Принцип работы прибора ночного видения
Centr86.ru

Ремонт бытовой техники

Принцип работы прибора ночного видения

Принцип работы прибора ночного видения

Давно идет спор меж охотниками: что лучше, тепловизор или прибор ночного видения (ПНВ). Первый класс устройств помогает четко видеть живые, нагретые неживые объекты в каждое время дня, года. В темноте шансы налететь лбом на ветку повышены, поскольку древесная кора холодная. Российские приборы ночного видения, напротив, позволяют замечать неживые объекты, для зверей нет резкого контраста с окружающей средой, предоставляемого тепловизором. Встает заманчивая перспектива – совместить преимущества устройств одним. Принцип работы прибора ночного видения необходимо дополнить опцией различения естественного свечения и искусственного.

Тепловизоры

Инфракрасный прибор ночного видения работает с подсветкой, тепловизоры целиком пассивны. Улавливают излучения, испускаемые нагретыми телами. Небезызвестный Арнольд Шварценеггер в фильме Хищник-1 использовал особенность прибора охотника на людей, скрываясь из поля зрения инопланетянина. Герой обмазался холодным илом, затерялся среди коряг. Инопланетный хищник раскрыл себя, за что позже наказан.

Преимущества тепловизора: аппарат видит сквозь дымовую завесу, туман, когда военные приборы ночного видения отказывают напрочь. На относительно сером поле, где очерчены предметы, ярким пятном выделяются посторонние пейзажу разгоряченные тела животных. Изобретатели тепловизора Flir Scout запатентовали специальную технологию фильма Хищник, которую назвали Instalert (англ. сокращение «тревога наступления события»). Горячие фигурки на экране становятся красными, мишени невозможно пропустить.

Рекламодатели стыдливо умалчивают, что будет, если температура окружающей среды приблизится к 35 ºС, станет равна по горячести человеку. Появится сплошной красный фон, где тяжело найти живые объекты. Любой китайский прибор ночного видения продолжит давать четкую картинку. Отсутствует режим Instalert, привычный пейзаж отчетливо прорисуется. Привыкший к выделению цветом человек в экстремальных условиях бессилен заметить врага. Несет потенциальную опасность оператору. Учитывая большую стоимость устройств, хотелось бы видеть на рынке более интеллектуальную систему, позволяющую безошибочно действовать в экстремальных условиях.

Дополнительное преимущество тепловизора: возможность использовать по хозяйству, обнаруживая утечки энергии жилого дома. Утеплительные мероприятия вести гораздо проще. Приборами пользуются строители. Тепловизоры продвигают, называя многообещающими системами для ручной ночной навигации на водном, наземном транспорте. Авторы склонны рассматривать перспективу скептически. Разве снабдить устройство специальной подсветкой. В этом ракурсе автомобильный прибор ночного видения смотрится привлекательнее, поскольку отображает предметы, независимо от температуры, наличия на небе Луны, звезд. Если ночь, отказали фары, тепловизор выручит, ровно до следующего раза.

Прибор идеален для:

  • обнаружения крадущихся людей (воров, засады, гопников, убийц);
  • отслеживания затаившихся зверей, птиц;
  • оценки обстановки объекта.

Никакой прибор ночного видения Пульсар не позволит эффективно решить поставленную задачу, как тепловизор. При наличии множества нагретых тел преимущества нивелируются. Прибор ночного видения с тепловизором нашел разнообразные области применения. Первый хорош в городе, в теплом климате, второй — в заснеженном лесу.

Принципы работы ПНВ

Упомянуто: оба аппарата принимают излучение, в случае с ПНВ главенствующую роль играет подсветка. Вот как работает устройство. Типовой ПНВ содержит следующие части:

  1. Оптическая система.
  2. Усилители.
  3. Подсистема построения изображения.
  4. Тракт подсветки.

Лучи входят через профессиональный окуляр, в фокусе линзы зафиксирована фотоэлектродная пластина. С нее начинается усилительный тракт, агрегат помещен в чистый вакуум, чтобы молекулы воздуха не мешали движению внутри электронов. Разумеется, поток продолжает отклоняться гравитационным полем Земли, на протяжении длины корпуса ПНВ эффект малозаметен.

Итак, свет выбивает из круглой фотоэлектродной пластины электроны, увлекаемые положительным потенциалом микроканального усилителя. Об устройстве стоит поговорить отдельно. Круглая пластинка, образованная множественными мелкими сотами, неразличимыми невооруженным глазом. Настигая ячею, элементарная частица выбивает несметное число электронов, процесс нарастает лавинообразно. На оборотной стороне пластины в районе соты выходит рой зарядов, движущихся дальше на люминофорный экран. Как у телевизора, только одного цвета – зеленого. Оттенок выбран из условия максимальной чувствительности человеческого глаза, минимального напряжения психики.

Выходная оптическая система формирует картину для глаза. В бинокулярах поток раздваивается на оба зрачка. Во многом удобнее в силу особенностей работы человеческого мозга. У военных часто находят применение монокуляры. Единичные конструкции сочетаются с тепловизионными, ночными прицелами, что удобнее при рекогносцировке. Купить прибор ночного видения с кратностью свыше 1, будет стоить денег. На увеличение устройства не работают, позиционируются как тактическое преимущество в режиме реального времени.

Обратите внимание, внутри усилительной трубки царит вакуум, который не отклоняет прямолинейного движения электронов. В противном случае картинка не то чтобы будет размытой, вовсе не получится. Только полное отсутствие воздуха позволит прибору работать. Должно быть понятно сталкивавшимся с ламповыми электронными устройствами. Прямолинейное движение обусловлено правильной расстановкой потенциалов:

  • На фотоэлектроде потенциал ниже усилительной пластинки. Самое высокое напряжение на люминофоре.

Подобный принцип используется электронно-лучевыми трубками старых телевизоров. Бытовые приборы используют три цвета люминофора.

Появление первых ПНВ

Несмотря на заявления Википедии, что первенство принадлежит фашистам, прибор ночного видения СССР тоже выпускало. Работа велась до начала Второй мировой войны. Удалось ввести в обиход Морфлота пеленгаторы, источники ИК-излучения, играющие роль навигационных огней. Невооруженный глаз заметить присутствия инфракрасных маяков бессилен, повышалась в ночное время скрытность передвижения войск.

Работами в СССР занималось НИИ 801, на базе которого в 1983 году создано отделение 1100 Орион. С 1991 года переименовано в СКБ ТНВ. Обратите внимание, люди занимались и тепловизорами. Изначально обе ветви шли бок о бок. Привели далеко не полную историческую экспозицию становления отрасли, поскольку не считаем важным рассматриваемому вопросу. В состав отдела разработки ПНВ входили:

  1. Светотехническая лаборатория.
  2. Фотометрическая лаборатория.
  3. Отдел источников питания.
  4. Отдел приборов бортового назначения.
  5. Отдел приборов наземного назначения.
  6. Отдел физических основ ночного видения.
  7. Навигационные приборы.
  8. Отдел тепловизоров.
  9. Подразделение конструкторов.

Занималась структура поиском новых методов построения изображения на основе невидимых участков спектра. Различимая глазом часть электромагнитных колебаний является малой толикой глобальной картины Вселенной. Факт задействовали изысканиями советские ученые. Первый ПНВ с подсветкой создан в начале 50-х годов. Разумеется, конвейер снабжал оборонку. Детский прибор ночного видения тогда мало кого интересовал.

Ракетные комплексы наведения класса земля-воздух, воздух-воздух работают по принципу пеленгации инфракрасного излучения работающего двигателя летательного аппарата. Вне зависимости от того, что перехватывают, вертолет, самолет, другую ракету.

Первые конструкции достаточно громоздки. Чего стоит источник питания напряжением 45 кВ. Медленно, но верно, дело шло вперед к эргономизации, экономизации, оптимизации. Пригодились наработки термоэлектрических холодильников, засекреченных до французской конференции 1992 года. Значительный сдвиг в конструировании приборов ночного видения дал многощелочной катод. Прибор имел низкий темновой ток, не требовал охлаждения, свойствами на порядок превосходил кислородно-цезиевые эквиваленты.

Выбор ПНВ

Перед тем как выбрать прибор ночного видения, подумайте, каким требованиям должен отвечать. Сегодня можно достать тепловизор за меньшую сумму, может отдельно послужить строителям. Дешевый ПНВ стоит 7000 рублей, по карману среднестатистическому гражданину РФ. Дорогие модели зашкаливают за 200000 рублей. Среди параметров на передний план выдвигаются чувствительность, разрешающая способность. Величины напрямую влияют на дальность обнаружения объектов.

Не пытайтесь проделать ремонт приборов ночного видения своими руками. Сложные электронные устройства, во многом превосходящие по сложности миксер.

Приборы ночного видения (ПНВ)

Устройство и принцип работы ПНВ

Приборы ночного видения имеются в арсенале не только армии, но и охотников, рыболовов, спасателей, охранных подразделений и спецслужб.

Также приборы ночного видения находят применение в сфере изучения ночной жизни природы.

На фото – охотничий прицел Dedal 164 Night Vision со встроенным устройством ночного видения и активной ИК-подсветкой.

Принципы ночного видения.

В дневное время суток окружающие нас предметы мы видим по причине того, что солнечный свет падает на поверхность предметов и объектов, а затем рассеивается и попадает на чувствительную сетчатку глаза.

В ночное время естественного освещения нет, и человеческий глаз не в силах хорошо разглядеть окружающие предметы. Несмотря на отсутствие естественного освещения в ночное время присутствует слабое фоновое инфракрасное излучение с длиной волны менее 1 мкм (микрометра).

Фоновое инфракрасное излучение вызвано рассеянием в облаках и других неоднородностях атмосферы удалённых источников излучения, таких как звёзд, Луны и пр. Чтобы разглядеть окружающую обстановку ночью необходимо принять это фоновое излучение, затем усилить и преобразовать в видимое изображение.

Для работы в шахтах, закрытых помещениях и тоннелях, где естественного фонового излучения нет, применяется активная инфракрасная подсветка.

Как устроены приборы ночного видения?

В основе любого прибора ночного видения лежит электронно-оптический преобразователь (ЭОП).

Электронно-оптический преобразователь состоит из объектива, вакуумной трубки, умножителя напряжения, источника питания и экрана. Вот здесь можно ознакомиться с устройством электронно-оптического преобразователя на конкретном примере.

Объектив содержит в своём составе полупрозрачный фотокатод, который улавливает инфракрасное излучение. Под действием эффекта фотоэлектронной эмиссии (внешнего фотоэффекта) вокруг фотокатода появляется облако электронов. Плотность электронов в облаке полностью соответствует распределению света и тени в принимаемом оптическом изображении.

Между фотокатодом и экраном приложено постоянное напряжение величиной 10 – 12 кВ (10000 – 12000 Вольт). Это напряжение разгоняет электроны от фотокатода, и они попадают на люминесцентный слой, который нанесён на экран. Люминесцентный слой начинает светиться в видимой для человеческого глаза области излучения.

Для того чтобы получаемое на экране изображение было более чётким, внутри вакуумной трубки размещена фокусирующая система. Эта система способствует формированию более чёткой траектории движения электронов, а, следовательно, и более чёткому изображению на люминесцентном слое.

Как устроен фотокатод?

Изнутри входного окна объектива нанесён прозрачный токопроводящий слой – это электрод фотокатода. На этот электрод осаждают активный слой полупроводникового материала. Полупроводниковый слой может быть сурьмяно-цезиевым, кислородо-серебряно-цезиевый или многощелочной (соединение сурьмы с калием, натрием и цезием).

Читать еще:  Как проверить узо на срабатывание

Фотокатод обладает хорошей фотоэмиссией в видимой и инфракрасной областях спектра.

Самой лучшей фотоэмиссией обладает многощелочной фотокатод. Изготавливают его методом осаждения слоя сурьмы с обработкой парами цезия, натрия и калия. Спектральная чувствительность такого фотокатода находится в области значений длины волны от 0,3 мкм до 0,9 мкм.

Требования к экрану.

Самая главная характеристика люминесцентного экрана – это светоотдача и чёткость.

Для получения высокой светоотдачи экран покрывают люминофором из водной суспензии. Поверх люминофорного покрытия наносят слой органического лака. Затем методом испарения в вакууме напыляют алюминиевую плёнку. После этого всю систему нагревают до 400 0 С, в результате чего органический лак сгорает.

Толщина алюминиевой плёнки 120 – 200 нм (нанометров). Служит алюминиевая плёнка для того, чтобы свечение люминофора, направленное в сторону фотокатода (около 50%) отразилось и излучало в сторону окуляра.

Этим достигается высокая светоотдача экрана.

Алюминиевая плёнка задерживает 2-3% быстрых электронов при ускоряющем напряжении 15 кВ. Выигрыш, который получается при использовании алюминиевой плёнки гораздо выше.

В современных приборах ночного видения коэффициент усиления света может достигать величины 100000 при угле зрения в 10 – 25 градусов.

Невероятно высокого коэффициента усиления света удалось получить с применением микроканальных пластин, а высокую разрешающую способность при помощи волоконно-оптических пластин.

Изображение, наблюдаемое в окуляре прибора ночного видения, как правило, имеет зеленоватый оттенок.

Существует несколько поколений ЭОП, характеризующихся различными особенностями, технологическими уловками и усовершенствованиями.

Поколение Ⅰ (изображение размыто по краям, а к центру имеет более высокую чёткость);

Поколение Ⅱ (применяется микроканальная пластина – МКП.);

Поколение Ⅲ (используется фотокатод на основе арсенида галлия – GaAs);

Поколение Ⅳ (применены новые технологии, позволившие увеличить дальность обнаружения и разрешающую способность, применение матриц ПЗС, встраивание ПЗС-матриц внутрь ЭОП, удалённая передача изображения от сенсорного блока (Объектив+ЭОП+ПЗС) на дисплей по проводному или радиоканалу);

Поколение Ⅴ (встраивание в ЭОП ПЗС, а также процессоров обработки изображения, приёмопередатчика, схемы управления питанием и т.д).

Кроме этого, есть приборы поколения Ⅰ+, Ⅱ+. Так, в приборах поколения Ⅰ+ на входе или выходе ЭОП устанавливается оптоволоконная шайба, за счёт которой удаётся увеличить разрешение и устранить характерное для ЭОП первого поколения размытие по краям.

Существуют также и ПНВ на основе ПЗС-матрицы (CCD), а не электронно-оптического преобразователя.

При желании CCD-матрицу можно разглядеть сквозь линзу объектива.

Так как ПЗС-матрица является полупроводниковым устройством, и больше похожа на фоточувствительную память, то для работы совместно с ней используются специализированные контроллеры и процессоры.

Далее на фото показан объектив и печатная плата фоточувствительной матрицы от ПНВ фирмы Pulsar. Как видим, на печатных платах установлено множество цифровых микросхем.

Такие приборы относятся к Ⅳ и Ⅴ поколениям. Приборы на основе ПЗС-матриц больше похожи на цифровую видеокамеру. Их относят к поколению Digital. Изображение у ПНВ на базе ПЗС-матриц чёрно-белое и не имеет зеленоватого оттенка, как у приборов на основе ЭОП.

Изображение с ПЗС-матрицы обрабатывается процессором и выводится на миниатюрный LCD-экран, который встроен в сам прибор ночного видения. Оцифрованное изображение можно записывать и сохранять в память, выводить на внешний монитор.

ПНВ с ПЗС-матрицей можно использовать в светлое время суток – засветка им не страшна. Минусом таких приборов является то, что для работы CCD-матрицы нужна активная инфракрасная подсветка. Например, в модели PULSAR Reflescope Digisight N770 подсветка реализована на базе лазерного диода с длиной излучаемой волны 780. 915 нм.

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.

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.

Тепловизоры предназначены для визуализации теплового излучения. Они помогают увидеть, какая температура того или иного участка изучаемого объекта по сравнению с соседними, более холодными или теплыми. 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.

Виды приборов ночного видения

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 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.

Читать еще:  Ртутная антенна своими руками

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.

Прибор ночного видения. Виды и применение. Работа и как выбрать

Прибор ночного видения используется для выполнения различных задач, когда нет возможности использовать электроприборы, и не поступает солнечный свет.

Виды приборов ночного видения
По своему внешнему виду ПНВ делятся на следующие виды:
  • Монокуляры. Такой прибор внешне похож на подзорную трубу, поэтому смотреть в него можно только одним глазом. Это наиболее распространенный и доступный вариант, который имеет небольшие размеры и вес, простую и надежную конструкцию, а также невысокую стоимость.

  • Бинокли. Этот прибор может быть гражданским или военным, его отличие от монокуляра в том, что обеспечивается бинокулярное зрение, а это позволяет точнее и реальнее оценивать увиденное. Стоимость бинокля будет выше, так как он состоит из двух монокуляров, соединенных в единую конструкцию. Такие приборы обеспечивают многократное увеличение, при этом картинка получается отчетливой.

  • Очки. В этом случае обычно используется один электронно-оптический преобразователь, но благодаря оптике, реализуется псевдобинокулярное зрение, так как полученный зрительный сигнал разводится на каждый глаз отдельно. Внешне такой прибор выглядит в виде одного объектива и двух окуляров. Очки при помощи ремней крепятся на голове или шлеме, поэтому руки у человека остаются свободными, и он может использовать оружие, инструменты, вести автомобиль и выполнять другую работу. В таком оборудовании обычно нет функции приближения, поэтому расстояние до наблюдаемого объекта оценивается адекватно.

  • Прицелы. Они имеют аналогичную конструкцию с монокуляром, но у них есть прицельная сетка и возможность быстрой и надежной фиксации на стрелковом оружии.

Особенности устройства

Первые такие приборы начали производить около 80 лет назад. С того времени разработчики постоянно их совершенствуют и расширяют возможности, но общее устройство ПНВ практически не изменилось.

Основной частью прибора является усилитель, который представляет собой электронно-оптический преобразователь. ЭОП преобразует невидимое для человеческого глаза изображение и делает его видимым. Кроме ЭОП, в таких приборах могут использоваться инфракрасные преобразователи, в их основе лежит тепловизор или прибор с зарядовой связью (ПЗС матрица).

Принцип работы

Прибор ночного видения работает по следующему принципу: свет попадает в объектив и фокусируется на передней стенке преобразователя, то есть по такому же принципу, как и в обычном фотоаппарате. При помощи преобразователя, полученное изображение усиливается, делается более ярким и четким, после чего передается на объектив. Уже в объективе человек видит изображение.

Преобразователь имеет вид трубки, ее концы герметично запаяны, а перед этим откачан воздух. На переднюю стенку наносится полупроводник, а задняя покрывается люминофором. На переднюю стенку подключают минус, а на заднюю плюс и подают напряжение. При попадании слаборазличимого изображения на фотокатод, из него выбиваются электроны и направляются на большой скорости к аноду. Попадая на люминофор, они вызывают его свечение. Для фотокатода не важно, получил он инфракрасный или ультрафиолетовый электрон, поэтому цвет теряется и получается черно-зеленое изображение.

Область применения

Прибор ночного видения применяется в тех случаях, когда необходимо вести наблюдение за определенным объектом, а для человеческого глаза недостаточно яркости. Он может использоваться в ночное время на открытой местности, а также в подвалах или закрытых помещениях, где нет возможности использовать электрическое освещение.

Области применения такого оборудование следующие:
  • Армия и проведение военных действий.
  • Обеспечение безопасности: полиция, охрана и другие спецслужбы.
  • Строительство.
  • Охота и наблюдение за дикой природой.
  • Развлечения.
  • Навигация и разведка.
Как выбрать прибор ночного видения
Для того чтобы правильно выбрать прибор ночного видения, необходимо учитывать следующие его характеристики:
  • Сигнал/шум (S/N). Это показатель характеризует качество картинки при плохой видимости. В разных моделях он может быть от 3,5 до 36. Приобретать рекомендуется приборы, у которых соотношение (S/N) будет не меньше 20.
  • Светочувствительность. Данный показатель измеряется в чА/lm и характеризует зависимость числовых параметров от реальной экспозиции.
  • Разрешение. В этом случае измерение проводится в lp/mm. От величины разрешения будет зависеть частота и контрастность передаваемой картинки. Для получения качественного изображения, разрешение должно быть в пределах 30-70 lp/mm.
  • Увеличение. Данная характеристика указывается первой цифрой в названии прибора, если написано 5х, то с расстояния 50 м вы будете видеть объект так, как с 10 м. У ПВН обычно используются практически все одинаковые окуляры и увеличение зависит только от объектива.
  • Размер объектива. Объектив должен создавать максимальное количество тусклого света, который поступает от наблюдаемого объекта. Чем больше будет диаметр объектива, тем ярче картинку будет выдавать ПНВ. В современных моделях светосила, показатель соотношения фокуса к диаметру объектива, в пределах 1,5-2. Чем меньше это число, тем более светосильным будет объектив.
  • Поле зрения. Этот показатель характеризует размер охватываемой зоны обзора, чем он будет выше, тем большую область будет захватывать прибор. Помните, что с увеличением кратности прибора, поле зрения уменьшается.
  • Фокусировка. Данный показатель указывает расстояние, на котором при наблюдении за объектом, будет получаться четкое его изображение. Для людей, имеющих плохое зрение, надо приобретать модели с возможностью диоптрийной коррекции окуляра.
  • Размеры и вес. При длительном использовании такого оборудования, его размеры и вес имеют большое значение. Особенно это важно, в случае использование прицела ночного видения, который должен иметь небольшие размеры и вес, а также высокое качество изготовления и надежное крепление.
Преимущества и недостатки

На сегодняшний день существует несколько поколений ПНВ: первое, второе и третье. Прибор ночного видения первого и второго поколения имеет практически одинаковое устройство, а их отличие в лучшем усилении видимого света и в том, что у последних моделей отсутствует засветка. В приборах третьего поколения используется другой принцип работы, который основан на фотокатодах. Такое решение позволило уменьшить вес и размеры прибора, улучшить качество и четкость изображения.

Основные преимущества монокуляров ночного видения:
  • Даже недорогие модели позволяют получать качественное изображение наблюдаемого в ночное время объекта.
  • Наличие встроенной инфракрасной подсветки, позволяет получать более четкую и качественную картинку.
  • Доступная стоимость.
  • Небольшой вес и размер.
  • Мобильность.
Если говорить о цифровых ПНВ, то они имеют следующие преимущества:
  • Могут работать при температурах воздуха от -20 до +50°С.
  • Есть возможность подключения выносного аккумулятора, благодаря чему, прибор без перерыва может работать до 20 часов.
  • Есть память, что позволяет сохранять информацию о ранее сделанных правках.
  • Наличие ИК-излучателя, позволяет проводить скрытое и безопасное наблюдение.
  • Большой выбор различных настроек.
  • Есть видеовыход, поэтому получаемую информацию можно сразу записывать на внешний носитель.
Читать еще:  Какой миксер с чашей лучше купить

Главным недостатком всех приборов ночного видения является ограниченность угла обзора, а при использовании монокуляров, наблюдение приходится вести одним глазом, что также не очень удобно.

Причины, по которым в ПНВ получается картинка черно-зеленого цвета:
  • Для того чтобы люминофор начал светиться зеленым цветом, необходимо минимальное количество энергии.
  • Экраны специально покрывают составом, который светится зеленым цветом, так как человеческий глаз способен различать максимальное количество оттенков именно указанного цвета.
  • От зеленого цвета глаза устают намного меньше, чем от других и им проще перестроиться на темноту, после прекращения пользования прибором.

Прибор ночного видения является сложным и дорогим оборудованием, которое позволяет вести наблюдение за объектами в ночное время, когда для человеческого глаза недостаточно освещенности. Для того чтобы правильно выбрать прибор ночного видения, надо сначала определиться, для каких целей он вам нужен, ознакомиться с рекомендациями специалистов и узнать, на какие характеристики надо обращать внимание. Если у вас нет достаточно знаний, то вы всегда сможете получить профессиональную консультацию у специалистов, которым надо будет озвучить свои требования к указанному оборудованию, а они подскажут, какой прибор ночного видения лучше приобрести.

Отечественные приборы ночного видения

Задача эффективно использовать ночное время для решения тактических задач при ведении боевых действий всегда стояла перед военачальниками.

Технология и практика

Разработка приборов ночного видения (ПНВ) учеными и инженерами в нашей стране активно началась в 30-х годах ХХ века. Именно в это время появились первые фотоэлектронные приборы. Как верно отметил один из блогеров, специалист по этому вопросу Кирилл Рябов: «Одна ветвь развития этого направления породила телевидение и современное цифровое видео, а вторая привела к появлению электронно-оптических преобразователей (ЭОП), являющихся основой для приборов ночного видения».
Принцип действия

Типовой ПНВ состоит из объектива, ЭОП с блоком питания и окуляра. Принцип его работы вкратце таков: отраженный от объекта наблюдения свет проходит через объектив и создает изображение на входе (катоде) ЭОП, которое электронным способом усиливается и, проецируясь в желто-зеленом свечении на выходном экране преобразователя, передается через окуляр на глаз наблюдателя.

Отличительная особенность этих типов приборов в том, что изображение четкое только в центре, с искажением и меньшим разрешением по краю. Кроме того, если в поле зрения попадают яркие источники света, например фонари, светящиеся окна домов и подобные им, то они могут засветить все изображение, препятствуя возможности наблюдения.

По принципу действия все ПНВ делятся на два класса: приборы, использующие отраженный от целей и местных предметов свет Луны, звезд (пассивные) или искусственных источников – инфракрасных осветителей (активные), и приборы, использующие преимущественно собственное тепловое излучение целей и местных предметов, о которых речь ниже.

ПНВ. Исторический экскурс

Одним из первых ПНВ в Советском Союзе стала система «Квант», в основе которой лежал принцип инфракрасного излучения. Для работы прибора был необходим отраженный от окружающих объектов инфракрасный свет, а сам ЭОП имел фотокатод и люминесцирующий экран. (Подобная система, кстати, используется до сих пор, хотя и вынуждена конкурировать с другими типами ПНВ.)

Сам «Квант» – достаточно крупногабаритный по своим размерам комплекс – сначала планировалось устанавливать на самолетах. Однако позже проект был перенацелен на танки. Разрабатывались подобные системы и для ВМФ. К началу Великой Отечественной войны только Черноморский флот располагал 15 комплектами корабельных систем ночного видения. А к середине осени 1941-го моряки-черноморцы получили еще 18. Осенью 1943 года сотрудники Всероссийского электротехнического института создали ночной прицел для стрелкового оружия. По понятным причинам его не удалось укомплектовать прожектором подсвета. Тем не менее, при использовании внешнего источника ИК-излучения система работала неплохо. Претензии вызывала небольшая дальность действия – даже в 1945 году у лучших прототипов этот показатель не превышал 150–200 метров.

По окончании Великой Отечественной войны наши ученые получили возможность сравнить свои разработки с трофейными. Оказалось, что хваленая немецкая аппаратура по своим показателям практически не отличалась от отечественной.

ПНВ продолжали совершенствоваться, приоритет отдавался то одному, то другому типу подсветки прибора. Так, в 70-х – начале 80-х годов ХХ века резко возрос интерес к приборам активного типа вследствие использования для них в качестве осветителей лазеров, работающих в импульсном режиме. Цель при этом освещается короткими импульсами лазерного излучения. Поскольку прибор включается только тогда, когда объектива достигают лазерные импульсы, отраженные от цели, в ПНВ не попадают паразитные импульсы от местных предметов, находящихся впереди и позади цели, а также отраженные от взвешенных в атмосфере частиц пыли, влаги, дыма. В результате дальность наблюдения значительно возрастает по сравнению с подсветкой обычными ИК прожекторами.

ТВП. Современные разработки

Вскоре появились приборы нового типа, которые вполне можно отнести к ПНВ, но, поскольку они преобразуют тепловое излучение в видимое изображение, чаще их называют тепловизионными приборами (ТВП). Разработка последних началась в 60-е годы ХХ века. Между двумя типами приборов нет принципиальной конкуренции, но следует отметить, что только в 2009–2010 годах объемы продаж «тепловизоров» выросли более чем в два раза! Принципиальная разница между ПНВ и ТПВ состоит в источнике освещения, который нужен первому и без которого обходится второй.

Наиболее перспективным направлением развития этого типа прибора является применение технологии неохлаждаемых болометров, основанной на сверхточном определении изменения сопротивления тонких пластинок под действием теплового излучения всего спектрального диапазона. В силу этого тепловизор – прибор дорогостоящий. Для его создания применяются редкие металлы, например германий, поэтому в настоящее время ведутся поиски более дешевых материалов.

Важно отметить, что несмотря на санкции, которые введены США и странами ЕС против России и существенно затронули наш оборонно-промышленный комплекс, мы не свернем это перспективное направление вооружения, поскольку в стране налажено собственное производство этих приборов. Их выпускают ОАО ЦНИИ «Циклон» и НПЦ «Спектр АТ».

К основным маркам отечественных тепловизоров, стоящих сегодня на вооружении российской армии и ВВ МВД РФ, можно отнести приборы «Сыч-3ЦУ» и «Катран-3», которые «по своим ТТХ не уступают зарубежным аналогам и удовлетворяют всем требованиям современной экипировки, – как считает эксплуатирующий их полковник И.Козленко. – Основная сфера их применения – разведка, охрана объектов, оценка степени маскировки объектов, поиск раненых и пострадавших, обнаружение мин и тайников, несанкционированных, скрытых захоронений».

Оба прибора предназначены для работы в круглосуточном режиме в любых погодных условиях. Обе камеры позволяют увидеть человека на дистанции около 1 километра, а распознать его – с расстояния 500–600 метров. «Сыч» к тому же способен не только обнаружить цель, но и определить ее координаты с отображением информации на электронной карте местности. При этом прибор не нуждается в специальном и техническом обслуживании в течение 10 лет! Тепловизор «Катран» в свою очередь более практичен, оснащен дисплеем высокого разрешения.

Новейшим прибором тепловидения можно назвать портативную камеру-дальномер «Сыч-4». В ней применены передовые технологии неохлаждаемых микроболометров и безопасных лазерных дальномеров. Удачное сочетание современных технологий позволяет эффективно использовать камеру в любых системах безопасности и охраны, а встроенная система записи изображений позволяет проводить документирование в течение всего рабочего времени камеры. В силу объективных причин ТВП, в отличие от ПНВ, пока не могут устанавливаться на стрелковое оружие, но используются как автономно, так и в любых комбинациях на штатной технике.

Полевой опыт

Данные приборы активно применяются (в основном подразделениями ФСБ, спецназа и разведки) в районах Северного Кавказа, где вводится режим контртеррористической операции. Там они являются одним из основных средств тактической оптико-электронной разведки, используемых во всепогодных условиях. По отзывам военнослужащих, активно пользующихся ТПВ, как один из побочных отрицательных эффектов у них отмечается ухудшение зрения. В некоторых ситуациях (например, при работе в помещении) тепловизоры значительно уступают ПНВ, так как при избытке тепла оператору тяжело определить четкие очертания живой цели.

По мнению военнослужащих спецподразделения МВД, использующих в работе как отечественные ПНВ, так и ТПВ, в идеале им нужен компактный, всепогодный прибор-прицел с двумя ветвями, совмещающий их характеристики. Главный критерий – качественная, неразмытая картинка и возможность идентификации объекта.

Свой опыт есть и у пограничников, которые традиционно в числе первых получают на вооружение новейшие разработки подобных образцов техники. Потребность в тепловизорах у них особенно высока на равнинных пограничных территориях, где такие приборы особенно эффективны. Модификация тепловизионной камеры для них будет носить название «Мути». Эта камера с автофокусировкой внешне не отличается от распространенных систем видеонаблюдения.

В качестве удачного примера использования специальных приборов в поисково-разведывательных мероприятиях на Северном Кавказе можно привести факт, рассказанный корреспонденту «Нового оборонного заказа» сержантами Александром К. и Ибрагимом М.
В одном из районов на севере Дагестана их подразделением была заблокирована банда. Местность равнинная, с плотным пересечением каналов для полива сельхозугодий, вдоль каналов и арыков все заросло камышом. Маневренной группе спецназа поставлена задача: осуществлять осмотр местности с помощью тепловизионных приборов. В одном из мест, в большой заросли камыша, оператору удалось обнаружить контрастную цель, которую уничтожили прицельным огнем из пулемета. После досмотра на этом месте был обнаружен погибший вооруженный боевик.

Заметили ош Ы бку Выделите текст и нажмите Ctrl+Enter

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector