夜视镜有灯。你能看清他们吗?
夜视镜有两种,一种是微光夜视镜,一种是红外夜视镜。
微光夜视仪放大微弱的光线,红外夜视仪将红外光转化为可见光。
红外夜视镜有两种,一种是主动的,一种是被动的。主动的是夜视镜发出一束红外线,照在物体上再反射回来,相当于手电筒;被动是把物体本身发出的红外线放大成可见光。
所以,在完全没有光线的情况下,微光夜视镜什么也看不见。没有红外源(大部分能产生热量的东西都能成为红外源,比如生物、车辆、火焰等。),被动红外夜视镜就什么也看不见了。
主动红外夜视镜在任何情况下都能看见东西。不同的夜视镜有不同的应用场合,微光夜视镜适合在野外有星光或月光的情况下使用。
因为夜视镜只显示单色,它的显示屏是绿色的(你可以注意到很多仪器的显示屏都是绿色的),所以你看到的是绿色的。
夜视技术是借助光电成像器件实现夜间观测的光电技术。夜视技术包括微光夜视和红外夜视。微光夜视技术,也称像增强器技术,是一种利用像增强管将夜天光照射的微弱目标图像增强,通过夜视镜进行观察的光电成像技术。微光夜视设备是目前国外产量和设备最多、应用最广的夜视设备,可分为直接观察(如夜视设备、武器瞄准具、夜间驾驶仪和夜视眼镜)和间接观察(如微光电视)。红外夜视技术分为主动红外夜视技术和被动红外夜视技术。主动红外夜视技术是一种通过主动照射并利用红外光源中目标反射的红外光进行观察的夜视技术,相应的设备是主动红外夜视装置。被动红外夜视技术是一种借助目标自身发出的红外辐射实现观测的红外技术。它根据目标与背景或目标部分的温差或热辐射差来发现目标。它配备了一个热成像仪。热像仪具有不同于其他夜视设备的独特优势,如能在雾天、雨雪天工作,工作距离远,能识别伪装和抗干扰等。它已成为国外夜视设备的发展重点,将在一定程度上取代微光夜视设备。
1,微光夜视技术
目前,微光夜视设备在国外广泛装备。可分为增强型微光夜视技术(直接观察)和微光电视(间接观察)两种。
(1)图像增强技术
图像增强微光夜视技术是一种光电成像技术,通过带有增强管的夜视镜,将夜天光照射的微弱目标图像进行增强,以便观察。它的工作原理是:首先会进行光电转换,然后通过MCP放大电信号,最后进行光电转换。
20世纪五六十年代,由于多碱光电阴极、光纤面板、微通道板(MCP)和负电子亲和势(NEA)光电阴极的诞生,这项技术得到了迅速发展。由于它克服了主动红外夜视的致命弱点,一出现就成为夜视领域的发展重点。逐渐取代了较早的主动红外夜视技术,占据了主导地位。至今&;到目前为止,已经发展到第三代。第一代产品于20世纪60年代初开始开发。它采用级联像增强器,与光阴极和光纤面板耦合。1966年被美军用于入侵战场,70年量产装备。第二代&;产品在20世纪70年代初开始开发,使用多碱光电阴极和带有微通道板(MCP)的图像增强管。目前,美国、英国、法国、德国、荷兰、以色列等先进国家都能生产第二代产品。从20世纪80年代开始,这些国家基本上都用二代产品替代了一代产品。70年代初开始研究第三代产品,80年代末美军开始装备。目前美国研制的第三代产品只卖给北约、韩国、日本、以色列和澳大利亚。
目前美军已经装备和将要装备的主要微光夜视设备如下:
航空应用
供飞行员使用的AN/AVS-6夜视镜由贝尔·哈韦尔公司研制,视野为40o。美国陆军先后通过了“巴斯,奥米尼”(Omnibusⅰ、Omnibusⅱ、Omnibusⅲ、Omnibusⅳ)的采办计划,进行了四次采办,每次性能都有所提高。目前,大量陆军航空兵部队正在装备固定翼飞机或直升机。其中,ITT与Omnibus IV签订合同,提供改进型AN/AVS-6。改进型AN/AVS-6的核心部件是ITT公司研制的MX-10160像增强器。这种第三代图像增强器使用最新的砷化镓技术,工作在近红外区域,取代了早期的图像增强器。
ITT还开发和生产AN/AVS-9夜视镜(前身为F4949),安装在固定翼飞机飞行员的头盔上。
美国和以色列联合提供的AN/AVS-7夜视飞行图像系统/平视显示器(ANVIS/HUD)是AN/AVS-6的改进型。该系统安装在飞行员护目镜的两侧,用于获取关键的飞行信息,并传输到护目镜上。与护目镜的图像叠加后,飞行员可以看到全面的夜景和关键飞行信息的符号系统。有了这个装置,飞行员低头看仪表的时间大大减少,而抬头看挡风玻璃的时间大大增加。美国陆军原计划部署1.904套这种系统,到目前为止,已经获得了大约1.800套这种系统。目前,该系统正在进一步改进,以与UH-60A/L和CH-47D平台上使用的改进的全球定位系统(GPS)兼容。计划在今年9月,将65,438+0,200个这样的系统进一步升级为“高级平视显示器”,以获得现场可编程能力、视频记录能力和更快的响应速度。该系统也用于美国海军陆战队。
地面部队应用
美国陆军地面部队使用的新一代现役夜视设备主要是单目眼镜,如ITT公司提供的AN/PVS-7D和目前最先进的AN/PVS-14。AN/PVS-14融合了第三代\ "超级\" MX-10160被动像增强器和航空夜视镜AN/AVS-6的优点,有助于提高观察、指挥和控制能力。比AN/PVS-6好。AN/PVS-7D为1.15)和更轻(0.4 kg,而AN/PVS-7D为0.68 kg)。因此,步兵战斗队的指挥官更灵活地戴在头上,观察距离大大增加。1996年,ITT和利顿与美国陆军通信-电子司令部研究、发展和工程中心下属的夜视和电子传感器委员会(NVESD)签署了Omnibus (Omni) ⅴ * *合同,生产AN/PVS-14装置。截至目前,已部署约3000台AN/PVS-14设备。预计到2000年,ITT将向美国陆军交付30,000个这样的装置。Omnibus ⅴ还继续生产先进的AN/PVS-7D单管夜视镜和先进的I2改进型AN/AVS-6飞行员护目镜,由Litton公司推荐用于地面战斗应用。这些工作预计在3月31前完成。据利顿公司首席执行官称,该项目通过适当的改进延长了数千个野外系统的寿命,并大大提高了夜视系统的性能。
第三代像增强器也是AN/PVS-10狙击夜视和改进的昼夜火控和观察装置的必要组成部分。额外炮管的采购由陆军特种作战司令部负责,以便为特种部队提供即时可见的额外炮(I2)图像,可用于瞄准中型和重型狙击步枪以及战略侦察。
第三代像增强器(I2)管也用于改进柴H的现役系统。例如,1970年代使用的AN/PVS-4武器瞄准具被改进为现在的AN/PVS-4A。到目前为止,已经改进了65,438+0,000多个武器瞄准具,并计划最终改进5,000多个武器瞄准具。
一些执行全球作战任务的美国作战部队将很快在他们的M-16系列步枪上装配“目标定位和观察系统(TLOS)”。该系统配备了第三代门控图像增强器、两个视场物镜和一个激光照明器。该系统利用近红外低能激光直接获取目标的光电信息。该装置不具备激光对抗能力,但能获取被动目标信息,提供夜间隐蔽照明和直接射击瞄准。
英国精密仪器公司向德国联邦国防军提供的新型G22狙击步枪的夜视,采用的是第二代半像增强管(型号为NSV80II),在漆黑的夜晚也能清晰地发现目标。瞄准镜安装在标准光学瞄准镜前面的特制韦弗导轨上。射手可以随意确定眼睛与瞄准镜的距离,随意调整划分,几秒钟后可以重新射击,而不用改变瞄准点的位置。
技术困难和方法
目前国外的夜视仪存在两个技术局限:(1)当强光照射在这个夜视仪上时,会丢失远处或附近的微光图像;(2)增强管采用平面成像平面(即位于焦平面上的平面微通道板),会造成光线畸变,以至于目前部队使用的夜视仪视场最多为400×400,人眼难以适应。
美国洛斯阿拉莫斯实验室正在采用以下方式解决上述问题:(1)将微通道板(MCP)划分为不同的电子区域(MCP的5%),每个电子区域使用自己的自动增益控制(AGC)电路。强光只通过部分电子区及其AGC,使夜视装置在受到强光照射的情况下,仍能看到强光背后模糊背景中的物体。微通道分割可以通过激光研磨或“选定区域”沉积(如光刻)来完成。(2)用弧形微通道板代替平面微通道板。这种弧形微通道板目前用于亚历克西斯飞船的X射线望远镜中,因此通过这种方式开发的夜视装置将为每只眼睛提供至少600×600。级联使用时,可提供900× 600(水平)视场,是目前水平的三倍以上。与此同时,
(2)弱光电视
微光电视是由一个放大管和一个电视摄像管组合而成的微光夜视系统。它诞生于20世纪40年代,在70年代迅速发展。它具有成像面积大、直观、连续、远距离多点多人观察等优点。广泛用于监视、侦察、探测、制导和跟踪,国外已装备30多种。典型产品有法国的坦克用“卡纳斯特”微光电视系统,美国的UVR-700直达飞机昼夜两用电视跟踪系统,英国的海军用V0084微光电视系统,瑞士的2704远距离(观察距离为10 km)微光电视摄像机。
目前微光夜视仪只能提供单色图像,使用彩色图像将有助于目标识别,识别速度将提高30%,识别误差降低60%。因此,彩色微光夜视技术备受关注。
美国代尔夫特传感器系统公司利用两个光谱响应不同的图像增强管观察同一场景,利用它们之间的差异,通过滤波和特殊的电子处理技术产生彩色图像。
麻省理工学院林肯实验室将微光图像与红外热成像结合起来,产生彩色图像。林肯实验室设计的小型彩色夜视系统利用电荷耦合器件(CCD)与第三代像增强器耦合获得微光图像,利用非制冷成像阵列获得红外热像,再利用二向色分光镜匹配和图像处理器进行处理,在液晶显示器上显示出逼真的彩色图像。
美国木材监视技术公司开发了一种全彩色夜视摄像机。该相机对每种原色都有一个加法CCD芯片,采用视频加法技术,从而获得类似广播相机的彩色图像。
俄罗斯喀山光学机械厂正在研发的彩色夜视系统,可以将接收到的不同红外频率的彩色图像进行转换,估计几年后可以投入市场。
2.红外夜视成像技术
红外夜视技术经历了早期的主动红外夜视成像技术和现在的被动红外(热成像)技术。红外探测器最早是作为单元探测器使用,后来为了提高灵敏度和分辨率,发展为多元阵列探测器,现在又发展为多元面阵红外探测器。相应的系统实现了从点探测到目标热成像的飞跃。
(1)主动红外图像转换技术(近红外区)。
该技术利用光电图像转换原理实现夜间观测。这种仪器包括红外光源和带图像转换器的夜视镜。红外光源照亮目标,夜视镜将不可见的红外图像转化为可见图像。这种技术在三十年代后期开始研究,并在二战中得到发展和应用。装有主动红外夜视装置的步枪瞄准镜在太平洋战场上被广泛使用。20世纪60年代左右,这项技术趋于成熟,观测距离可以达到3000米。后来广泛装备部队。但由于其灵敏度低、发热量大、功耗高、体积大、观察距离有限、易暴露等致命弱点,逐渐被后来发展起来的夜视技术所取代,现在只有少数国家有少量装备。
(2)被动红外夜视技术(中远红外区域)
红外热像仪是最有前途的红外探测器之一,代表了夜视设备的发展方向。它利用内部具有光电效应的半导体器件作为探测器,将场景的辐射图像转换成电荷图像,经过信息处理后由显示设备转换成可见光图像。一些典型的模型包括:
美国雷神系统公司为美国陆军研制的ANS/PAS-13热武器瞄准具(TWS)是最先进的被动红外夜视设备,是采用第二代前视红外技术的热成像瞄准系统。该系统采用的技术包括:小望远镜远距离目标获取的高灵敏度碲化镉焦平面技术;具有高级塑料外壳的轻质、高传输率二元光学组件;小尺寸、低功率超大规模集成电路电子元件:静音运行、可靠性高、拇指大小的热电冰箱;低亮度LED显示屏;适合
1.赢得有效的午夜战斗时间。
夜晚和恶劣天气占全年相当大的比例。夜视设备让黑夜变得通透,大大延长了有效作战时间。红外夜视设备分辨率高,具有探测掠海飞行目标的优势。舰载跟踪用红外热像仪不仅可以为发射导弹提供目标数据,还可以探测敌方掠海导弹。装备热成像设备的光电火控系统便于识别目标,缩短武器系统的反应时间。
2.确立了夜战的军事地位。
随着三军大量夜视装备,西方发达国家已经把主导夜间作战作为制胜战略。
3.倍增武器的效力
夜视技术与武器装备的结合,将大大提高武器装备在夜间和恶劣天气下获取信息、实施打击、指挥部队、机动部队和协同作战的效能。
4.减少飞行事故
使用装有前视红外摄像机的导航机库,让飞行员戴上装有夜视镜的护目镜,可以大大减少航空事故。