Прибор теплового видения

Прибор теплового видения

Прибор теплового видения

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.

Любой прибор ночного видения состоит из трех основных составляющих: оптической, электронной и еще одной оптической. Свет принимается объективом, который затем фокусирует его на ЭОП, где фотоны превращаются электронный сигнал.

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.

Читайте также  Осветительные приборы для улицы

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.

23 августа 1914 года близ бельгийского города Остенде немцам удалось с помощью теплопеленгаторов обнаружить британскую эскадру, состоящую из броненосных крейсеров и миноносцев. И не просто обнаружить — но и корректировать с помощью этих приборов артиллерийский огонь, не давая кораблям противника приблизиться к важному порту. Считается, что именно с этого момента началась история приборов ночного видения.

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».

В его состав, кроме непосредственно прицела, входил ИК-прожектор и аккумуляторная батарея. Общий вес прибора превышал 30 кг, дальность – 100 метров, а время его работы составляла всего лишь 20 минут.

Читайте также  Прибор для стяжки ленты

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.

Источник: https://1000eletric.com/pribor-teplovogo-videniya/

Приборы ночного видения

Прибор теплового видения

Существует огромное количество оптических и цифровых устройств, которые объединены под общим названием «приборы ночного видения» (ПНВ) и способны воплотить давнюю мечту человека – свободно ориентироваться в темноте. Такое снаряжение будет интересно не только охотникам (хотя значительную часть ассортимента занимают именно охотничьи ПНВ), но и спелеологам, рыболовам, туристам, любителям военно-тактических игр. Кроме того, прибор ночного видения незаменим при охране территорий и объектов, патрулировании, круглосуточном наблюдении, поэтому он широко используется в военном деле.

Интернет-магазин «Навигатор» предлагает большой выбор ночных биноклей, монокуляров, насадок и других устройств, предназначенных для наблюдения и охоты в темноте. В среднем стоимость прибора ночного видения достаточно высока, но у нас есть недорогие модели производства России и Беларуси, которые будут доступны практически каждому.

Какими бывают приборы ночного видения?

Ночные монокуляры – конструктивно представляют собой зрительную трубу для наблюдений одним глазом, отличаются легким весом и компактностью. Есть модели с возможностью закрепления на штатив.

Ночные бинокли – имеют два окуляра и дают возможность вести наблюдение двумя глазами, за счет чего создается стереоэффект. Есть варианты с двумя объективами и с одним, из которого изображение расходится на два окуляра. Последние называются псевдобинокулярными и отличаются более низкой ценой.

Очки ночного видения – предназначены для активных действий и передвижений в темноте, а также могут использоваться для вождения автомобилей и другого транспорта. Современные модели позволяют скрытое наблюдение, ничем не выдавая пользователя. От других приборов ночного видения очки отличаются тем, что обладают кратностью 1х (без увеличения) и оставляют свободными руки.

Ночные прицелы – монтируются на оружие и позволяют как наблюдение, так и прицеливание в условиях плохой видимости или в темноте. Как и обычные дневные модели, они имеют визирную сетку с подсветкой – нередко двух цветов (красную и зеленую). 

Насадки на дневной прицел – небольшие модули, которые позволяют использовать прицел с наличием «ночного режима» в темноте. Среди других приборов ночного видения для охоты насадки выделяются компактностью, универсальностью, быстрым монтажом. Отличный вариант для тех, кто хочет использовать свой любимый прицел в любое время суток.

ИК-приборы наблюдения – в эту группу входят ночные камеры для записи видео в темноте, визуализаторы для обнаружения ИК-излучения и др. Обычно такая техника стоит недешево, но белорусские приборы вполне доступны по цене без экономии на качестве. 

Вид через ПНВ и невооруженным глазом

Читайте также  Прибор для измерения атмосферного давления

Устройство приборов ночного видения

Конструктивно все ПНВ состоят из оптической системы, ЭОПа (электронно-оптического преобразователя) и механизма построения изображения. По сути, схема устройства обычного бинокля и «ночной» модели очень похожи, за исключением того, что в последней присутствует ЭОП.

Электронно-оптический преобразователь – главный рабочий элемент, на основе которого работает любой прибор ночного видения. Он многократно усиливает свет видимого спектра, а также ближнего инфракрасного излучения, отраженный от различных объектов. Благодаря фоточувствительному слою ЭОП способен воспринимать даже самое тусклое свечение, преобразовывая его в поток электронов, усиливая и передавая на электролюминесцентный экран, где уже формируется видимая глазу картинка.  

Устройство ПНВ на примере монокуляра

Цифровые и оптические ПНВ: что лучше – ЭОП или ПЗС?

В цифровых приборах ночного видения вместо ЭОП используется ПЗС-матрица. Обычно такие устройства легче и компактнее, они не боятся яркого дневного света, да и качество изображения у них выше, чем у приборов с ЭОП первых поколений. Еще одним плюсом является возможность вести фото- и видеосъемку с передачей материалов на внешние носители или на монитор.

Однако у охотничьих приборов ночного видения с ПЗС-матрицей есть и свои минусы. Во-первых, многие из них весьма чувствительны к холоду, а если устройство оснащено ЖК-дисплеем, то критической температурой может быть уже – 10°C. Как понимаете, для зимней охоты это не лучший вариант. Во-вторых, обычно в цифровых устройствах ночного видения подразумевается мощная ИК-подсветка, а это означает большой расход электроэнергии. Другими словами, заряд батареи будет заканчиваться быстрее.

Наконец, стоит отметить, что приборы с ЭОП последних поколений дают намного лучшее изображение, по сравнению с цифровыми устройствами. Так что в этом смысле ПЗС-матрица выигрывает, только если сравнивать ее с ЭОП 1 и 2 поколения.

Поколения ЭОП

На сегодня существует 4 поколения электронно-оптических преобразователей и, соответственно, 4 поколения приборов ночного видения. Ведется активная работа над 5м поколением, однако устройства  поколений IV и V практически недоступны в свободной продаже. Впрочем, для охоты, туризма или охраны объектов вполне достаточно купить ПНВ поколений II, II+ или III – они дают равномерно четкое изображение объектов даже в полной темноте.

I поколение – это приборы бюджетного сегмента для начинающих охотников, они могут обеспечить видимость до 100 м. при наличии тусклых источников света или ИК-подсветки. Обычно изображение получается четким в центре и довольно размытым на периферии, хотя производители стараются устранить этот недостаток.

I+ поколение – улучшенные модели, позволяющие рассмотреть фигуру человека на расстоянии до 150 м. Они дают более четкое изображение по краям, а также способны выдерживать более высокие нагрузки – например, отдачу ружей малого и среднего калибра.

II и II+ поколение – большой сегмент моделей ПНВ, способных обеспечить равномерную четкую картинку (без размытости по краям). Такие устройства могут работать без ИК-осветителя в лунную или звездную ночь, не боятся любой отдачи. Это вариант для тех, кто хочет купить прибор ночного видения, соблюдая баланс цены и качества.

Вид в бинокль ночного видения поколения II

III и III+ поколение – высококачественные профессиональные ПНВ, которые не боятся засветки, выдерживают любую отдачу при установке на оружие и обеспечивают дальность наблюдений до 250-300 м. На сегодня это лучшее, что есть в продаже приборов ночного видения.     

У нас можно купить современные ПНВ вплоть до III поколения по разумным ценам. Любой товар из каталога можно заказать через интернет с доставкой курьером или почтой  или же приобрести в одном из наших магазинов. На сегодня «Навигатор» имеет три торговые точки в Москве, где опытные консультанты покажут прибор в действии и ответят на все вопросы.

Источник: https://www.optic4u.ru/catalog/pribory-nochnogo-videniya/