主动红外夜视仪原理及应用

主动红外夜视仪原理及应用


发布日期: 2016-10-24 更新日期: 2016-11-11 编辑:xuzhiping 浏览次数: 7744

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摘要: 第二次世界大战期间,德国人在车辆上安装了主动红外夜视仪,使车辆能在黑暗中不用开灯而高速行驶,成功地避开了同盟国军队的监视和空袭,从而在夜间秘密地把V-2导弹送到了前线。美军在攻占太平洋岛屿的夜战中,在步枪上安装了主动红外夜视仪,用于瞄准射击。当时的日军对此一无...

第二次世界大战期间,德国人在车辆上安装了主动红外夜视仪,使车辆能在黑暗中不用开灯而高速行驶,成功地避开了同盟国军队的监视和空袭,从而在夜间秘密地把V-2导弹送到了前线。美军在攻占太平洋岛屿的夜战中,在步枪上安装了主动红外夜视仪,用于瞄准射击。当时的日军对此一无所知,因而完全处 于被动挨打的境地。此后,经过改进,美军又在侵朝战争中将这种夜视仪用作M-1步枪的夜间瞄准具,视距约为100米。20世纪60年代,美军在越南战场上使用的汽车红外驾驶仪、坦克红外潜望镜和指挥员夜间观察仪,都是主动红外夜视器材。

主动红外夜视仪一般由红外探照灯、红外光学系统、红外变 像管、高压转换器和电池组5部分组成。红外探照灯通常由红外光源、红外滤光片和抛物面反光镜组成。常用的光源有热辐射源 (如卤钨灯)、气体放电光源(如氙灯)、半导体光源(如镓砷发光管)以及激光光源(如钕玻璃)等。光源通常装在拋物面反 射镜的焦点上,光源所发出的光,经抛物面反射镜反射之后,成为平行光束,再经红外滤光片将可见光部分滤除,只让近红外光透射出去照射目标。当使用半导体镓砷光源时,由于它发射的是接近单色的近红外光(峰值波长0.94微米),所以不需要再加红外滤光片。红外变像管由光电阴极、电子光学系统和荧光屏组成。电子光学系统多使用静电聚焦系统(也有采用电磁聚焦的)。 电池组和高压转换器为红外变像管提供一个直流高压电源,通常为14~28千伏。

主动红外夜视仪的工作原理是:红外探照灯发出一束近红外光照射目标,由目标反射回来的红外光,通过红外物镜聚焦,在红外变像管的半透明光电阴极上形成红外线图像;利用光电阴极的外光电效应,将人眼不可见的近红外图像变成相应的光电子图像,再通过变像管中间的电子光学系统,对光电子进行加速、聚 焦和成像,轰击变像管另一端的荧光屏,激发荧光屏发出可见光,从而将一个不可见的红外图像转换并增强为一个可见光图像,人眼通过目镜,就能在荧光屏上看到一个正立的目标图像。

主动红外夜视仪按使用功能可以分为观察、瞄准和驾驶三类。用于观察与瞄准的仪器,要求有适当的放大率,以便将远距离目标物的像放大到适合人眼观察的程度。用于瞄准的仪器还要求在红外变像管上刻制或投影瞄准立标(或分划线),在结构上 需要有高低和方位装定机构。而用于驾驶的仪器一般要求视场大 于30°,图像的像质好、失真小,仪器的放大率通常取作1,以便保证驾驶员的主观感觉与客观实际一致。

主动红外夜视仪的作用距离取决于所配备的红外探照灯的功率。功率越大,作用距离越远。通常,用作车辆驾驶仪时,配备10瓦的强氙灯,作用距离约为200米;用作步枪、轻机枪等武器的夜间瞄准镜时,配备30瓦红外探照灯,作用距离为100-300 米,用作红外观察仪时,配带大于200瓦的红外探照灯,作用距离约为400~1米。

主动红外夜视仪的主要优点是造价低廉,像质较好。因有红外探照灯照明场景,使景物间形成较显著的明暗反差,因为受外界自然环境的影响较小,有利于观察。由于不同的物体对红外辐射的反射能力不同,因而具有一定的识别伪装的能力。直到20世纪60年代末,主动红外夜视仪在夜视器材领域内一直占据着统治地位,发挥过重要作用。

其主要缺点是容易暴露自己,观察范围只限于被照射的景物,视距受到探照灯尺寸和功率的限制。1973年中东战争中,埃 及、以色列双方的坦克都配有主动红外夜视仪,其中许多坦克就是因为使用了红外探照灯而被对方发现和击毁的。此外,由于携带红外探照灯和蓄电池,使其体积和质量较大,在应用上也受到 很多限制。

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