30. Тепловидение, принцип действия двух типов тепловизоров, основные характеристики тпз последнего поколения, области применения тпз.
Тепловизоры (ТПЗ) работают по температурному контрасту, и поэтому лишены многих недостатков приборов ночного видения. Их дальность действия не зависит от освещенности. Эти приборы способны воспринимать тепловое излучение от объектов через среды, непрозрачные для видимого или ближнего инфракрасного (ИК) излучения, но прозрачные для теплового излучения: листва, маскировочные сети, небольшой слой земли, нагромождение предметов и пр. Это дает возможность наблюдать замаскированные или скрытые объекты
Области применения
Одна из основных задач в современной военной технике – это способность видеть в темноте, то есть, наличие приборов ночного видения.Эта технология, развитая в конце 20-го века, основана на ЭОПах – электронно-оптических преобразователях инфракрасного излучения в световое изображение. Именно эта технология и была лидирующей в прошлом веке.
Отличие новых приборов от ПНВ состоит в том, что они видят не отраженное инфракрасное излучение, а собственное излучение целей и предметов. Такая особенность породила огромный спектр применения этих приборов, недоступный ЭОПам. Например, медицинская диагностика. Дело в том, что температурная карта тела здорового и больного человека различаются, и по этим различиям можно ставить довольно точные диагнозы. Или мониторинг зданий – тепловизоры легко обнаруживают малейшие утечки тепла. Или утечки газа на газопроводах. Или проблемы с электропроводкой (в проблемных местах температура повышается)
Характеристики
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И КОНСТРУКЦИЯ ТЕПЛОВИЗОРОВ
Современное тепловидение использует два основных принципа действия.
1. Терморезисторный (или болометрический),как принято называть его здесь. При этом используется внутренний фотоэффект в полупроводниках.Внутренний фотоэффект (фотопроводимость) состоит в изменении электропроводности полупроводников под действием квантов излучения оптического диапазона. На этом эффекте основана работа фотоприемников (ФП). Сигналы от многоэлементных ФПУ, возникающие под действием собственного излучения объектов, после электронной обработки используются для создания видимого глазом теплового изображения (т.н.тепловидение). В тепловидении используется изменение электрического сопротивления некоторых полупроводниковых материалов под действием инфракрасного излучения в диапазоне длин волн 8 - 15 мкм.
Принцип действия. Излученное телом инфракрасное излучение фокусируется обьективом прибора (тепловизора), при этом изображение (в инфракрасном излучении) проецируется на матрицу болометров (термоприемников) из вышеописанного материала, а каждый болометр имеет малые размеры (порядка 25 мкм х 25 мкм). Преимущество такого метода – в его температурной «неприхотливости», так как болометр может использоваться при обычной температуре, без охлаждения. Недостаток – не очень высокая чувствительность, и мешающие атмосферные и техногенные факторы (туман, пыль)
Тепловое преобразование основано на зависимости электрического сопротивления от температуры. Так как охлаждения не требуется, то матрица (размером 640х480 пикселей), представляющая собой набор миниатюрных болометров, может работать в широком диапазоне температур (от –30ОС до +30ОС).
Внешний фотоэффект существует в некоторых материалах под воздействием инфракрасного излучения в диапазоне длин волн 3мкм – 7 мкм. Устройство тепловизора такое же, как и в предыдущем случае, но в качестве матрицы приемников инфракрасного (ИК) излучения используется матрица фотоприемников, которые охлаждаются жидким азотом. Применение такого охлаждения для уменьшения всех шумов фотоприемников, и увеличения чувствительности тепловизора. Как результат, чувствительность таких тепловизоров более высокая, чем предыдущего типа, и обладает большей помехоустойчивостью по отношению к пыли и туману. Основные недостатки – охлаждение жидким азотом, и необходимость использования длиннофокусных обьективов, что влечет за собой увеличение размеров обьектива, и как следствие, резкое удорожание обьектива (до 20 – 30 тыс. $). Таким образом, эти тепловизоры в несколько раз дороже тепловизоров предыдущего типа.