Визија је најважнији начин опажања стварности. Визуално, добијамо већину информација о вањском свијету. Наше очи су изненађујуће сложен и савршен механизам, који нам је представљен по природи. Али, нажалост, њихове могућности су донекле ограничене.
Особа је способна да опази само веома уски оптички опсег читавог спектра електромагнетног зрачења (назива се и видљивим делом спектра), штавише, око може да види “слику” само у условима довољног осветљења. На пример, ако падне испод нивоа од 0.01 лукса, онда губимо способност разликовања боја објеката и видимо само велике објекте који су у близини.
Ово је двоструко увредљиво, јер због ове особине наше визије постајемо скоро слепи у мраку. Човек је увек завидио другим представницима животињског царства, за које ноћна магла није препрека: мачке, сове, вукови, слепи мишеви.
Посебно се није допало ово ограничење људског виђења у војсци. Али ситуација се драстично променила тек средином прошлог века, када су се, захваљујући достигнућима физике, појавили апарати за ноћни вид који су омогућили да се ноћу види готово једнако јасно као и дању.
Уређаји за ноћно гледање тренутно нису само у војним арсеналима, већ их са задовољством користе спасиоци, ловци, јединице безбедности, специјалне службе. А ако говоримо о топлотним снимцима, листа њихове употребе је још шира.
Данас постоји огромна количина различитих врста и типова апарата за ноћно гледање (НВД), направљених у облику двогледа, моно-чаша (монокулари), нишана или обичних наочара. Међутим, пре него што говоримо о уређају уређаја за ноћни вид, треба рећи неколико речи о физичким принципима на којима се заснива рад таквих уређаја.
Како функционише
Рад апарата за ноћни вид и топлотних апарата заснива се на физичким појавама унутрашњег и спољашњег фотоелектричног ефекта.
Суштина екстерног фотоелектричног ефекта (или фотоелектронске емисије) је да чврста тела емитују електроне под утицајем светлости, које је заробио НВД. Основа сваког уређаја за ноћни вид је појачивач слике, електронско-оптички конвертор који хвата слабо рефлектовано светло, појачава га и претвара у електронски сигнал. То је оно што особа види у објективу апарата за ноћни вид. Треба схватити да ниједан уређај за ноћни вид није у стању да “види” у апсолутном мраку. Истина, постоје и активни уређаји за ноћни вид који користе сопствени извор инфрацрвеног зрачења за осветљавање објеката.
Сваки уређај за ноћни вид се састоји од три главне компоненте: оптичке, електронске и друге оптичке. Светлост се добија помоћу сочива које га затим фокусира на појачивачу слике, где се фотони претварају у електронски сигнал. Максимални појачани сигнал се преноси на луминисцентни екран, где поново постаје слика позната људском оку. Наведени дизајн је генерално карактеристичан за било коју генерацију уређаја за ноћно гледање, само модерни уређаји за ноћни вид (друга и трећа генерација) имају напреднији систем појачања сигнала.
Са друге стране, термални снимци хватају сопствено зрачење из било ког тела или објекта чија је температура различита од апсолутне нуле. Главни део снимака су такозвани болометри - комплексни фотодетектори који снимају инфрацрвене таласе. Такви сензори су осетљиви на таласне дужине које одговарају температурном опсегу од -50 до +500 степени Целзијуса.
У ствари, термални фотоапарати имају прилично једноставан дизајн. Сваки такав уређај се састоји од сочива, матрице за термално снимање и јединице за обраду сигнала, као и екрана на којем је приказана завршена слика. Топлотни снимци су два типа: са охлађеном и нехлађеном матрицом. Први су најосетљивији, скупљи и масивнији. Њихова матрица се хлади на температуру од -210 до -170 ° Ц, обично за ту употребу користи се течни азот. Чешће се користе на великој војној опреми (на примјер, било којем уређају за ноћни вид тенкова).
Термоагрегати са нехлађеном матрицом коштају много мање, мањи су по величини, али је њихова осетљивост много мања. Међутим, већина термовизијских камера које се данас налазе на тржишту (до 97%) спадају у ову категорију.
Једна од главних карактеристика термовизијских камера, које у великој мјери одређују њихову високу цијену, су њихова сочива. Чињеница је да је обично стакло које се користи у већини оптичких уређаја потпуно непрозирно за инфрацрвено зрачење. Због тога се ријетки материјали као што је германијум користе за леће термалних камера, чија је тржишна цена око 2 хиљаде долара по кг. Просечна германијева сочива за термалну картицу коштају око 7 хиљада долара, а цена добра може достићи и до 20 хиљада долара. Данас, како у Русији, тако иу иностранству, активно траже замену за Немачку, која у теорији може да смањи цену топлотне камере за 40-50%.
Историја и класификација НВД-а
Класификација уређаја за ноћни вид се заснива на осетљивости фотокатоде, степену појачања светлости и резолуцији у центру добијене слике. По правилу, постоје три генерације НВД-а. Поред тога, уређаји за рани ноћни вид са додатним извором инфрацрвеног зрачења често се односе на посебну генерацију. На веб страницама произвођача можете пронаћи информације о уређајима за ноћни вид такозваних средњих генерација, као што су 1+ или 2+. Међутим, таква градација тежи више маркетиншким циљевима него што је одраз стварних разлика.
Побољшање дизајна НВД-а и појављивање нових генерација ових уређаја је поступно, један за другим. Због тога је класификација уређаја за ноћно гледање прикладнија за разматрање заједно са историјом њиховог развоја.
23. августа 1914. године, у близини белгијског града Оостенде, Немци су успели да пронађу британску ескадрилу која се састојала од оклопних крстарица и разарача уз помоћ уређаја за проналажење топлоте. И није лако открити - али и исправити артиљеријску ватру тим уређајима, спречавајући непријатељске бродове да се приближе важној луци. Верује се да је од тог тренутка почела историја уређаја за ноћни вид.
Године 1934. дошло је до правог напретка у овој области: Холанђанин Холст је створио први електронски оптички конвертор на свету (ЕОЦ). Две године касније, руски Зворикин је развио појачивач слике са фокусирањем електростатичког сигнала, који је касније постао “срце” првог комерцијалног уређаја за ноћни вид америчке компаније Радио Цорпоратион оф Америца.
Период брзог развоја НВД-а био је Други свјетски рат. Лидер у њиховом развоју и примјени био је Хитлерова Њемачка. Први прототип ноћног вида направила је њемачка компанија Аллгемеине Елецтрицитатс-Геселлсцхафт (АЕГ) 1936. године, а била је намијењена за уградњу на противоклопне топове Пак 35/36 Л / 45.
До 1944., противтенковске топове немачког Пак 40 могле су да пуцају помоћу уређаја за ноћно гледање на удаљености до 700 метара. Отприлике у исто време, тенковске снаге Вехрмацхта су примиле уређај за ноћни вид Спербер ФГ 1250, помоћу којег се последња велика немачка офанзива одиграла на источном фронту у близини језера Балатон.
Сви горе наведени уређаји за ноћно гледање припадају такозваној нултој генерацији. Такви уређаји су били веома осетљиви, тако да је за њихов нормалан рад потребан додатни извор инфрацрвеног светла. На пример, сваких пет немачких тенкова опремљених са Спербер ФГ 1250, у пратњи оклопног транспортера са снажним инфрацрвеним локатором Уху ("Филин"). Поред тога, ПНВ-ови са нултом генерацијом имали су појачивач слике осетљив на светле бљескове светлости. Зато су на крају рата совјетске трупе често користиле конвенционалне рефлекторе у офанзиви. Једноставно су ослепили немачки ПНВ.
Немци су покушавали да направе уређаје за ноћни вид који би омогућили већи видни опсег (до 4 км), али су због значајне величине ИР осветљивача напуштени. Године 1944. у трупе је упућена експериментална серија (300 комада) вампирске ПНВ, намењене за уградњу на немачке јуришне пушке Стурмгевер. Поред самог вида, он се састојао од инфрацрвеног осветљивача и пуњиве батерије. Укупна тежина уређаја прешла је 30 кг, домет - 100 метара, а време рада било је само 20 минута. Упркос овим прилично скромним цифрама, Немци су активно користили „Вампире“ у ноћним биткама у завршној фази рата.
Покушаји да се створи нулта генерација НВД-а били су у Совјетском Савезу. Чак и пре рата, комплекс Дудка је развијен за породицу БТ тенкова, а касније се појавио сличан систем за Т-34. Такође се можете сјетити домаћег апарата за ноћно гледање Тс-3, који је развијен за аутоматске пушке ППСх-41. Слично оружје планирано је за опремање јуришних јединица. Међутим, НВД није добио широку употребу у Црвеној армији. У то време уређаји за ноћно гледање још су били егзотични, а Совјетски Савез током Другог светског рата дефинитивно није био на томе.
Искуство Другог светског рата показало је да уређаји за ноћно гледање имају одличне изгледе. Постало је јасно да ова технологија може озбиљно да промени начин вођења борбених дејстава не само на копну, већ иу ваздуху и на мору. Међутим, за ово, нулта генерација НВД-а морала је да се отараси великог броја инхерентних недостатака, од којих је главна била њихова ниска осетљивост. Он не само да је ограничио домет НВД-а, већ је и присилио да користи уређај за позамашан и врло енергетски интензиван ИР освјетљивач. У цјелини, дизајн првих уређаја за ноћни вид био је превише компликован и није се разликовао у довољној поузданости.
Убрзо, уређаји прве генерације засновани на електро-опто-електрокемијским цевима са електростатичким фокусирањем заменили су примитивне уређаје за ноћно гледање војног периода. Они су били у стању појачати улазни сигнал неколико хиљада пута. Ово је заузврат омогућило одбијање додатног осветљења. ИР осветљивачи не само да су непотребно отежавали систем, већ су и разоткрили борца на бојном пољу. Врхунац њихове перфекције прве генерације НВГ-ова која је достигла шездесетих година прошлог века, Американци су их активно користили током рата у Вијетнаму.
Друга генерација апарата за ноћно гледање појавила се због појаве револуционарне технологије микроканала, која се десила 70-их година. Суштина је била да су сада оптичке плоче оковане цијевима од шупљих канала промјера 10 μм и дуљине не веће од 1 мм. Њихов број је одредио резолуцију светлосно водљиве плоче. Фотон светлости, који пада у сваки од ових канала, изазива избацивање целе каскаде електрона, што је увелико повећало осетљивост уређаја. За другу генерацију НВГ, добитак може достићи 40 хиљада пута. Њихова осетљивост је 240-400 мА / лм, а резолуција 32-56 линија / мм.
У Совјетском Савезу, на бази ове технологије створене су наочаре за ноћно гледање "Куакер", ау САД-у АН / ПВС-5Б.
Касније су се појавили апарати за ноћно гледање у којима електростатичка лећа уопште није присутна и долази до директног преноса електрона на микроканалну плочу. Такви уређаји за ноћни вид се обично називају генерација 2+. На основу такве схеме направљене су домаће наочаре "Еиецуп" или њихов амерички аналог АН / ПВС-7.
Даљи напори научника да побољшају уређаје за ноћни вид били су усмјерени на побољшање фотокатоде. Инжењери компаније Пхилипс понудили су да се направи од новог полупроводничког материјала - галијум арсенида.
Тако се појавила трећа генерација уређаја за ноћни вид. У поређењу са традиционалним мулти-алкалним фотокатодама, њихова осетљивост је порасла за 30%, што је омогућило извођење опажања чак иу безглавој ноћи без месеца. Једини проблем је био да се нови материјал може произвести само у условима високог вакуума, а тај процес се показао веома напорним. Према томе, испоставило се да је цијена таквог фотокатоде за ред величине већа од цијене њених претходника. у исто вријеме, трећа генерација НВГ-ова може појачати долазну свјетлост за 100 тисућа пута. Такође можете додати да само две земље могу да производе галијум арсенид у индустријским размерама - САД и Русија.
Ако видите информације о продаји НВГ-а четврте генерације негдје, онда имајте на уму: највјеројатније, ви сте преварени. Још не постоји, није чак ни јасно који су критерији за одређивање ове групе. Иако се, наравно, истраживања за побољшање постојећих "ноћних свјетала" проводе у десетинама земаља широм свијета. За термовизијске апарате, они траже замјену буџета стакла из Њемачке, главни проблем уређаја за ноћни вид је тражење јефтинијег аналогног фотокатода галиј арсенида. Почетком 2000-их Американци су најавили стварање нове генерације НВГ-ова, али неки стручњаци вјерују да се то може назвати генерацијом 3+.
Апплицатионс анд Проспецтс
Уређаји који омогућавају особи да их види ноћу, сваке године постају све популарнији и проналазе нова подручја примјене. Модерни "цивилни" уређаји за ноћно гледање имају приступачну цијену, тако да их могу приуштити ловци, сигурносне структуре и друге категорије грађана којима је потребна ноћна визија.
Најинтересантније је да су данас на тржишту присутне све три генерације уређаја за ноћни вид. Многи уређаји за ноћно гледање за лов припадају првој генерацији или чак нули и имају ИР освјетљење, што је апсолутно неприхватљиво за војне НВГ-ове. На "грађанину" се користе и уређаји треће генерације (могу се видјети чак иу подруму). Технологије које се користе за њихово креирање нису дуго биле тајне, само су уређаји веома скупи. Опсег НВД се такође може направити помоћу елемената различитих генерација.
Употреба термичких снимака је одавно престала да буде искључива повластица војске. Поред лова и посматрања у мраку, слични уређаји се све више користе у научним истраживањима. Уз њихову помоћ, на примјер, прије лансирања провјеравају летјелицу: уређај за снимање савршено показује различита цурења која могу довести до катастрофе. Неопходна топлотна камера и енергија. Овај уређај може лако да покаже где је топлота најактивније изашла из зграде, а такође ће јој омогућити да детектује места максималних оптерећења у електроенергетским мрежама. Користе се термални апарати и лекови: према температурној карти људског тела, чак можете направити и неке дијагнозе. Сваке године ови уређаји постају јефтинији, тако да се њихов опсег примјене стално шири.
