Как работают приборы ночного видения

Будь то по телевизору или в кино, вы, вероятно, видели шпионов или солдат в специальных очках, которые помогают видеть в темноте. Они называются очками или приборами ночного видения. Посмотреть, какие бывают модели, вы можете на сайте https://electrooptic.by/priboryi-nochnogo-videniya/.

Принцип работы

Так как же они работают? Это зависит от того, какая технология используется. Есть два типа технологий, которые можно использовать, и они очень разные.

Прежде чем обсуждать их, важно кое-что понять о свете. Знаете ли вы, что не весь свет виден? Свет, который мы можем видеть, является лишь частью полного спектра (всех типов света). Другие типы света, такие как инфракрасный или ультрафиолетовый, невозможно увидеть невооруженным глазом.

Инфракрасный свет

Чтобы понять ночное видение , важно кое-что понять о свете. Количество энергии в световой волне связано с ее длиной волны: более короткие длины волн имеют более высокую энергию. Из видимого света фиолетовый имеет наибольшее количество энергии, а красный — наименьшее. Рядом со спектром видимого света находится инфракрасный спектр.

Инфракрасный свет можно разделить на три категории:

• Ближний инфракрасный диапазон (ближний ИК) — ближе к видимому свету, ближний инфракрасный диапазон имеет длину волны от 0,7 до 1,3 мкм.
• Средний инфракрасный диапазон (Mid-Infrared) — Средний инфракрасный диапазон имеет длину волны от 1,3 до 3 микрон. Как ближний, так и средний ИК-диапазон используются различными электронными устройствами, включая пульты дистанционного управления.
• Тепловое инфракрасное излучение (тепловое инфракрасное излучение). Занимая большую часть инфракрасного спектра, тепловое инфракрасное излучение имеет длину волны от 3 микрон до более 30 микрон.

Ключевое различие между тепловым ИК и двумя другими заключается в том, что первый излучается объектом, а не отражается от него. Инфракрасный свет излучается объектом из-за того, что происходит на атомном уровне.

Атомы

Атомы постоянно находятся в движении. Они непрерывно вибрируют, двигаются и вращаются. Атомы могут находиться в различных возбужденных состояниях. Другими словами, они могут иметь разную энергию. Если мы приложим к атому большое количество энергии, он может покинуть то, что называется энергетическим уровнем основного состояния, и перейти на возбужденный уровень. Уровень возбуждения зависит от количества энергии, приложенной к атому посредством тепла, света или электричества.

Атом состоит из ядра (содержит протоны и нейтроны) и облака электронов. Если мы приложим к атому небольшое количество тепла, мы должны ожидать, что некоторые из электронов на орбиталях с более низкой энергией перейдут на орбитали с более высокой энергией, удаляясь дальше от ядра.

Как только электрон переходит на орбиту с более высокой энергией, он в конечном итоге хочет вернуться в свое основное состояние. Когда это происходит, он высвобождает энергию в виде фотонов.

В ночном видении термография использует это инфракрасное излучение.

Тепловое изображение

Тепловидение работает следующим образом.

Специальная линза фокусирует инфракрасный свет, излучаемый всеми объектами в поле зрения.
Сфокусированный свет сканируется фазированной решеткой инфракрасных детекторных элементов. Чувствительные элементы создают очень подробную температурную картину, называемую термограммой. Для получения информации о температуре с термограммы требуется всего одна тридцатая секунды.
Создаваемая чувствительными элементами термограмма преобразуется в электрические импульсы.

Импульсы отправляются в блок обработки сигналов, печатную плату со специальной микросхемой, которая переводит информацию об элементах в отображаемые данные.
Блок обработки сигнала отправляет информацию на экран, где она отображается в виде различных цветов в зависимости от интенсивности инфракрасного излучения. Сочетание всех импульсов всех элементов создает образ.

Типы тепловизионных приборов

Большинство тепловизионных устройств сканируют со скоростью 30 раз в секунду. Они могут обнаруживать температуры в диапазоне от -20º до 2000º.

Существует два распространенных типа тепловизионных устройств.

Неохлаждаемый — это наиболее распространенный тип тепловизора. Элементы инфракрасного детектора содержатся в блоке, работающем при комнатной температуре. Этот тип системы абсолютно тихий, активируется немедленно.

С криогенным охлаждением — более дорогие и более подверженные повреждениям при грубом использовании, эти системы имеют элементы, запечатанные внутри контейнера, который охлаждает их ниже 0º. Преимуществом такой системы является невероятное разрешение и чувствительность, возникающие в результате охлаждения элементов.
Хотя тепловидение идеально подходит для обнаружения людей или работы почти в полной темноте, в большинстве приборов ночного видения используется технология улучшения изображения.

Ночное видение имеет множество применений в военных и правительственных учреждениях. Например, его можно использовать для поиска людей в темноте, а также для навигации и наблюдения. Его также можно использовать для охоты и наблюдения за животными в ночное время.