Прибор теплового видения

Ночное видение и тепловизоры, очки ПНВ и монокли, как устроен инфракрасный танковый прицел, армейские оптические приборы нового поколения

29.04.2019

Зрение – наиболее важный способ восприятия окружающей действительности. Визуально мы получаем большую часть информации о внешнем мире. Наши глаза – удивительно сложный и совершенный механизм, подаренный нам природой. Но, к сожалению, возможности их несколько ограничены.

Человек способен воспринимать только очень узкий оптический диапазон всего спектра электромагнитного излучения (он еще называется видимым участком спектра), кроме того, глаз может воспринимать «картинку» только в условиях достаточной освещенности. Например, если оно падает ниже уровня 0,01 люкса, то мы теряем возможность различать цвета объектов и можем видеть только крупные предметы, находящиеся неподалеку.

Это вдвойне обидно, ведь из-за этой особенности нашего зрения мы становимся практически слепыми в темное время суток. Человек всегда завидовал другим представителям животного царства, для которых ночная мгла не является преградой: кошкам, совам, волкам, летучим мышам.

Особенно не нравилась подобная ограниченность человеческого зрения военным. Но кардинально изменить ситуацию удалось лишь в середине прошлого столетия, когда благодаря достижениям физики появились приборы ночного видения, позволяющие видеть ночью почти так же ясно, как и днем.

В настоящее время приборы ночного видения находятся не только в армейских арсеналах, их с удовольствием используют спасатели, охотники, охранные подразделения, специальные службы. А если говорить о тепловизорах, то перечень их использования еще шире.

Сегодня в свободной продаже находится огромное количество самых разнообразных типов и видов приборов ночного видения (ПНВ), выполненных в виде биноклей, моноклей (монокуляров), прицелов или обычных очков. Однако прежде чем говорить об устройстве прибора ночного видения, следует несколько слов сказать о физических принципах, на которых основана работа подобных приспособлений.

Как он работает

Работа приборов ночного видения и тепловизоров основана на физических явлениях внутреннего и внешнего фотоэффекта.

Суть явления внешнего фотоэффекта (или фотоэлектронной эмиссии) заключается в том, что твердые тела под воздействием света испускают электроны, которые и улавливаются ПНВ.

Основой любого прибора ночного видения является ЭОП – электронно-оптический преобразователь, который улавливает слабый отраженный свет, усиливает его и превращает в электронный сигнал. Именно его и видит человек в объективе ПНВ.

Следует понимать, что ни один прибор ночного видения не способен «видеть» в абсолютной темноте. Правда, существуют и активные ПНВ, которые используют для освещения объектов собственный источник инфракрасного излучения.

Максимально усиленный сигнал передается на люминесцентный экран, где он опять превращается в привычное для человеческого глаза изображение.

Вышеописанная конструкция в целом характерна для любого поколения ПНВ, просто современные приборы ночного видения (второе и третье поколение) имеют более продвинутую систему усиления сигнала.

Тепловизоры же улавливают собственное излучение любого тела или предмета, температура которого отлична от абсолютного нуля. Основной частью тепловизоров являются так называемые болометры – сложные фотоприемные устройства, которые улавливают инфракрасные волны. Подобные датчики чувствительны к длинам волн, соответствующих диапазону температур от -50 до +500 градусов Цельсия.

На самом деле, тепловизоры имеют довольно простую конструкцию. Каждый подобный прибор состоит из объектива, тепловизионной матрицы и блока обработки сигнала, а также экрана, на который выводится готовое изображение.

Тепловизоры бывают двух видов: с охлаждаемой и неохлаждаемой матрицей. Первые являются наиболее чувствительными, дорогими и массивными. Их матрица охлаждается до температуры -210 до -170o C, обычно для этого используют жидкий азот.

Чаще их используют на крупной военной технике (например, любой танковый прибор ночного видения).

Тепловизоры с неохлаждаемой матрицей стоят на порядок дешевле, они меньше по размеру, но и чувствительность их гораздо ниже. Однако большая часть тепловизоров, которые сегодня представлены на рынке (до 97%), относится именно к этой категории.

Одной из главных особенностей тепловизоров, которая во многом и обуславливает их высокую стоимость, являются их объективы. Дело в том, что обычное стекло, используемое в большинстве оптических приборов, абсолютно непрозрачно для инфракрасного излучения.

Поэтому для объективов тепловизоров используются такие редкие материалы, как германий, рыночная цена которого составляет примерно 2 тыс. долларов за кг. Средний германиевый объектив для тепловизора стоит около 7 тыс. долларов, а цена хорошего может доходить до 20 тыс. долларов.

Сегодня и в России, и за рубежом активно ищут замену германию, что в теории может снизить стоимость тепловизора на 40-50%.

История и классификация ПНВ 

Классификация приборов ночного видения основана на чувствительности фотокатода, степени усиления света, а также разрешении в центре полученного изображения. Как правило, выделяют три поколения ПНВ.

Кроме того, к отдельному поколению нередко относят ранние ПНВ с дополнительным источником инфракрасного излучения. На сайтах производителей можно встретить информацию о ПНВ так называемых промежуточных поколений, вроде 1+ или 2+.

Однако подобная градация больше преследует маркетинговые цели, чем является отображением реальных отличий.

Совершенствование конструкции ПНВ и появления новых поколений этих приборов шло последовательно, одно за другим. Поэтому классификацию приборов ночного видения удобнее рассматривать вместе с историей их развития.

В 1934 году произошел настоящий прорыв в этой области: голландец Холст создал первый в мире электронно-оптический преобразователь (ЭОП). Двумя годами позже российский эмигрант Зворыкин разработал ЭОП с электростатической фокусировкой сигнала, который позже стал «сердцем» первого коммерческого ПНВ американской компании Radio Corporation of America.

Периодом бурного развития ПНВ стала Вторая мировая война. Лидером в их разработке и применении стала гитлеровская Германия. Первый прототип прицела ночного видения был создан немецкой компанией Allgemeine Electricitats-Gesellschaft (AEG) в 1936 году, он предназначался для установки на противотанковых пушках Pak 35/36 L/45.

К 1944 году немецкие противотанковые пушки Pak 40 могли вести огонь, используя приборы ночного видения, на дистанции до 700 метров. Примерно в это же время танковые войска вермахта получили ПНВ Sperber FG 1250, с применением которого состоялось последнее крупное немецкое наступление на Восточном фронте неподалеку от венгерского озера Балатон.

Все вышеперечисленные приборы ночного видения относятся к так называемому нулевому поколению. Подобные устройства отличались очень слабой чувствительностью, поэтому для нормальной их работы был необходим дополнительный источник инфракрасного света.

Именно поэтому в конце войны советские войска часто использовали в наступлении обычные прожекторы. Они попросту слепили немецкие ПНВ.

Были у немцев попытки создать и ПНВ, которые бы обеспечивали большую дальность видения (до 4 км), но из-за значительных размеров ИК-прожектора от них отказались. В 1944 году в войска была отправлена опытная партия (300 шт.) ПНВ Vampir, предназначенная для установки на немецкие штурмовые винтовки «Штурмгевер».

Несмотря на эти довольно скромные показатели, немцы активно использовали «Вампир» в ночных боях завершающего этапа войны.

Попытки создания ПНВ нулевого поколения были и в Советском Союзе. Еще до войны для танков семейства БТ был разработан комплекс «Дудка», позже аналогичная система появилась и для Т-34.

Можно также вспомнить отечественный прибор ночного видения Ц-3, который разрабатывался для пистолетов-пулеметов ППШ-41. Подобным оружием планировали оснастить штурмовые подразделения. Однако широкого распространения ПНВ в Красной армии так и не получили.

В тот период приборы ночного видения все еще были экзотикой, а Советскому Союзу во время Великой Отечественной войны было точно не до нее.

Опыт Второй мировой войны показал, что приборы ночного видения имеют прекрасные перспективы. Стало ясно, что эта технология может серьезно изменить способ ведения боевых действий не только на суше, но и в воздухе и на море.

Однако для этого ПНВ нулевого поколения должны были избавиться от большого количества присущих им недостатков, главным из которых была их низкая чувствительность. Она не только ограничивала дальность действия ПНВ, но и принуждала использовать вместе с прибором громоздкий и весьма энергоемкий ИК-прожектор.

Да и в целом конструкция первых ПНВ была слишком сложной и не отличалась достаточной надежностью.

Вскоре на смену примитивным ПНВ военного периода пришли приборы первого поколения, основанные на ЭОП с электростатической фокусировкой. Они были способны усиливать входной сигнал в несколько тысяч раз. Это, в свою очередь, позволило отказаться от дополнительной подсветки. ИК-прожекторы не только излишне утяжеляли систему, но и демаскировали бойца на поле боя. Пика своего совершенства ПНВ первого поколения достигли к 60-м годам прошлого века, американцы активно использовали их во время Вьетнамской войны.

Их количество и определяло разрешение светопроводящей пластины. Фотон света, попадая в каждый из подобных каналов, вызывает выбивание целого каскада электронов, что значительно усиливало чувствительность прибора. Для ПНВ второго поколения усиление может достигать 40 тыс. раз.

Их чувствительность составляет 240-400 мА/лм, а разрешение – 32-56 штр/мм.

В Советском Союзе на основе этой технологии были созданы очки ночного видения «Квакер», а в США – AN/PVS-5B.

Позже появились приборы ночного видения, в которых электростатическая линза отсутствует вовсе и происходит прямой перенос электронов к пластине с микроканалами. Такие ПНВ обычно относят к поколению 2+. На основе подобной схемы изготовлены отечественные очки ночного видения «Наглазник» или их американский аналог AN/PVS-7.

Дальнейшие усилия ученых по улучшению приборов ночного видения были направлены на усовершенствование фотокатода. Инженеры компании Philips предложили изготавливать его из нового полупроводникового материала – арсенида галлия.

Так появились приборы ночного видения третьего поколения. По сравнению с традиционными мультищелочными фотокатодоми их чувствительность стала выше на 30%, что позволило проводить наблюдение даже в условиях облачной безлунной ночи.

Проблема была лишь в том, что новый материал можно было изготавливать только в условиях глубокого вакуума, и этот процесс оказался весьма трудоемок. Поэтому стоимость такого фотокатода оказалась на порядок выше, чем у его предшественников. при этом ПНВ третьего поколения могут усиливать входящий свет в 100 тыс. раз.

Еще можно добавить, что производить арсенид галлия могут в промышленных масштабах только две страны – США и Россия.

Хотя, конечно же, исследования по совершенствованию существующих «ночников» ведутся в десятках стран мира. Для тепловизоров ищут бюджетную замену стекла из германия, основной проблемой ПНВ является поиск более дешевого аналога арсенид-галлиевых фотокатодов.

В начале нулевых годов американцы заявили о создании ПНВ нового поколения, но часть экспертов считает, что его, скорее, можно назвать поколением 3+.

Области применения и перспективы

Приборы, которые позволяют человеку видеть ночью, с каждым годом становятся все популярнее и находят себе новые области применения. Современные «гражданские» ПНВ имеют вполне доступную стоимость, поэтому их могут позволить себе и охотники, и охранные структуры, а также другие категории граждан, которым необходимо ночное видение.

Самое интересное, что сегодня на рынке присутствуют все три поколения ПНВ. Многие приборы ночного видения для охоты относятся к первому поколению или даже нулевому и имеют ИК-подсветку, что абсолютно неприемлемо для военных ПНВ.

На «гражданке» используются также и устройства третьего поколения (в них видно даже в подвалах). Технологии, которые применяются при их создании, уже давно не являются секретными, просто устройства очень дорого стоят.

Прицелы ПНВ также могут быть изготовлены с использованием элементов различных поколений.

Незаменим тепловизор и в энергетике. Этот прибор может легко показать, где из здания наиболее активно уходит тепло, а также позволит обнаружить места максимальных нагрузок в энергетических сетях. Применяют тепловизоры и медицине: по температурной карте человеческого тела можно даже ставить некоторые диагнозы.

С каждым годом подобные приборы становятся все дешевле, поэтому сфера их применения неуклонно расширяется.

Источник: https://MilitaryArms.ru/oruzhie/vintovki/nochnoe-videnie/

Современные тепловизионные приборы и тепловизоры

/ Поддержка / Публикации /Современные тепловизионные приборы и тепловизоры

С точки зрения пользователя, тепловизоры — это одна из разновидностей приборов ночного видения (ПНВ), а с точки зрения применяемых в них технологий — это принципиально иной способ решения задач. Если формулировать предельно коротко и примитивно, тепловизоры позволяют видеть не отраженное, как это делают «традиционные» приборы ночного видения, а собственное инфракрасное излучение объектов.

Тепловизор устанавливается на оружие как оптический прицел

Тепловизионное излучение

Современные тепловизионные приборы позволяют обнаружить человека, животное или работающую технику в густых зарослях, под прикрытием маскировки или даже в полной темноте внутри охраняемого объекта. Более того, они способны увидеть даже свежие следы людей и автомобилей или нарушенный слой почвы.

Любой объект, как живой, так и неживой, излучает электромагнитные волны в очень широком диапазоне частот, среди них есть волны в инфракрасном спектре, которые обычно называют «тепловым излучением». Очевидно, что интенсивность такого теплового излучения напрямую зависит от температуры объекта и практически не зависит от условий освещенности в видимом диапазоне.

Таким образом, при помощи тепловизора о любом наблюдаемом объекте может быть собрана и визуализирована дополнительная информация, недоступная человеческому глазу и другим приборам. Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что тепловизор — это устройство, позволяющее визуализировать картину теплового излучения наблюдаемого объекта. Это открывает ряд уникальных возможностей для разных сфер деятельности: точных измерений, контроля технологических процессов и, конечно же обеспечение безопасности.

Тепловизор позволяет безошибочно идентифицировать объекты

Устройство тепловизионного прибора

Вопреки ожиданиям, тепловизор устроен просто: специальный объектив, тепловизионная матрица и электронный блок обработки сигнала. Принцип его действия основан на способности некоторых материалов фиксировать излучение в инфракрасном диапазоне.

Посредством оптического прибора, в состав которого входят линзы, изготовленные с применением редких металлов, прозрачных для инфракрасного излучения (таких как германий), тепловое излучение объектов проецируется на матрицу датчика, чувствительного к инфракрасному излучению.

Далее сложные микросхемы считывают информацию с датчиков и генерируют видеосигнал: разной температуре наблюдаемого объекта соответствует определенный цвет изображения. Шкала соответствия цвета точки на изображении к абсолютной температуре наблюдаемого объекта может быть выведена поверх кадра.

Также, возможно указание температур наиболее горячей и холодной точки на изображении. В зависимости от модели, тепловизоры различаются по величине шага измеряемой температуры. Современные технологии позволяют различать температуру объектов с точностью до 0,05-0,1 К.

Устройство тепловизора с памятью для записи видео теплового излучения

Главные компоненты тепловизионных приборов

Самым дорогим элементом является специальный объектив. Дело в том, что его нельзя сделать из обычного стекла, т.к. оно не пропускает инфракрасное излучение в той части спектра, где работает тепловизор. Как уже говорилось, для изготовления объективов применяется редкий и дорогой материал — германий.

Соответственно цена объектива составляет около половины цены всего прибора. Именно это не позволяет надеяться на его удешевление в ближайшее время. Замена этому материалу активно ищется, но пока перспективы туманны.

Вторым по порядку (но не по значению) в тепловизоре является тепловизионная матрица, которая дает возможность увидеть невидимое тепловое излучение. Не вдаваясь в подробности, скажем, что каждый элемент матрицы (пиксель) состоит из отдельного терморезистора. При его нагревании сопротивление внутри терморезистора меняется, что фиксируется «мозгом» матрицы и переводится в видимое изображение.

Основные технические характеристики тепловизора: тип матрицы, ее чувствительность, фокусное расстояние, углы обзора и температурный диапазон работы.

Для сравнения: 640х480 — это 0,3 мегапикселей, что давно пройденный этап даже для фотоаппаратов, встроенных в мобильный телефон.

«Картинка» тепловизора

Многие тепловизионные приборы также оснащены устройствами памяти для записи полученного видеоизображения картины теплового излучения, производительными микропроцессорами, позволяющими осуществлять в режиме реального времени минимальную аналитику полученного в результате сканирования изображения инфракрасного излучения.

Довольно часто используется конфигурация совместного использования тепловизора и видеокамеры, что позволяет получать изображение объекта в «расширенном» диапазоне объединенных спектров — инфракрасного и видимого, а при неблагоприятных условиях (например, нет освещения объекта) наблюдать объект хотя бы в одном из диапазонов. Инфракрасный или видимый диапазон могут как накладываться друг на друга, так и транслироваться отдельно.

Изображение объекта в «расширенном» диапазоне объединенных спектров

Большинство современных тепловизионных приборов позволяют получать картинку, удобную для пользователя в данный момент. Картинка может быть черно-белой или цветной. Объекты, отличающиеся по температуре, в зависимости от настроек могут выглядеть по-разному, и, как следствие, пользователь имеет возможность выбрать наиболее оптимальную картинку в зависимости от требований. Такая особенность делает тепловизионный прибор максимально универсальным.

Современные тепловизоры делятся на 2 класса

• Первый — с охлаждаемой матрицей, с криогенными охладителями, что дает возможность создавать высокочувствительные приборы с большим разрешением. Их минусы — большой вес (более 30 кг), огромная цена (сотни тысяч долларов) и небольшой ресурс охлаждающей системы (несколько тысяч часов). Обычно они используются стационарно или устанавливаются на технике.
• Второй класс — с неохлаждаемой матрицей. Они на порядок дешевле, могут изготавливаться в виде компактных приборов небольшого веса и поэтому сегодня занимают более 90% рынка тепловизоров. К тому же они имеют гораздо больший ресурс и начинают работать сразу после включения.

Тепловизоры 1-го и 2-го классов

Эволюция тепловизионных приборов

Изначально тепловизоры разрабатывались для военных. И были они этакими монстрами, большими, тяжелыми и очень дорогими. Простой охотник не мог о таком даже мечтать. Но с развитием техники они становились все меньше и доступнее. Сегодня его можно поставить на обычную охотничью винтовку. Появились также приборы, которые устанавливаются перед объективом оптического прицела. Они сравнительно недороги и достаточно надежны.

Сегодня тепловизоры широко применяются в медицине, при контроле над состоянием коммуникаций, зданий, газопроводов, однако главными «пользователями» остаются армия и спецслужбы, и прежде всего, конечно, в США, где эти приборы получили наибольшее распространение. Это накладывает определенные ограничения не столько на использование, сколько на импорт/экспорт. В охотничьих правилах о тепловизорах ничего не сказано, т.к. отрасль просто не поспевает за техническим прогрессом.

Но, как видно из свойств этих приборов, их применение на охоте может быть весьма разнообразным. Ими можно пользоваться не только ночью, но и в условиях с ограниченной видимостью, например в туман. И совершенно очевидно, что тепловизор будет весьма полезен при поиске подранков и добытых трофеев. У охотников безусловный интерес вызывают приборы второго класса. Они компактны и работают долго.

Так выглядит паровоз в тепловифзионный экран

Недостатки тепловизионных приборов

В заключение хотелось бы оптимистично заявить, что тепловизор — прибор, замечательный во всех отношениях, и на этом поставить точку, но… Как известно из русской пословицы, ложка дегтя портит бочку меда, то есть какая-нибудь мелочь или пара мелочей могут испортить всю картину. Дело в том, что тепловизор весьма сложный прибор, зависимый от внешних условий.

Перед применением, особенно в разных погодных и климатических условиях, он требует тщательной и точной настройки, иначе качество изображения будет неважным. При этом его цена остается недоступной. Сегодня вряд ли найдется пригодный для охотничьих целей тепловизор ценой менее 2-3 тысяч долларов, а на хорошие приборы цены вообще не опускаются ниже 4-5 тысяч «зеленых».

И еще один минус. Производитель предлагает нам для наблюдения монокуляры, бинокуляры, камеры и прицелы, но последние в очень ограниченном количестве. Матрицы для тепловизорных прицелов сегодня производятся в США, Франции и Бельгии. К слову сказать, их вывоз из США официально закрыт, и все появляющиеся на нашем рынке приборы — это, по сути, контрабанда.

Отметим также, что ответственность за нарушение этого закона высока — до 10 лет тюрьмы. Так что большая наценка на прицелы понятна. Сегодня на нашем рынке можно найти несколько моделей тепловизорных прицелов, таких как ThermoSight 50 CCIR, MW 5000 или CS 6000. Цена от 35 до 50 тысяч долларов США.

Для охоты тепловизоры стали применяться относительно недавно

И напоследок нельзя не упомянуть приборы для поиска подранков и трофеев. Их тоже называют тепловизорами, хотя на самом деле это теплодетекторы, которые ничего не показывают (даже экрана не имеют) и способны только подавать сигналы об улавливаемой разнице температур. Они представляют собой небольшой предмет, похожий на фонарик, снабженный несколькими диодами.

Прибор способен улавливать повышенную температуру объекта. Когда его направляют на теплый объект, загорается один или несколько диодов-индикаторов. По замыслу создателей, охотник может определить направление и примерное расстояние до объекта поиска.

Назад

Источник: https://sheldy.ru/support/publikacii/17/

Прибор ночного видения – что это такое, когда изобрели, как работает и из чего состоит?

Если возникает необходимость усилить видимость в темноте, сделать тот или иной объект настолько четким, чтобы его можно было наблюдать и даже изучать, то на помощь придет прибор ночного видения (night vision). Изначально он разрабатывался для оборонных целей, однако в последнее время ПНВ, как его еще называют, используется для многих других нужд.

Что такое прибор ночного видения?

Это устройство, работа которого основана на способности преобразовывать неразличимое инфракрасное излучение в видимое для человеческого глаза. Кроме этого, прибор усиливает низкий уровень яркости на наблюдаемом объекте, который создается свечением ночного неба, Луны или звезд.

Используют ПНВ пограничные, таможенные, спасательные службы, спецподразделения ФСБ, МВД и так далее.

Такие приборы находят применение в производственном технологическом контроле, при добыче полезных ископаемых, для наблюдений за астрономическими объектами и ночного ориентирования на местности.

Когда изобрели прибор ночного видения?

Разработки этих приборов велись еще до начала Второй мировой войны в разных странах. Первый прибор ночного видения появился в нацистской Германии в 1936 г. Это устройство применялось на противотанковых пушках. К окончанию Великой Отечественной войны прототипы подобных приборов, обеспечивающих ночное видение, появились и на вооружении Красной армии. Поначалу эти устройства использовались на танках, затем на флоте, в авиации, в прицелах к стрелковому оружию.

Специалисты классифицируют приборы ночного видения по типу установленного ЭОП:

1. 0 поколение. Такие прототипы night vision использовались в немецкой армии и устанавливались на противотанковых пушках.
2. 1 поколение. Эти приборы появились во время проведения военных действий во Вьетнаме. Они работали с рассеянным светом, усиливая его в 1000 раз. Позже, благодаря началу развития волоконной оптики, устройство было усовершенствовано.
3. 2 поколение. В 80-х годах прошлого века американские ученые разработали улучшенный прибор с усилителем, имеющим микроканальную пластину. Со временем были разработаны ПВН, отличающиеся высокой частотой фотокатода, благодаря чему улучшилось качество изображения на всем экране.
4. 3 поколение. Такой ЭОП имеет принципиальные отличия в фотокатоде, который сейчас изготавливается из арсенида галлия. Приборы ночного видения такого типа являются новой эволюционной ступенью в развитии ПВН.

Устройство прибора ночного видения

Наблюдательный оптико-электронный прибор ночного видения состоит из таких основных частей:

• объектив;
• приемник излучения;
• усилитель;
• устройство для отображения изображения.

Многие современные приборы используют в качестве усилителя электронно-оптический преобразователь ЭОП, который состоит из объектива, умножителя напряжения, вакуумной трубки с фокусирующей системой, источника питания. На его экране имеется окуляр, через который оператор может рассмотреть изображение. Кроме этого, роль приемника может выполнять ПЗС-матрица и тогда оператор видит картинку на экране монитора. В некоторых ПВН используются инфракрасные преобразователи, в основе которых лежит тепловизор.

Как работает прибор ночного видения?

Принцип работы прибора ночного видения заключается в следующем:

1. Свет, попадая в объектив, фокусируется на стенке преобразователя точно так же, как и в любом фотоаппарате.
2. Преобразователь усиливает полученное изображение, делая его четким и ярким.
3. Пользователь видит в объективе необходимое изображение.

Преобразователь – это трубка с герметично запаянными концами, из которой откачан воздух. На ее передней стенке нанесен полупроводник, а на задней – люминофор. К передней стенке подключается минус, а к задней – плюс.

После подачи напряжения слабо различимое изображение попадает на фотокатод, с которого выбиваются электроны и направляются к аноду. При попадании на люминофор, они вызывают его свечение.

Здесь совсем неважно, какой электрон попадает на фотокатод: ультрафиолетовый или инфракрасный. Изображение в любом случае будет черно-зеленым.

Что лучше тепловизор или прибор ночного видения?

Если сравнить прибор ночного видения с тепловизором, то можно заметить, что эти устройства различаются между собой по техническим характеристикам, назначению, по принципу действия и ценовой доступности. ПНВ усиливает изображения, имеющие слабую яркость.

С его помощью человек может видеть картинки в диапазоне от темно-красного до фиолетового и воспринимать только отраженный свет. В темноте ПНВ будет работать с инфракрасной подсветкой.

Используется прибор ночного видения для охоты, при охране различных объектов, для других гражданских и военных нужд.

Тепловизор будет работать только, если есть тепловой контраст с определенным фоном. Такое устройство будет полезно при дневном свете, в сумерках и в полной темноте, позволяя обнаружить людей и технику, животных на фоне снега или листвы.

Сильный дождь является помехой в работе тепловизора, поскольку водяные струи будут экранировать тепловое излучение от объектов.

Эти устройства могут использоваться при выполнении многих задач, особенно в тех случаях, когда нет солнечного освещения и невозможно воспользоваться электроприборами. Приборы ночного видения, их виды и классификация зависят от тех целей, которые они могут выполнять:

• монокуляры;
• бинокли;
• очки;
• прицелы.

Монокуляры ночного видения

Это устройство схоже по внешнему виду с подзорной трубой и смотреть в такой прибор ПНВ можно только одним глазом. Зато этот доступный вариант имеет небольшой вес и размеры, его конструкция проста и надежна, а цена невысока. Монокуляр может крепиться на специальном оголовье или шлеме-каске. Устройство обеспечивает видение при ночной освещенности без подсветки. Используют его в туризме, на охоте, для охраны территорий и проведения ремонтных работ.

Бинокли ночного видения

В этом устройстве, в отличие от предыдущего, присутствует бинокулярное зрение, что позволяет пользователю реальнее и точнее оценить увиденное изображение. Бинокли – приборы ночного видения с двумя монокулярами, которые соединены в общую конструкцию. В них есть возможность многократно увеличивать картинку, которая при этом остается отчетливо видной. Используется бинокль как для гражданских, так и для военных целей для наблюдения за далеко расположенными объектами.

Очки ночного видения

В очках используется один ЭОП, но благодаря оптике зрительный сигнал разводится отдельно на каждый глаз. Такой комплект, состоящий из объектива и двух окуляров крепится на шлеме или голове с помощью ремней, при этом руки у человека остаются свободными.

Такие очки ночного видения для водителей и охотников становятся все более популярными и востребованными. Из-за того, что в очках ночного видения отсутствует функция приближения, расстояния до объектов оцениваются вполне адекватно.

Используют такой прибор при вождении транспорта, ночной стрельбе.

Прицелы ночного видения

Конструкция такого устройства схожа с монокулярами, однако прицел может накручиваться на оружие, а цель через него можно рассмотреть во всех мельчайших подробностях. Такой прицел зачастую применяют для гражданских целей, например, ими пользуются охотники для стрельбы в ночное время по движущимся целям. Кроме этого, военный прибор ночного видения сегодня используется во многих армиях мира. Прицелы бывают двух видов:

• прибор ночного видения цифровой;
• прицел на основе электронно-оптического преобразователя.

Как выбрать прибор ночного видения?

Прежде, чем приобрести ПНВ, каждый должен для себя решить, каким целям он должен отвечать и для чего будет использоваться. Выбирая прибор ночного видения для автомобиля или охоты, следует учитывать такие характеристики:

1. Диаметр объектива. Линзовый должен собрать как можно больше света от наблюдаемого объекта, поэтому для получения яркой картинки нужно выбирать прибор с большим объективом.
2. Поле зрения. Указывается в градусах, при этом, чем больший этот показатель, тем лучше будет работать прибор.
3. Фокусировка. Этот показатель имеет определенный диапазон, который должен соответствовать требованиям потребителя. При проблемах со зрением необходимо уточнить, имеет ли прибор современного ночного видения диоптрийную коррекцию окуляра.
4. Разрешающая способность. Она измеряется в количестве штрихов в одном миллиметре. Мелкие детали лучше рассмотреть в ПНВ с высоким разрешением.
5. Габариты и вес. Особенно важен этот показателей для прицелов, которые могут существенно утяжелять винтовку. Оптимальную конструкцию будут иметь модели с более дорогим прибором.

Прибор ночного видения своими руками

Для того чтобы изготовить самодельный прибор ночного видения, надо заранее заготовить все необходимые составные части:

1. Экран для наблюдения – его можно снять со старой видеокамеры.
2. Видоискатель – может быть черно-белым или цветным.
3. Камера – та, которая идет в комплекте с видеокамерой для изготавливаемого прибора не подойдет, нужную можно купить в магазине, где продаются системы видеонаблюдения.
4. 4-6 инфракрасных излучателей – приобретаются в магазине радиотоваров.

Соединяем, припаивая, проводки: общий на камере и видеовыход с общим на видеоискателе и видеовходом. После этого подключаем инфракрасные излучатели. Остается вставить полученный самодельный ПНВ в корпус и включить питание. Помните, что камера и видоискатель должны работать на одном напряжении, зачастую это 5 или 12 В. Как видим, собрать прибор ночного или сумеречного видения, владея минимальными навыками, совсем просто.

Мини-пиги – вид декоративных свинок, которые были выведены селекционерами в качестве домашних питомцем. Желая купить такое животное, необходимо ознакомиться с его особенностями, правилами ухода и содержания.	Качественное массажное кресло помогает эффективно убрать усталость, накопленную в рабочие будни. Существует много разных конструкций, отличающихся своими параметрами, поэтому важно разобраться в особенностях выбора и использования.
Пескоструйный аппарат – это устройство, предназначенное для холодной абразивной очистки любых твердых поверхностей. С его помощью можно удалить ржавчину с металла, остатки раствора с бетона, произвести матирование стекла или нанести узоры и надписи.	Тренажер Смита – устройство, которое можно встретить в любом спортзале, где занимаются люди, стремящиеся набрать мышечную массу. Он наделен многими преимуществами, недоступными другим установкам. Однако для качественной тренировки важно знать правила использования.

Источник: https://womanadvice.ru/pribor-nochnogo-videniya-chto-eto-takoe-kogda-izobreli-kak-rabotaet-i-iz-chego-sostoit

Тепловизор. Виды и работа. Применение и как выбрать. Устройство

Тепловизорпредставляет специальное устройство, которое используется для определения теплового излучения в исследуемом пространстве. В большинстве случаев это устройство имеет дисплей, на котором высвечивается цветная картинка. Каждый цвет здесь означает конкретный уровень температуры. Благодаря визуализации картинки теплового излучения открываются многочисленные возможности использования подобного прибора, к примеру, в военной и охранной сфере, в измерении и контроле технологического процесса.

Работа данного устройства строится на том, что от каждого объекта исходят электромагнитные волны в различном диапазоне частот. Это касается и инфракрасного спектра, то есть «теплового излучения».

Но с единственной оговоркой, что интенсивность указанного излучения находится в прямой зависимости от текущей температуры объекта. При этом она практически не зависит от степени освещенности поверхности в видимом диапазоне.

В результате тепловизионный прибор помогает получить дополнительную информацию, которую невозможно получить обычным зрением или приборами, работающими в видимом диапазоне частот.

Виды

Тепловизорпо разрешающей способности инфракрасного датчика матрицы может классифицироваться на следующие классы:

• Базовый – порядка 160×120.
• Профессиональный – до разрешения в 640×480.
• Экспертный – разрешение более 640×480.

Модели тепловизионных приборов могут иметь неохлаждаемый или охлаждаемый сенсор. В охлаждаемых вариантах датчик позволяет «видеть» на дальних расстояниях с высочайшей чувствительностью. Однако подобные устройства чаще всего являются стационарными, так как система охлаждения увеличивает массу и габариты устройства. Подобные приборы часто применяются в лабораториях или в качестве перевозимых устройств на автотранспорте. Неохлаждаемые приборы применяются практически повсеместно.

В зависимости от измерительного диапазона тепловизионные приборы делят на следующие виды:

• Строительные приборы, которые работают до температуры в 350 градусов по Цельсию. Их применяют для энергетического аудита строений, оценки теплоизоляционных свойств стен, протечек трубопроводов и тому подобное.
• Промышленные приборы, которые работают свыше 350 градусов по Цельсию.

  Их используют для диагностических работ механических и электрических устройств, проверки электрического оборудования, машиностроительных систем и тому подобное.

• Высокотемпературные приборы, которые работают свыше 1000 градусов по Цельсию.

  Их используют в специфических случаях: для осуществления контроля техпроцессов, выполняемых при высоких температурах, диагностических исследованиях промышленных и иных устройств с узлами, подвергающихся высокой степени нагревания.

Также тепловизионные приборы бывают следующих видов:

• Наблюдательные приборы, которые преобразуют инфракрасное излучение в видимое изображение в соответствии со специальной цветовой шкалой.

• Измерительные приборы, которые определяют температуру объекта с помощью соотношения определенной температуры цифровому пикселю. В результате появляется картинка распределения температур.

• Стационарные устройства часто используются на промышленных предприятиях, где необходимо контролирование технологических процессов. Подобные прибора часто имеют азотное охлаждение для обеспечения требуемых условий функционирования приемной аппаратуры.

• Переносные приборы выполняются на базе неохлаждаемых кремниевых микроболометров.

  Такие агрегаты удобны в применении, и можно легко переносить, и применять в разных труднодоступных местах.

Переносной тепловизоримеет следующие основные элементы:

• Объектив. Для его изготовления применяются редкие материалы, к примеру, германий. Использование стекла недопустимо, так как через него не проходит инфракрасное излучение. Объектив фиксирует инфракрасное излучение. Для оптимизации пропуска света используются просветляющие тонкопленочные покрытия.
• Матрица, то есть приемник излучения. На данный элемент приходится большая часть цены устройства.

• Крышка объектива – предохраняет объектив от повреждения.
• Дисплей, на нем отображаются данные, высвечивается изображение. В большинстве случаев применяется жидкокристаллический экран. Кроме тепловой информации на нем часто высвечиваются вспомогательные данные в виде заряда аккумулятора, времени, шкалы температур и иной важной информации.
• Ручка с ремнем.
• Элементы управления.

  При помощи них осуществляется настройка электронной системы.

• Электронная система, включающая систему обработки информации. Предназначена для модификации инфракрасного излучения в видимое изображение.
• Устройство хранения информации и ряд иных дополнительных элементов. Большинство современных приборов имеют карты памяти, которые можно вытащить, чтобы передать информацию на персональный компьютер.

  Предустановленные программы позволяют провести анализ картинки, в том числе выполнить их обработку для последующей печати или сохранения.

Принцип действия

• Оптический элемент, куда входят линзы из редкого материала, фиксирует инфракрасное излучение.
• Далее тепловое излучение направляется на матрицу, которая имеет высокую чувствительность к инфракрасному излучению.
• Затем сложные микросхемы получают данные с матрицы, генерируя видеосигнал. В нем каждой температуре объекта соответствует определенный цвет картинки.
• На экране дополнительно высвечивается цветовая шкала соответствия.

• Тепловизор к тому же может быть оснащен устройством памяти, чтобы можно было записать поток видео тепловой картинки и впоследствии сохранить его на ПК. В комплекте также могут идти микропроцессоры, при помощи которых можно выполнить небольшую аналитику.

В некоторых случаях тепловизорв своем оснащении имеет видеокамеру, благодаря которой удается получить объединенную картинку в видимом и инфракрасном спектре.

Благодаря специальному программному обеспечению можно произвести их наложение, в том числе выполнить их обработку.

Применение

Сегодня тепловизор широко применяется в разных сферах деятельности человека. Вызвано это тем, что указанное оборудование способно фиксировать минимальные температурные изменения, которые не может заметить глаз человека. Для работы этого прибора необходимо только инфракрасное излучение. К тому же его можно использовать на расстоянии. При существенной дальности действия, прибор невозможно выявить средствами слежения.

Ввиду указанных свойств данный прибор находит широчайшее применение в:

• Диагностике.
• Медицине.
• Военной сфере.
• Научных исследованиях.
• Промышленности.
• Строительстве.
• Системах автоматики и так далее.

Так в военной разведке или охране тепловизор способен заметить технику в полной темноте на расстоянии до 3 километров. Человека же он может обнаружить на расстоянии порядка 300 метров.

Медицинские устройства применяются для выявления различных заболеваний с помощью изучения параметров инфракрасного излучения. Научные тепловизионные приборы помогают проводить эксперименты и лабораторные исследования.

В промышленности устройства помогают контролировать нормальное течение технологических процессов и предотвращать внештатные ситуации. В строительстве тепловизионные приборы позволяют выявить дефекты в строительной конструкции. Это касается усталостного старения металла, появляющегося в зонах деформации. Именно там начинает выделяться большее количество тепла. Благодаря этому можно не разбирать конструкцию, чтобы отыскать дефекты и предотвратить их возможное разрушение.

Как выбрать 

Тепловизорнужно правильно выбрать, чтобы при помощи него можно было решать поставленные задачи.

• При необходимости использования прибора в промышленных местах, где возможно его повреждение, следует уделить внимание его защите. Он должен иметь металлический корпус и защиту от внешнего воздействия, к примеру, влажности, пыли и так далее.
• Модельный ряд устройств весьма широк. Каждый производитель зачатую предлагает целую линейку приборов, который отличаются характеристиками и ценовым диапазоном. Если Вы хотите использовать прибор для повседневного использования в разных местах, то присмотритесь к переносному варианту. Для использования в промышленности для проведения высокоточных измерений одного технологического процесса нужен стационарный вариант.
• Прибор должен быть удобен в работе. Поэтому оцените расположение кнопок, в том числе элементов быстрого доступа. Устройство должно обеспечивать удобное и легкое его использование. Для постоянной работы с изображениями лучше всего остановиться на модели с сенсорным экраном.
• Важнейшим параметром устройства считается термочувствительность. Высокая чувствительность прибора позволит различить почти все предметы, имеющие практически одну температуру. Вызвано это тем, что объекты из разных материалов даже при одинаковой температуре излучают тепло с некоторыми различиями.
• Диапазон измерений температур важен для того, где Вы собираетесь использовать прибор. Необходимо точно знать, что Вы будете исследовать. К примеру, для исследования работы электрического двигателя вполне хватит устройства с диапазоном до 500 градусов по Цельсию.

Похожие темы:

Источник: https://tehpribory.ru/glavnaia/pribory/teplovizor.html