Навіть найкращий оптичний приціл у деяких ситуаціях може виявитися марним. Наприклад, вночі, за відсутності на території, що відстежується, яких-небудь джерел світла. Або під час дощу, густого туману чи снігопаду. І єдине, що в такому разі може допомогти мисливцеві чи солдатові – добрий тепловізор. Тож ми зараз вам трохи про них розповімо.
Що взагалі таке тепловізор
Якщо коротко, тепловізор — це прилад, здатний зчитувати теплове випромінювання від об’єктів і трансформувати його у видиме людському оку зображення. У чому, власне, ідея.
Абсолютно будь-який об’єкт, температура якого відрізняється від абсолютного нуля, здатний як самостійно випромінювати, так і відображати теплове випромінювання. Якщо температури невеликі – то в інфрачервоному діапазоні, якщо більші – від 1000 градусів і вище, то й у видимому людському оці спектрі.
Так що наше завдання – якось трансформувати це інфрачервоне світло у таке, що може сприймати наше око. Вирішення цієї проблеми знайшли досить давно – ще в XIX сторіччі, але ми не зупинятимемося на застарілих методах, а розповімо вам, як працюють сучасні тепловізори.
За яким принципом працює сучасний тепловізор
Отже. Є об’єктив, який здатний фокусувати теплові промені та перенаправляти їх чітко далі. Скло тут не працює, навіть найкраще, оскільки воно є непрозорим для інфрачервоних хвиль, тому доводиться викручуватися. Нині найпопулярніший варіант – германій. Досить міцний, такий, що не вносить спотворення, здатний витримувати навіть віддачу зброї. Але дорогий. Є й дешевші рішення – у лабораторних умовах вдалося навіть створити лінзу із кристала кухонної солі. На жаль, дуже тендітну. У будь-якому випадку, без такої лінзи не обійтися, тому що інакше на розташовану далі по оптичній осі матрицю, що вловлю теплові хвилі, будуть потрапляти абсолютно всі теплові промені, а не тільки вузькоспрямовані.
Власне, матриця. Вона являє собою поле, покрите маленькими тепловими детекторами – фотодіодами або термісторами. Так званих ПЗЗ – приладів із зарядним зв’язком. Тобто вони уловлюють випромінювання у вигляді спрямованих інфрачервоних хвиль і нагріваються/накопичують заряд залежно від його інтенсивності. Чим більше таких елементів і що менше вони самі – то чіткішу картинку ми отримуватимемо. Допустимим вважається роздільна здатність матриці в 400 на 300 пікселів при розмірі кожного в 17 мкм.
А далі процесор зчитує сигнал із кожного пікселя, видаляє шуми, посилює його, у разі потреби, і трансформує у видиме оці зображення на екрані. Різними способами – залежно від особливостей цього екрану. Найпростішим вважається чорно-білий варіант, в якому інтенсивність зображення об’єкта залежить від його температури. Кольорові варіанти з вбудованою шкалою – складніші, але й пропонують значно більшу дистанцію виявлення.
Додайте сюди акумулятор, який живитиме процесор, помістіть цю справу в міцний корпус, який сам по собі слабо нагрівається і не вносить шуми в процесі роботи — і все, найпростіший тепловізор готовий. Але це буде звичайний монокуляр без додаткових функцій. Якщо ж вам потрібен тепловізійний приціл – то доведеться брати міцніший корпус і вигадувати додатковий захист внутрішніх елементів від віддачі. Простий монокуляр також можна покращити – додати далекомір, функцію запису зображення, можливість скидати його в режимі реального часу на комп’ютер чи смартфон.
Джерело: https://ibis.net.ua/post/teplovizor-printsip-roboti-vidi-ta-iak-obrati/
