El problema clau de les imatges tèrmiques individuals com a part del complex d’instrumentació i observació són els estrictes requisits de pes i dimensions. És impossible col·locar un sistema per refredar la matriu amb nitrogen líquid, de manera que cal buscar noves solucions d’enginyeria. I per què us heu de molestar a tancar amb la càmera termogràfica més complicada i cara, si ja hi ha excel·lents dispositius de visió nocturna per infrarojos per a armes petites individuals? L’objectiu és camuflar l’enemic, fum, precipitacions atmosfèriques i interferències de llum, tot això redueix dràsticament l’eficiència dels dispositius de visió nocturna, fins i tot amb convertidors electroòptics de tercera generació. El producte de l'Oficina de Disseny Central de Novosibirsk "Tochpribor" sota l'índex 1PN116 està dissenyat per funcionar en aquestes condicions i és un representant de la vella escola de dispositius per detectar la radiació infraroja d'objectes al camp de batalla.
La visió d’imatges tèrmiques 1PN116 amb una visió aguda ho veu tot de la mida d’una persona i el que és més calent que el fons natural a 1200 metres d’avantatge. El dispositiu té una massa significativa (3, 3 kg) i, per tant, es col·loca principalment sobre les SVD, metralladores "Pecheneg" i "Kord". Com a "retina" s'utilitza un microbolòmetre sense refredar amb una matriu de 320x240 píxels. Vegem de prop els trucs de la imatge tèrmica sense refredar.
[centre]
Aquesta tècnica ja és la tercera generació, que presenta diferències fonamentals de les anteriors en absència d’un sistema d’escaneig òptic-mecànic no sempre fiable. En aquesta generació, les imatges tèrmiques es basen en receptors de matriu d'estat sòlid Focal Plate Area (FPA), muntats immediatament darrere del pla de la lent. La "química" de la visió tèrmica en aquests aparells, en la immensa majoria dels casos, es basa en capes resistives d'òxids de vanadi VOx o silici amorf α-Si. Però també hi ha excepcions, en què els fotodetectors o "cors" d'imatges tèrmiques es basen en PbSe, matrius de fotodetectors piroelèctrics o matrius basades en compostos CdHgTe, equipats amb refrigeració termoelèctrica. És interessant que aquest refredament no s’utilitzi sovint per al propòsit previst, sinó que només proporciona estabilitat tèrmica en condicions ambientals variables. Els microlòmetres de la sèrie VOx o α-Si registren canvis en la resistència elèctrica sota la influència de la temperatura, que pertany al principi bàsic de funcionament d'un aparell de captació d'imatges tèrmiques. Cada sensor d'estat sòlid conté un xip de processament de senyal que converteix la resistència a la tensió de sortida i compensa la radiació de fons. Un requisit important d’un microbolòmetre és treballar en un òptic de germani al buit i “transparent per la calor”, cosa que complica greument la feina tant dels dissenyadors com dels fabricants. I el sensor en si ha de tenir un substrat fiable amb inclusions d’arseniur de germani o de gal·li. Per entendre totes les complexitats del treball del microbolòmetre, cal assenyalar que les fluctuacions de la temperatura del cristall en 0, 1 K condueixen a un petit canvi de resistència del 0, 03%, que cal fer un seguiment. Totes les altres coses iguals, el silici amorf té alguns avantatges sobre els òxids de vanadi: la uniformitat de la xarxa cristal·lina i l’alta sensibilitat. Això fa que la imatge per a l'usuari sigui més contrastada i menys propensa al soroll, en comparació amb una tècnica similar a VOx. Cada píxel del microbolòmetre és únic a la seva manera: té el seu propi, lleugerament diferent de les seves contraparts, el guany i el desplaçament, que afecten la imatge final. En augmentar el nombre de píxels, disminuir el to entre ells (fins a 9-12 micres) i miniaturitzar-los, els dissenyadors intenten, entre altres coses, reduir el nivell de soroll de la imatge. Els píxels "dolents" o defectuosos són un greu problema en la fabricació de microbolòmetres, cosa que obliga els enginyers a desenvolupar mecanismes de programari per eliminar els punts blancs o negres de la pantalla i les partícules que parpellegen. Normalment s'organitza mitjançant interpolació, és a dir, el senyal de sortida del píxel "trencat" se substitueix per una derivada del valor dels veïns. El paràmetre més important de la matriu és el valor NETD (Noise Equivalent Temperature Difference) o la temperatura a la qual el microbolòmetre distingeix el senyal del soroll. Per descomptat, el sensor ha de ser ràpid, de manera que el següent paràmetre és la constant de temps o la velocitat amb què la imatge reacciona als canvis de temperatura. El factor d’ompliment o factor d’ompliment és una característica de la matriu que reflecteix el nivell d’ompliment del microbolòmetre amb elements sensibles, com més gran sigui, millor serà la imatge de l’operador. Les matrius d'alta tecnologia poden tenir una cobertura del 90% de la matriu, amb un nombre de píxels que arriba a 1 milió. L'usuari pot observar el camp de batalla en dues versions: monocrom i paleta de colors. Els productes militars i de seguretat solen generar una imatge monocroma, ja que la claredat de les figures i el seu equip de l’enemic és molt superior a la versió en color.
Els desenvolupaments de científics nord-americans sobre l’ús del grafè com a sensor d’infrarojos semblen prometedors. Estan intentant introduir aquest material 2D a tot arreu i ara ha arribat el torn a les tecnologies d’imatges tèrmiques. Tenint en compte que el 70-80% del cost d’una imatge tèrmica no refrigerada es compon d’un microbolòmetre i òptica de germani, la idea de crear sensors termoelèctrics de grafè és molt temptadora. Segons els nord-americans, n'hi ha prou amb una capa de grafè relativament barat sobre un substrat de nitrur de silici i el prototip ja adquireix la capacitat de distingir una persona a temperatura ambient.
Tant a l’estranger com a Rússia, es presta molta atenció als desenvolupaments relacionats amb l’atermalització dels sistemes òptics d’imatges tèrmiques, és a dir, la resistència a la temperatura ambiental extrema. Les lents s’utilitzen a partir de materials calcogenurs: GeAsSe i GaSbSe, en què els índexs de refracció dels raigs depenen poc de la temperatura. LPT i Murata Manufacturing han desenvolupat un mètode per produir aquestes lents mitjançant premsat en calent, seguit de la torneria de diamants de lents asfèriques i híbrides. A Rússia, un dels pocs fabricants de lents atèrmiques és JSC NPO GIPO - Institut Estatal d’icsptica Aplicada, que forma part del holding Shvabe. El material de la lent és selenurs de vidre, zinc i germani sense oxigen, i la carcassa està fabricada en aliatge d’alumini d’alta resistència, que al final no garanteix cap distorsió en el rang de -400C a + 500C.
A Rússia, a més de l'esmentat 1PN116 de FSUE TsKB Tochpribor (o "dispositius Shvabe"), una visió d'imatge tèrmica molt més lleugera "Shahin" ("cicló" JSC TsNII), anomenada "vigilància" en honor de les espècies depredadores de falcó, caracteritzat per la matriu francesa Ulisse amb 160x120 píxels (o 640x480) i un rang de reconeixement d’una figura alta de 400-500 metres. En les darreres generacions, el microbolòmetre importat es va substituir per un model nacional.
Més enllà de la llista: PT3 vista d’imatges tèrmiques de Novosibirsk "Shvabe - Defensa i defensa" amb una resolució de matriu de 640x480 elements, amb un pes de 0, 69 kg i, que s'ha convertit en el "patró d'or", un rang de detecció d'una xifra de creixement de 1200 m. El pas de píxel d'aquesta vista no és un indicador excepcional i és de 25 micres, cosa que forma una resolució d'imatge final modesta. Per cert, l’explotació va organitzar la producció d’una mira de caça basada en un disseny militar sota el codi PTZ-02. Un altre representant de l’escola de disseny nacional és la vista d’imatges tèrmiques Alfa TIGER de la divisió Shvabe-Photopribor, que sembla ser un monopolista, amb un receptor microbolomètric en el rang de 7-14 micres amb una resolució de 384x288 píxels. A "TIGRA" l'operador treballa amb una microdisplay OLED monocromàtica de 800x600 píxels, dels quals 768x576 es reserven per mostrar una imatge tèrmica. Una diferència important respecte als primers models de mires tèrmiques russes és l’augment del temps de funcionament en 30 minuts; ara podeu lluitar en el radi d’infrarojos durant 4,5 hores. La seva modificació "Alpha-PT-5" té un rar fotodetector PbSe amb estabilització tèrmica elèctrica. La mira universal PT-1 de NPO NPZ és capaç de combinar-se amb molts tipus d’armes petites gràcies a una muntura i una memòria especials, en les quals la balística i la retícula estan programades per a una àmplia gamma d’armes. Prémer l’ocular de la vista amb els músculs de l’ull encén el microdisplay i desactivar-lo; aquest és el tipus de sistema d’estalvi d’energia implementat al PT-1. Els microbolòmetres nord-americans s’instal·len al dispositiu d’imatge tèrmica per apuntar i observar "Granite-E" de ISPC "Spectrum". La tècnica amb visió "polar ampla" la presenta l'empresa amb el nom llarg NF IPP SB RAS "KTP PM" sota l'índex TB-4-50 i té un camp de visió de 18 graus per 13,6 graus.
Per cert, l’empresa ofereix una gamma de tres mides estàndard de mires d’imatges tèrmiques TB-4, TB-4-50 i TB-4-100, equipades amb un microprocessador modern per al processament d’imatges basat en l’arquitectura HPRSC (High Performance Reconfigurable) Super Informàtica). Una altra direcció és la nova visió d’imatges tèrmiques Mowgli-2M sota l’índex 1PN97M, instal·lada a la família MANPADS de tipus Strela-2M, Strela-3, Igla-1, Igla, Igla-S i el nou Verba . Desenvolupen i munten vistes al LOMO de Sant Petersburg i, per descomptat, es diferencien per un enorme abast de detecció de 6.000 m. Una alternativa a Mowgli poden ser els mires TV / S-02 de l’empresa BELOMO de l’estranger, dissenyats per a armes petites pesants: rifles de gran calibre, llançadors de granades i, de fet, MANPADS. Amb una massa no superior a 2 kg, la vista bielorussa demostra un abast impressionant de detecció humana de 2.000 metres i reconeixement de 1.300 metres.
En aquesta part de les "Cròniques de la imatge tèrmica" hem parlat d'alguns llocs d'interès per a imatges tèrmiques nacionals i dels seus homòlegs de l'estranger. Per davant hi ha anàlegs estrangers, imatges tèrmiques de tancs, així com dispositius d’observació i reconeixement individuals.
