Принцип работы прибора ночного видения

Давно идет спор между охотниками: что лучше, тепловизор или прибор ночного видения (ПНВ). Дело в том, что первый класс устройств помогает четко видеть живые и нагретые неживые объекты в каждое время дня и года. При это в темноте все шансы налететь лбом на ветку, поскольку древесная кора холодная. Российские приборы ночного видения, напротив, позволяют замечать и неживые объекты, но для зверей нет того резкого контраста с окружающей средой, как у тепловизоров. Встает заманчивая перспектива – совместить преимущества обоих устройств в одном. Принцип работы прибора ночного видения необходимо дополнить опцией различения естественного свечения и искусственного.

О тепловизорах

Если инфракрасный прибор ночного видения работает с подсветкой, то тепловизоры целиком пассивны. Улавливают излучения, испускаемые нагретыми телами. Небезызвестный Арнольд Шварценеггер в фильме Хищник-1 использовал эту особенность прибора охотника на людей, чтобы скрыться из поля зрения инопланетянина. Для этого герой обмазался холодным илом и затерялся среди коряг. Здесь инопланетный хищник и раскрыл себя, за что чуть позже и наказан.

Преимущества тепловизора в том, что аппарат видит сквозь дымовую завесу и туман, когда даже военные приборы ночного видения отказывают напрочь. На относительно сером поле, где чуть очерчены предметы, ярким пятном выделяются посторонние пейзажу разгоряченные тела животных. А изобретатели тепловизора Flir Scout запатентовали специальную технологию из фильма Хищник, которую назвали Instalert (англ. сокращение «тревога наступления события»). При этом горячие фигурки на экране становятся красными, поэтому мишени просто невозможно не заметить.

Принцип работы очков ночью

Однако рекламодатели стыдливо умалчивают, что будет, если температура окружающей среды приблизится к 35 ºС и станет равна по горячести человеку. В этом случае появится сплошной красный фон, где тяжело найти живые объекты. Любой китайский прибор ночного видения продолжит давать четкую картинку. Там не будет режима Instalert, зато привычный пейзаж отчетливо прорисуется. Привыкший к выделению цветом человек в экстремальных условиях может не заметить врага. Это несет в себе некую потенциальную опасность. Учитывая большую стоимость тех и иных устройств, хотелось бы видеть на рынке более интеллектуальную систему, которая позволит безошибочно действовать в экстремальных условиях.

Дополнительное преимущество тепловизора в том, что его можно использовать и по хозяйству, обнаруживая утечки энергии из жилого дома. В таком случае утеплительные мероприятия вести гораздо проще. И, разумеется, этими приборами пользуются строители. Тепловизоры продвигают, как многообещающие системы для ручной ночной навигации на водном и наземном транспорте. Авторы склонны рассматривать такую перспективу скептически. Разве что снабдить устройство специальной подсветкой. В этом ракурсе автомобильный прибор ночного видения смотрится привлекательнее, поскольку отображает предметы, независимо от температуры и наличия на небе Луны и звезд. Если ночь, и отказали фары, то тепловизор выручит, но ровно до следующего раза.

Читайте также:  Электрокамин своими руками

Видимость через ночные очки

Этот прибор идеален для:

  • обнаружения крадущихся людей (воров, засады, гопников, убийц);
  • отслеживания затаившихся зверей и птиц;
  • оценки обстановки на объекте.

Никакой прибор ночного видения Пульсар не позволит так эффективно решить поставленную задачу, как тепловизор. В тоже время при наличии множества нагретых тел эти преимущества нивелируются. Прибор ночного видения с тепловизором нашел уже разнообразные области применения. Первый хорош в городе, в теплом климате, второй — в заснеженном лесу.

Принципы работы ПНВ

Уже упомянуто про то, что оба аппарата принимают излучение, но в случае с ПНВ главенствующую роль играет подсветка. Вот как работает это устройство. Типовой ПНВ содержит следующие части:

  1. Оптическая система.
  2. Усилители.
  3. Подсистема построения изображения.
  4. Тракт подсветки.

Простые очки для ночи

Лучи входят через профессиональный окуляр, в фокусе которого зафиксирована фотоэлектродная пластина. С нее начинается усилительный тракт, агрегат помещен в чистый вакуум, чтобы молекулы воздуха не мешали движению внутри электронов. Разумеется, поток продолжает отклоняться гравитационным полем Земли, но на протяжении длины корпуса ПНВ этот эффект малозаметен.

Итак, свет выбивает из круглой фотоэлектродной пластины электроны, которые увлекаются положительным потенциалом микроканального усилителя. Об этом устройстве стоит поговорить отдельно. Это тоже круглая пластинка, состоящая из множественных мелких сот, неразличимых невооруженным глазом. Попадая в ячею, элементарная частица выбивает несметное число электронов, процесс нарастает лавинообразно. На оборотной стороне пластины в районе соты уже выходит рой зарядов, которые движутся дальше на люминофорный экран. Как у телевизора, только из одного цвета – зеленого. Этот оттенок выбран из условия максимальной чувствительности человеческого глаза и минимального напряжения для психики.

Выходная оптическая система формирует картину для глаза. В бинокулярах поток кроме того раздваивается на оба зрачка. Во многом это удобнее в силу особенностей работы человеческого мозга. А вот у военных как раз-таки часто находят применение монокуляры. Дело в том, что единичные конструкции сочетаются с тепловизионными или ночными прицелами, что удобнее при рекогносцировке. Купить прибор ночного видения с кратностью свыше 1, будет стоить денег. На увеличение эти устройства не работают, потому что позиционируются как тактическое преимущество в режиме реального времени.

Обратите внимание, что внутри усилительной трубки царит вакуум, который не отклоняет прямолинейного движения электронов. В противном случае картинка не то чтобы будет размытой, а вовсе не получится. Только полное отсутствие воздуха позволяет прибору работать. Это должно быть понятно тем, кто уже сталкивался с ламповыми электронными устройствами. Прямолинейное движение обусловлено правильной расстановкой потенциалов:

  • На фотоэлектроде потенциал ниже, чем на усилительной пластинке. Самое высокое напряжение на люминофоре.

Подобный же принцип используется в электронно-лучевых трубках старых телевизоров. Только в бытовых приборах используют три цвета люминофора.

Читайте также:  Ремонт напольного вентилятора своими руками

Как появились ПНВ

Несмотря на заявления в Википедии, что первенство принадлежит фашистам, прибор ночного видения СССР тоже выпускало. Работа над ними велась еще до начала Второй мировой войны. Удалось ввести в обиход Морфлота пеленгаторы и источники ИК-излучения, которые играли роль навигационных огней. Невооруженный глаз заметить присутствия инфракрасных маяков не мог, за счет чего повышалась в ночное время скрытность передвижения войск.

Работами в СССР занималось НИИ 801, на базе которого в 1983 году создано отделение 1100 Орион. С 1991 года переименовано еще раз, теперь уже в СКБ ТНВ. Обратите внимание, что эти же люди занимались и тепловизорами. Изначально обе ветви шли бок о бок. Мы привели далеко не полную историческую экспозицию становления отрасли, поскольку не считаем, что это важно. В состав отдела разработки ПНВ входили:

Профессиональные очки ночного видения

  1. Светотехническая лаборатория.
  2. Фотометрическая лаборатория.
  3. Отдел источников питания.
  4. Отдел приборов бортового назначения.
  5. Отдел приборов наземного назначения.
  6. Отдел физических основ ночного видения.
  7. Навигационные приборы.
  8. Отдел тепловизоров.
  9. Подразделение конструкторов.

Занималась эта структура поиском новых методов построения изображения на основе невидимых участков спектра. Различимая глазом часть электромагнитных колебаний является малой толикой глобальной картины Вселенной. Вот этот факт и задействовали в изысканиях советские ученые. Первый ПНВ с подсветкой создан уже в начале 50-х годов. Разумеется, конвейер работал на оборонку. Детский прибор ночного видения тогда мало кого интересовал.

Не все знают, но ракетные комплексы наведения класса земля-воздух и воздух-воздух также работают по принципу пеленгации инфракрасного излучения работающего двигателя летательного аппарата. Это вне зависимости от того, что перехватывают, вертолет, самолет или другую ракету.

Первые конструкции достаточно громоздки. Чего стоит хотя бы источник питания на напряжение 45 кВ. Однако медленно, но верно, дело шло вперед к эргономизации, экономизации, оптимизации. Вот когда пригодились наработки по термоэлектрическим холодильникам, которые засекречены до французской конференции 1992 года. Значительный сдвиг в конструировании приборов ночного видения дал многощелочной катод. Прибор имел низкий темновой ток и не требовал охлаждения, при этом свойствами на порядок превосходил кислородно-цезиевые эквиваленты.

Выбор ПНВ

Перед тем как выбрать прибор ночного видения, подумайте, каким требованиям он должен отвечать. Сегодня можно достать тепловизор за ту же или даже меньшую сумму, который может отдельно послужить строителям. Дешевый ПНВ стоит 7000 рублей, что по карману среднестатистическому гражданину РФ. Дорогие модели зашкаливают за 200000 рублей. Среди параметров на передний план выдвигаются чувствительность и разрешающая способность. Величины напрямую влияют на дальность обнаружения объектов.

Не пытайтесь проделать ремонт приборов ночного видения своими руками. Это сложные электронные устройства, которые во многом превосходят по сложности миксер.