Military Review

Crónicas de imágenes térmicas. Parte de 2

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El problema clave de las cámaras termográficas individuales en la composición del complejo de observación de instrumentos son los estrictos requisitos de masa y dimensiones. Colocar el sistema de refrigeración de la matriz con nitrógeno líquido es imposible, por lo que debe buscar nuevas soluciones de ingeniería. Pero, ¿por qué molestarse en construir la cámara termográfica más complicada y costosa, si ya tiene excelentes dispositivos de visión nocturna por infrarrojos para tomas individuales? armas? La cuestión es enmascarar al enemigo, el humo, la precipitación y la interferencia de la luz, todo lo cual reduce drásticamente la eficiencia de los dispositivos de visión nocturna, incluso con los convertidores electrónico-ópticos de tercera generación. El producto de Novosibirsk TschB "Tochpribor" bajo el símbolo 1PN116 está diseñado específicamente para funcionar en tales condiciones y es un representante de la vieja escuela de dispositivos para detectar la radiación infrarroja de objetos en el campo de batalla.



1PN116 instalado en PCM


El visor térmico 1PN116 ve con su visión aguda todo el tamaño de una persona y que está más caliente que el fondo natural en los medidores 1200. El dispositivo tiene una masa significativa (3,3 kg) y, por lo tanto, se coloca principalmente en la SVD, ametralladoras "Pecheneg" y "Kord". Un microbolómetro sin enfriar se utiliza como una "retina", cuya matriz tiene píxeles 320x240. Entenderemos más en los trucos de imagen térmica no refrigerada.


[Centro]Microbolómetro militar de estado sólido.


Esta es la tecnología de tercera generación, que tiene diferencias fundamentales con las anteriores por la ausencia de un sistema de escaneo óptico-mecánico complejo y no siempre confiable. En esta generación, las cámaras de imagen térmica se basan en receptores de matriz de estado sólido de área de placa focal (FPA) instalados directamente detrás del plano de la lente. La "química" de la visión térmica en tales dispositivos, en la gran mayoría de los casos, se basa en capas resistivas de óxido de vanadio VOx o silicio amorfo α-Si. Pero hay excepciones en las que los fotodetectores o los "corazones" de las cámaras termográficas se basan en PbSe, las matrices piroeléctricas de fotodetectores o las matrices basadas en compuestos CdHgTe equipados con enfriamiento termoeléctrico. Curiosamente, este tipo de enfriamiento a menudo no se utiliza para su propósito previsto, sino que solo proporciona estabilidad térmica en condiciones ambientales variables. Los microbolómetros de las series VOx o α-Si registran cambios en la resistencia eléctrica bajo la influencia de la temperatura, que es uno de los principios básicos de funcionamiento de una cámara termográfica. En cada sensor de estado sólido, hay un chip de preprocesamiento de señal que convierte la resistencia en un voltaje de salida y compensa la radiación de fondo. Un requisito importante de un microbolómetro es el trabajo en vacío y la óptica de germanio "transparente al calor", que complica seriamente el trabajo tanto de los diseñadores como de los trabajadores de producción. Y el propio sensor debe tener un sustrato confiable con inclusiones de germanio o arseniuro de galio. Para comprender todos los detalles del trabajo del microbolómetro, se debe tener en cuenta que las fluctuaciones en la temperatura del cristal en 0,1 K provocan un pequeño cambio en la resistencia en 0,03%, que debe ser rastreado. El silicio amorfo, con todas las demás cosas iguales, tiene algunas ventajas sobre los óxidos de vanadio: la uniformidad de la red cristalina y la alta sensibilidad. Esto hace que la imagen sea más contrastante para el usuario y menos susceptible al ruido, en comparación con una tecnología similar en VOx. Cada píxel de un microbolómetro es único a su manera: tiene sus propios factores de ganancia y compensación, ligeramente diferentes a los de sus compañeros, que afectan a la imagen final. Al aumentar el número de píxeles, reducir el tono entre ellos (hasta micrones 9-12) y miniaturizarlos, los diseñadores lo están intentando, incluida la reducción del nivel de ruido en la imagen. Los píxeles defectuosos o defectuosos son un problema grave en la fabricación de microbolómetros, lo que obliga a los ingenieros a desarrollar mecanismos de software para nivelar puntos blancos o negros en la pantalla y partículas parpadeantes. Por lo general, esto se organiza por medio de la interpolación, es decir, la señal saliente del píxel "roto" se reemplaza con la derivada del valor de los vecinos. El parámetro más importante de la matriz es el valor de NETD (Diferencia de temperatura equivalente al ruido) o la temperatura a la que el microbolómetro difiere de la señal de ruido. Por supuesto, el sensor debería funcionar rápidamente, por lo que el siguiente parámetro es la constante de tiempo o la velocidad con la que el generador de imágenes responde a los cambios de temperatura. El factor de relleno o el factor de relleno es una característica de la matriz que refleja el nivel de sensibilidad del microbolómetro a elementos sensibles; cuanto más grande es, mejor es la imagen que ve el operador. Las matrices de alta tecnología pueden presumir de 90-% de relleno de matriz con el número de píxeles que alcanzan los 1 millones. El usuario puede observar el campo de batalla en dos versiones: una paleta de colores y monocromos.

Los desarrollos de los científicos estadounidenses con respecto al uso del grafeno como sensor infrarrojo parecen prometedores. Este material 2D no se está probando en ningún lugar, y ahora es el turno de la tecnología de imagen térmica. Dado que 70-80% del costo de una cámara termográfica no refrigerada es un microbolómetro y una óptica de germanio, la idea de crear sensores termoeléctricos de grafeno es muy tentadora. Según los estadounidenses, una sola capa de grafeno relativamente barato sobre un sustrato de nitruro de silicio es suficiente y el prototipo ya adquiere la capacidad de distinguir a una persona a temperatura ambiente.

Tanto en el extranjero como en Rusia, se presta gran atención a los desarrollos relacionados con la calibración de los sistemas ópticos de las cámaras termográficas, es decir, la resistencia a los cambios en las temperaturas ambientales. Las lentes se utilizan a partir de materiales calcogenuros, GeAsSe y GaSbSe, en los que los índices de refracción de los rayos dependen poco de la temperatura. La compañía LPT y Murata Manufacturing han desarrollado un método para obtener tales lentes mediante prensado en caliente seguido del torneado con diamante de lentes asféricas e híbridas. En Rusia, uno de los pocos fabricantes de lentes atérmicas es OAO NPO GIPO - Instituto Estatal de Óptica Aplicada, que forma parte del holding Shvabe. Los seleniuros de vidrio, zinc y germanio libres de oxígeno se utilizan como material para lentes, y el cuerpo está hecho de aleación de aluminio de alta resistencia, que en última instancia no garantiza ninguna distorsión en el rango de -400С a + 500С.


Visor de imágenes térmicas "Shahin" del Instituto Central de Investigación "Ciclón"


En Rusia, además del mencionado 1PN116 del FSUE "TsKB Tochpribor" (o "Shvabe-Devices"), se adoptó el visor térmico mucho más ligero "Shahin" (TsNII Tsiklon OJSC), llamado así por "vigilancia" en honor de las especies de halcones depredadoras , con la matriz francesa Ulisse con 160x120 píxeles (o 640x480) y el rango de reconocimiento de la cifra de crecimiento en los medidores 400-500. En las últimas generaciones, el microbolómetro importado ha sido reemplazado por un modelo doméstico.


Visor térmico PT3 almacenado en un estuche.


El siguiente en la lista: la vista de imagen térmica PT3 de "Shvabe - defensa y defensa" de Novosibirsk con resolución de matriz en 640X480 elementos, peso en kg de 0,69 y, que se convirtió en el "estándar de oro", el rango de detección de la figura de crecimiento en 1200 m. Indicador y 25 μm, que forma una resolución de imagen final modesta. Por cierto, el holding organizó la producción de una mira de caza basada en el desarrollo militar bajo el código PTZ-02. Otro representante de la escuela nacional de diseño es el visor de imágenes térmicas Alpha TIGR de la división Shvabe Photo Instrument, que parece ser un monopolista, con un microbolómetro receptor en el rango de 7-14 μm con una resolución de 384X288 píxeles. En "TIGRE", el operador trabaja con una microdisplay OLED monocromática en 800x600 píxeles, de los cuales 768x576 están reservados para mostrar una imagen térmica. Una diferencia importante con respecto a los ejemplos más tempranos de visiones térmicas rusas es el aumento de la duración del trabajo por minutos de 30; ahora puede combatir las horas de 4,5 en el rango de IR. Su modificación "Alpha-PT-5" tiene un raro receptor fotoeléctrico PbSe con estabilización térmica eléctrica. La mira PT-1 universal de NPO “NPZ” se puede combinar con muchas muestras de armas pequeñas debido a un accesorio y memoria especiales, en los que la balística y las cuadrículas de objetivos están programadas para una amplia gama de armas. Al apretar el músculo ocular de la copa ocular de la vista, se enciende la microdisplay, y se desactiva el cierre, este es el sistema de ahorro de energía implementado en el PT-1. Los microbolómetros estadounidenses se instalan en un dispositivo de imagen térmica para apuntar y observar el Granit-E de MNPK Spectr. El equipo con visión “polar” está representado por una compañía con un nombre largo NF IFP SB RAS “KTP PM” bajo el símbolo TB-4-50 y tiene un campo de visión de grados 18 en 13,6.

Crónicas de imágenes térmicas. Parte de 2

Vista térmica TB-4-100


Por cierto, la compañía ofrece una gama de tres tipos de vistas de imágenes térmicas, TB-4, TB-4-50 y TB-4-100, equipadas con un moderno microprocesador para el procesamiento de imágenes basado en la arquitectura HPRSC (High Computing). Una nueva dirección son los nuevos visores de imágenes térmicas Mowgli-2М bajo el símbolo 1PN97М instalado en la familia de Strela-2М, Strela-3, Igla-1, Igla, Igla-S y los tipos más nuevos de MANPADS. Verba Desarrollar y recopilar visiones en el LOMO de San Petersburgo y, por supuesto, difieren en el enorme rango de detección en 6000 m. Las visiones de TV / S-02 de BELOMO de los países vecinos pueden ser una alternativa a Mowgli para rifles pesados, lanzacohetes y, en realidad, MANPADS. Con una masa de no más de 2 kg, el visor bielorruso demuestra un impresionante rango de detección de una persona en medidores 2000 y reconocimiento en medidores 1300.

En esta parte de las Crónicas de imágenes térmicas, hablamos sobre algunas imágenes individuales de imágenes térmicas domésticas y sus contrapartes de países vecinos. Análogos extranjeros están por delante tanque cámaras termográficas, así como dispositivos individuales de monitoreo e inteligencia.
autor:
Fotos utilizadas:
technowars.defence.ru defence.ru voprosik.net
17 comentarios
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  1. vard
    vard 26 marzo 2018 06: 42
    0
    Esto es bueno para un propósito completamente asustado ... Mi esposa compró un traje de esquí para ... bueno, muy caro ... un modelo moderno ... decidimos revisar la cámara termográfica ... solo se puede ver la cara y las manos ...
    1. Ingvar 72
      Ingvar 72 26 marzo 2018 07: 59
      +8
      Cita: Vard
      decidió revisar la cámara termográfica ... solo se ven la cara y las manos ...

      Verifique después de una carrera: se verán más. guiño
  2. Vadim237
    Vadim237 26 marzo 2018 09: 18
    +1
    "Los selenuros de vidrio de oxígeno, zinc y germanio actúan como el material de la lente, y el cuerpo está hecho de aleación de aluminio de alta resistencia, lo que en última instancia garantiza la ausencia de distorsión en el rango de -400 ° C a + 500 ° C". Esto se ve para observación desde el fuego.
    1. Zefr
      Zefr 28 marzo 2018 10: 37
      +1
      Cuando eres demasiado vago para comprobar el signo "grado", que cuando se copia se restablece al símbolo "cero"
  3. san4es
    san4es 26 marzo 2018 09: 36
    +2
    Vista de imagen térmica ligera "Shahin"

    hi • El principio de funcionamiento del módulo electrónico es interesante: al recibir una imagen en forma de señal electrónica de un fotodetector, la mejora y, utilizando varios algoritmos, procesa la imagen en todo el cuadro en tiempo real. También puede invertir y escalar la imagen, mostrarla en la pantalla de la vista y lanzarla por USB a la PC.
    • El módulo electrónico también tiene una calculadora balística integrada en el alcance. Es necesario para la entrada automática de enmiendas a la marca de observación, ajustando los indicadores de las condiciones climáticas, el alcance al objetivo, el tipo de arma o cartucho utilizado. soldado

    feb. Año 2012
  4. BAI
    BAI 26 marzo 2018 09: 46
    0
    El producto de la Oficina de Diseño Central de Novosibirsk "Tochpribor" bajo el índice 1PN116

    En mi opinión, el autor está en riesgo. Tanto el fabricante como los productos fueron clasificados (si no me equivoco, al menos cuando los encontré, hace 12 años). La divulgación por parte de alguien no elimina el sello de la firma y no ahorra responsabilidad por la divulgación. Sería mejor hacer una revisión de los productos de doble uso (NELK, Transcript, etc.). Gracias a Dios, el autor no mencionó al principal fabricante-desarrollador de medios militares.
    En general, si hablamos de medios técnicos para un soldado de infantería, las gafas termográficas han existido durante al menos 10 años.
    1. Arakius
      Arakius 26 marzo 2018 17: 28
      +4
      Si el dispositivo utilizaba componentes importados de un enemigo probable, ¿de quién se clasificó realmente este desarrollo (lejos del más avanzado)?
      1. Aviador
        Aviador 26 marzo 2018 23: 08
        +1
        Es inútil buscar la lógica en las decisiones para hacer un secreto. Recientemente, para el aniversario, escribí la historia de una sola unidad científica, ya que su estructura ya era secreta de 1962 del año, hasta que presenté una nota de servicio sobre la desclasificación. Solo después de la decisión de la comisión pude traer este documento antiguo.
  5. glavnykarapuz
    glavnykarapuz 26 marzo 2018 11: 27
    +9
    CITA: "" .... falta de distorsión en el rango de -400C hasta + 500Sot "."desde - 400 C " ??? Incluso los "rayos de frío" ciertamente resisten. Si engañar
    Periodistas, tales periodistas ... Curso de física escolar no puede recordar, pero aún así subir artículos técnicos para escribir.
    Y los comentarios sobre el "secreto" son absurdos: también está el dueño del viejo "Schwabe" de la era soviética. El nuevo propietario (o el privatizador) durante mucho tiempo sp..dzhil / tomó prestado todo el desarrollo permanente. Ve y llama a los mejores desarrolladores.
    1. Evgeny Fedorov
      26 marzo 2018 12: 12
      +9
      ¿No está claro que se ha introducido un error técnico en el texto? Así es: en el rango de -40 C a + 50 C. Justo cuando se transfiere texto desde el editor, el índice cero se ha movido al cero "real", aumentando la temperatura en un orden de magnitud. Espero que los lectores se disculpan por el matrimonio)
  6. shinobi
    shinobi 26 marzo 2018 11: 28
    +2
    Todo está bien, pero verifique el material. Y no es sólido como -400 / + 500. El máximo negativo posible en la naturaleza, cero absoluto o -237С °. Y con +500 personas sin un traje especial, no solo es imposible disparar con precisión, sino vivir Bueno, y así sucesivamente.
    1. Glaz8000
      Glaz8000 26 marzo 2018 11: 33
      +2
      Cita: shinobi
      cero absoluto o -237С °.

      Presumiblemente -273 ")
  7. Glaz8000
    Glaz8000 26 marzo 2018 11: 31
    0
    ¿Quién en Rusia produce matrices para cámaras termográficas? Encontré datos solo de varios fabricantes extranjeros.
  8. konstantin68
    konstantin68 26 marzo 2018 12: 05
    0
    Es interesante montar el "Shahin" en la máquina en la foto del título. Para limpiar el AK, debe quitar la mira con una barra.
    1. Cananecat
      Cananecat 27 marzo 2018 11: 38
      +1
      Entiendo que la vista se elimina tanto de la barra como junto con la barra. Sí, y limpian sus armas cuando hay tiempo para esto, y no durante la batalla.
  9. Operador
    Operador 27 marzo 2018 20: 20
    0
    De alguna manera es extraño: hay tanto esfuerzo y dinero para hacer una cámara termográfica de ojos ciegos (la resolución de la matriz del microbolómetro es muy pequeña), y la infantería necesita un dispositivo mucho más barato y liviano en el rango del infrarrojo cercano, usando ópticas binoculares estándar y visores con resolución HDTV.

    Empujar cámaras termográficas en la infantería es muy similar al aserrado económico.
  10. prosto_rgb
    prosto_rgb 31 marzo 2018 21: 48
    0
    Gracias !!!
    Muy interesante serie interesante de artículos !!!