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红外夜视仪的原理和应用

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发表于 2018-11-21 10:24:16 |显示全部楼层
    红外夜视仪,微光夜视仪,夜视仪其实都是一个概念,为什么夜视仪很多时候都叫红外夜视仪呢?
    因为,夜视仪基本上都配备有红外辅助光源,所以又叫红外夜视仪。其实红外夜视仪的概念的出现,是因为一代夜视仪在稍微暗一点的情况下就必须使用红外线作为辅助光源,才能看见目标。而过去10年,市面上主流的产品都是一代夜视仪,所以夜视仪又叫红外夜视仪。
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    近几年这个概念已经被二代夜视仪所打破,因为二代夜视仪在非全黑的情况下,是不需要使用红外辅助光源。并且红外辅助光源的发射器,在夜晚是会被观测目标看到,有红点曝光。所以军方在使用夜视仪时,是不允许开启任何的红外灯作为辅助光源的。
    因为在实际使用中,全黑的情况基本上没有,除非在山洞和地下。在野外,基本都叫微光情况下。
    既然这个概念已经出来,我们就姑且将夜视仪都叫着红外夜视仪吧。
    红外夜视仪将来自目标的人眼看不见的光(微光或红外光)信号转换成为电信号,然后再把电信号放大,并把电信号转换成人眼可见的光信号。
    专业讲:红外夜视仪产品通过目镜将光线聚焦在影象增强器上来采集和增强现有光线,在增强器内部,一个光电阴极会被光“激活”,并将光子能量转变成电子,这些电子经过一个位于增强器内部的静电区域被加速后,撞击在磷表面屏幕上(就好象一个绿色的电视屏幕),形成人眼可见的图象。经过对电子的加速,增强了亮度和图象的清晰度。
21.jpg

    用途:适用于军队,海关、边防、治安守卫的夜间巡逻,侦破取证。银行、金库文物重要物资仓库的夜间监控。海底资源的夜间探查,海上石油平台水下部分监控,远洋捕鱼,红外夜视仪器都重要的工具。卫星遥感遥测,天文星系弱星的的夜间观察。记录植物夜间的生长规律研究,以及夜行动物的生活习性研究。现在,红外夜视仪器的使用范围已经越来越广泛。
    1.为什么红外夜视仪的成像是绿色的而不是呈红色的红外光谱?
    绝对0度以上的物体都要辐射能量。温度越低,波长越长。一般室温时,为红外线。当温度为800度左右,辐射为可见光,就是为什么铁烧红了你能看到亮光。红外线我们是看不见的,晚上了,没有可见光,但是仍在辐射红外线,人和周围的树木的温度不同,辐射的红外线波长也不同。红外夜视仪的原理是将我们肉眼看不红外线转化成为可见光。因为辐射的红外线很弱,所以转化成的可见光也很弱。图像呈绿色是因为我们的眼睛对绿光感光性最敏感,而且容易疲劳,这些都是使我们对弱光看得更清楚些。而且红光和绿光的区别就是波长不一样而已,很容易转变的。夜间模糊的图象→光电阴极(把光子转化为电子)→微通道板(通过高压使电子数量增加)→荧光屏(电子撞击一个具有磷光质涂层的屏幕)所以红外夜视仪看到的景象大多是绿色的。
    2.红外夜视仪图像增强管的介绍
    (没找到解说,根据自己的理解写了一段。这个理科生比较容易懂,知道就行,不需要理解,中间涉及的知识属于物理专业,不是我们特别关注的领域)这些短管时,更多的电子被释放。这个特殊的过程使得第二代红外夜视仪可以增强光线,提供比一代更明亮更清晰的图像。因为增加了这个,所以贵! 三代是在二代的基础上增加了敏化物——砷化镓,由此获得了更加明亮清晰的图像。另外增镀了离子阻隔膜延长管子的使用寿命。砷化镓是一种深海提取物,因为提炼的过程比较复杂,所以也是价格昂贵的一个原因。四代由于涉及到一些军方技术问题,属于违禁品,无法进口。
    增像管的代数直接影响到红外夜视仪的观测距离和观测效果。当然这也不是绝对的。红外夜视仪的效果还收到镜片质量,口径大小,倍数大小,内部原器件的干扰,以及内部结构的影响。所以同样是1代+的红外夜视仪各型号之间是有较大差距的。前全球主导夜视仪增像管的是美国军方,美国军方每年都会和其主要的合作企业奥尔法ORPHA和ITT研发最新的夜视仪,目前美国及北约军方使用的二代及3,4代夜视仪及夜视枪瞄,60%左右采购与ORPHA,40%左右采购于ITTA. 美国军方每年投资上亿元与这两家企业研发新一代的夜视仪。
    像ORPHA的ONV2+ 以及S450都是美国军方的入选机型,据说采购量超过了近10万台,这两款在美国军方的编号为SL889210和SJ725634.下图就是这两款机型。
    3.为什么红外夜视仪怕强光?
    红外夜视仪的原理是通过微通道板把电子放大,所以是需要微弱的光线的。强光能转化放大更多的光子,转化的瞬间,电流太大(应该是电流),烧坏图像增强器,造成红外夜视仪无法使用。不过很多优秀的夜视仪都有强光保护,比如ORPHA 奥尔法ONV2+就具有强光保护,强光保护的概念就是强光下,夜视仪会自动关闭。达到保护作用。
    4.有的红外夜视仪为什么不怕强光?
    网上也没有任何具体解说,我自己简单总结下)红外夜视仪,具有强光保护,遇强光自动关闭电源(即稳定电压,电流过大,电路自动断电。有点类似于保险丝自动断电跳闸,具体了解跳闸原理请百度)不会烧坏图像增强器,也增加了管子的使用寿命,所以不怕强光。
    5.红外夜视仪的镜头?
    目标镜将影象聚焦在增强管的前面,增强管将图象转变成电子流,然后重新在管底成像。要看到清晰的图象,需要将眼睛聚焦在增强管底部成像的地方。每个人的眼睛视力都不相同,因此眼部聚焦也非常重要。首先将视线聚焦,再转移到目标镜,以保证看到清晰的图象。物镜。红外夜视仪可以加装不同倍率的物镜,图象越放大,失去的光线却多,所以一般物镜以一倍为主。一般常见镜头有一倍,三倍,五倍。
    6.目前市场上的红外夜视仪有几个款式,如何跟其他设备连接红外夜视仪分为主动式和被动式
    红外夜视仪款式有单目单筒,双目双筒,双目单筒三大类。基本上单目红外夜视仪都可以通过转接环和相机\DV等设备对接。与头绳的对接的话,红外夜视仪机身上需要有燕尾槽或者对接卡槽或者是连接口。
    目前,双目双筒的红外夜视仪在市面上销量成长迅速,除了这种红外夜视仪给双筒望远镜一样更适合一般人的使用习惯外,另外一点,由于采用双筒双目结构,增大了通光率,所以与同档的单筒红外夜视仪相比,其具有刚好的清晰度和更远的观测距离。
    所以双筒红外夜视仪比单筒红外夜视仪具有很大的优势,在经济条件允许的情况下,尽量购买双筒红外夜视仪。双筒一代夜视仪一般售价在万元内,比较优秀的1代+双筒红外夜视仪, 主要有奥尔法 B550和TACKER 560,以及博士能260400这三款。
    ORPHA 奥尔法B550是非常出名的一款双筒红外夜视仪,这款红外夜视仪采用最新的1代+增像管,并加入了图像增强技术,采用5X50MM超大倍率和口径。这款红外夜视仪,1年前德国汉洛威展会上发布后,成为了一代新的红外夜视仪的标杆,其2012年占据了全球双筒红外夜视仪30%的市场份额。这是世界上唯一一款采用中央调焦的双筒测距仪,也是为数不多的采用可调瞳距设计的双筒夜视仪,使用奥尔法B550和使用传统的双筒望远镜完全一样。
    7.红外夜视仪的品牌及产地
    红外夜视仪的品牌,主要有德国ORPHA(奥尔法),俄罗斯的Yukon,美国的Bushnell(博士能)、美国爱吉、OWL(猫头鹰)等。
    从2012年全美红外夜视仪的销售排行看,奥尔法以绝对优势排名第一,OWL(猫头鹰)排名第二,博士能排名第三,美国爱吉排名第四,YUKON排名第五。
    8.红外夜视仪会穿透墙壁和布料么?
    有这种想法的人一定受电影的影响,中了蛊。红外夜视仪不能透视,不能穿墙,不能穿透布料。
    9.红外夜视仪屏幕上的黑点
    红外夜视仪类似于电视屏幕,容易沾染尘埃和污垢。一般这些黑点可以清洗。然而,也有可能是管子自身的黑点,这很正常。大多数管子本身就有些黑点,这些黑点不影响红外夜视仪的性能及可靠性。
    10.既然红外夜视仪可以测到红外光,那么它是否可以测到热度呢?
    红外夜视仪是一种可以在“几乎可见”光范围内工作的光放大器,一般来说,这个范围在750-850毫微米范围内。它不能测到热度,因为热频率远远低于光谱频率,同时还需要用到热成像技术。
    11. 什么类型的光源对红外夜视仪设备有害?
    红外夜视仪设备是为黑暗环境中使用而设计的,如果在白天或非常明亮的环境下使用,会危害甚至损坏设备。请记住:如果你将红外夜视仪直接对着强烈的直射光线,如放映机,汽车头灯,强烈的电筒光线等等,都可能损坏你的红外夜视仪。
    12. 红外夜视仪有什么特殊设计?
    所有的红外夜视仪都被设计成不使用时自动短能的,只有在按下启动开关时才开始供能工作。 双目式装置有“开/关”开关,要求使用者用完后关闭设备。如果有一定的“嗡嗡”声是很正常的,它是故意如此设计来帮助使用者区分开机和关机。红外夜视仪中的图象是由磷光屏形成的,会有一点散光,因此不可能象白天用的望远镜成像那么清晰。在图象中可能会看到微小黑斑,这个是制造增强管过程形成的自然现象,而非质量问题。
    13. 怎样保养红外夜视仪?
    对红外夜视仪的头号损坏因素是在明亮光线下使用。虽然红外夜视仪在超载时会自动切断回路来保护设备,但暴露在强光下会缩短红外夜视仪的使用寿命。而暴露在雨,雾甚至高湿度环境中也会损坏红外夜视仪设备。为在晚上使用考虑,红外夜视仪的设计使它可以承受短时间的强光或潮湿状况。红外夜视仪设备中有非常精密的真空管,因此务必注意防撞击和小心持握。清理红外夜视仪镜头的方法和清理相机镜头的方法一样。镜头有光学涂层,如果与粗糙材质接触容易被刮花,或者被灰尘渗入玻璃中。通常不需要拆下镜头来清理内部。如果长期不用,最好拆除电池后将红外夜视仪存放在凉爽干燥的地方。

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