظيراتها ، والتي تؤثر على الصورة النهائية. من خلال زيادة عدد البكسل وتقليل درجة الصوت بينهما (حتى 9-12 ميكرون) وتصغيرها ، يحاول المصممون ، من بين أمور أخرى ، تقليل مستوى الضوضاء في الصورة. تعد وحدات البكسل "السيئة" أو المعيبة مشكلة خطيرة في تصنيع أجهزة قياس الميكروبولومتر ، مما يجبر المهندسين على تطوير آليات برمجية للتخلص من النقاط البيضاء أو السوداء على الشاشة والجزيئات الوامضة. يتم تنظيم هذا عادةً باستخدام الاستيفاء ، أي يتم استبدال الإشارة الصادرة من البكسل "المكسور" بمشتق من قيمة الجيران. أهم معلمة في المصفوفة هي قيمة NETD (فرق درجة الحرارة المكافئة للضوضاء) أو درجة الحرارة التي يميز عندها الميكرولومتر الإشارة عن الضوضاء. بالطبع ، يجب أن يكون المستشعر سريعًا ، لذا فإن المعلمة التالية هي ثابت الوقت أو معدل استجابة المصور للتغيرات في درجة الحرارة. عامل الملء أو عامل التعبئة هو خاصية مصفوفة تعكس مستوى ملء ميكروبولومتر بعناصر حساسة ، فكلما زاد حجمها ، كان المشغل يرى الصورة أفضل. يمكن أن تتميز المصفوفات عالية التقنية بتغطية 90٪ من المصفوفة مع وصول عدد البكسل إلى مليون بكسل ، ويمكن للمستخدم أن يراقب ساحة المعركة في نسختين - أحادية اللون ولوحة ألوان. عادةً ما تولد المنتجات العسكرية والأمنية صورة أحادية اللون ، نظرًا لأن وضوح شخصيات العدو ومعداته أعلى بكثير من النسخة الملونة.
إن تطورات العلماء الأمريكيين فيما يتعلق باستخدام الجرافين كمستشعر للأشعة تحت الحمراء تبدو واعدة. إنهم يحاولون إدخال هذه المادة ثنائية الأبعاد في كل مكان ، والآن حان دور تقنيات التصوير الحراري. بالنظر إلى أن 70-80 ٪ من تكلفة جهاز التصوير الحراري غير المبرد تتكون من مقياس ميكرولوميتر وبصريات الجرمانيوم ، فإن فكرة إنشاء مستشعرات الجرافين الكهروحرارية مغرية للغاية. وفقًا للأمريكيين ، تكفي طبقة واحدة من الجرافين غير المكلف نسبيًا على ركيزة نيتريد السيليكون ، وقد اكتسب النموذج الأولي بالفعل القدرة على تمييز الشخص في درجة حرارة الغرفة.
في كل من الخارج وفي روسيا ، يتم إيلاء الكثير من الاهتمام للتطورات المتعلقة بالتحكم الحراري للأنظمة الضوئية لأجهزة التصوير الحرارية ، أي مقاومة درجات الحرارة المحيطة القصوى. تُستخدم العدسات من مواد الكالكوجينيد - GeAsSe و GaSbSe ، حيث تعتمد مؤشرات الانكسار للأشعة قليلاً على درجة الحرارة. طورت LPT و Murata Manufacturing طريقة لإنتاج مثل هذه العدسات عن طريق الضغط الساخن ، يليها تدوير الماس للعدسات شبه الكروية والهجينة. في روسيا ، واحدة من الشركات المصنعة القليلة للعدسات الحرارية هي JSC NPO GIPO - المعهد الحكومي للبصريات التطبيقية ، وهي جزء من Shvabe القابضة. مادة العدسة عبارة عن زجاج خالٍ من الأكسجين وسيلينيدات الزنك والجرمانيوم ، والعلبة مصنوعة من سبائك الألومنيوم عالية القوة ، والتي تضمن في النهاية عدم حدوث أي تشويه في النطاق من -400 درجة مئوية إلى +500 درجة مئوية.
في روسيا ، بالإضافة إلى 1PN116 المذكورة من FSUE TsKB Tochpribor (أو "Shvabe-devices") ، هناك مشهد تصوير حراري أخف بكثير "شاهين" (JSC TsNII "Cyclone") ، سمي باسم "اليقظة" تكريماً للأنواع المفترسة من الصقر ، تتميز بمصفوفة Ulisse الفرنسية مع 160x120 بكسل (أو 640x480) ونطاق التعرف على شكل طويل من 400-500 متر. في الأجيال الأخيرة ، تم استبدال الميكروبولومتر المستورد بنموذج محلي.
علاوة على ذلك في القائمة: مشهد التصوير الحراري PT3 من نوفوسيبيرسك "Shvabe - Defense and Defense" مع دقة مصفوفة من 640x480 عنصرًا ، بوزن 0 ، 69 كجم ، والذي أصبح "المعيار الذهبي" ، وهو نطاق اكتشاف لعدد نمو يبلغ 1200 م لا تعد درجة البكسل في هذا المنظر مؤشرًا بارزًا وتبلغ 25 ميكرونًا ، مما يشكل دقة صورة نهائية متواضعة.بالمناسبة ، نظمت الحيازة إنتاج مشهد صيد بناءً على تصميم عسكري تحت الرمز PTZ-02. ممثل آخر لمدرسة التصميم المحلية هو مشهد التصوير الحراري Alfa TIGER من قسم Shvabe-Photopribor ، والذي يبدو أنه محتكر ، مع مستقبل ميكروبولومتر في نطاق 7-14 ميكرون بدقة 384x288 بكسل. في "TIGRA" ، يعمل المشغل مع شاشة OLED أحادية اللون بدقة 800x600 بكسل ، منها 768x576 محجوزة لعرض صورة حرارية. يتمثل الاختلاف المهم عن النماذج المبكرة لمشاهد التصوير الحراري الروسية في زيادة وقت التشغيل بمقدار 30 دقيقة - الآن يمكنك القتال في نطاق الأشعة تحت الحمراء لمدة 4.5 ساعة. يحتوي تعديله "Alpha-PT-5" على كاشف ضوئي PbSe نادر مع تثبيت حراري كهربائي. إن المشهد العالمي PT-1 من NPO NPZ قادر على الاندماج مع العديد من أنواع الأسلحة الصغيرة بسبب الحامل والذاكرة الخاصين ، حيث يتم برمجة المقذوفات والشبكاني لمجموعة واسعة من الأسلحة. يؤدي الضغط على فنجان النظر مع عضلات العين إلى تشغيل العرض المصغر ، ويتم إيقاف تشغيله - وهذا هو نوع نظام توفير الطاقة المطبق في PT-1. يتم تركيب ميكروبولومتر أمريكي على جهاز التصوير الحراري لتوجيه ومراقبة "جرانيت- E" من ISPC "Spectrum". يتم تقديم التقنية ذات الرؤية "العريضة القطبية" من قبل الشركة بالاسم الطويل NF IPP SB RAS "KTP PM" تحت مؤشر TB-4-50 ولديها مجال رؤية 18 درجة بمقدار 13.6 درجة.
بالمناسبة ، تقدم الشركة مجموعة من ثلاثة أحجام قياسية من مشاهد التصوير الحراري TB-4 و TB-4-50 و TB-4-100 ، وهي مجهزة بمعالج دقيق حديث لمعالجة الصور على أساس بنية HPRSC (أداء عالي قابل لإعادة التشكيل الحوسبة الفائقة). الاتجاه المنفصل هو مشاهد التصوير الحراري الجديدة Mowgli-2M تحت مؤشر 1PN97M ، المثبت على عائلة Strela-2M و Strela-3 و Igla-1 و Igla و Igla-S من نوع MANPADS وأحدث Verba . إنهم يطورون ويجمعون المشاهد في St. أسلحة صغيرة ثقيلة - بنادق من عيار كبير وقاذفات قنابل يدوية ، وفي الواقع ، منظومات الدفاع الجوي المحمولة. بكتلة لا تزيد عن 2 كجم ، يُظهر المشهد البيلاروسي نطاقًا مثيرًا للإعجاب من اكتشاف الإنسان يبلغ 2000 متر ، والاعتراف بـ 1300 متر.
في هذا الجزء من "سجلات التصوير الحراري" تحدثنا عن بعض المشاهد الفردية للتصوير الحراري المحلي ونظيراتها من الخارج القريب. أمامنا نظائرها الأجنبية وأجهزة التصوير الحرارية للدبابات وكذلك أجهزة المراقبة والاستطلاع الفردية.
