熱像儀的發(fā)展趨勢

研制不需冷卻的探測器

使用需致冷的熱探測器，會消耗電能、增加質(zhì)量和成本，同時也會使后勤供應(yīng)復(fù)雜化，而采用不需冷卻的熱輻射探測器，可以消除這些缺點。

美國國防高級研究規(guī)劃局主持多項科研計劃，推動不需冷卻的傳感器的研究工作。美國得克薩斯儀器公司于20世紀(jì)90年代初研制出名為近程熱成像瞄準(zhǔn)鏡的不需冷卻的樣機，用于M16步槍作試驗。它采用不需冷卻的焦平面陣列，探測單元由鈦酸鋇鍶制成，這種材料隨著溫度的微小變化，其介電性能會急劇變化。美國霍尼韋爾公司同期也研制出了不需冷卻的近程熱成像瞄準(zhǔn)鏡樣機。

20世紀(jì)90年代中期，非致冷熱成像儀進入實用階段。美國和西歐的一些國家研制出多種性能更好的非致冷焦平面陣列，用它制造出的非致冷熱成像儀開始進入軍隊的裝備序列。下面2種產(chǎn)品就是其中具有代表性的非致冷熱成像裝置。

英國西克IR手持熱像儀

西克IR手持熱像儀是英國FLIR系統(tǒng)公司研制的一種手持式紅外觀察儀，其特點是啟動快，操作時無聲。

它采用鋯酸鉛（PbZr）制造的非致冷焦平面陣列探測器，工作波長為8～14μm。在低溫和低對比度的條件下有很好的性能，特別適合巡邏、搜索和營救等行動。它兼有多種其他功能，如溫度測量、工業(yè)上的狀態(tài)監(jiān)視等。

該手持熱像儀裝50mm物鏡和6V電池時，質(zhì)量不足 1.9kg，更換電池時間不足15秒鐘。

主要諸元

工作波長8～14μm

標(biāo)準(zhǔn)視場水平11.4°，垂直11.4°

（物鏡為50mm時）

物鏡直徑16mm、50mm、100mm

溫度分辨率0.2℃

圖像儲存可錄像

電池工作時間1.5小時

工作溫度 -15～55℃

質(zhì)量1.9kg（帶50mm鏡頭）

外形尺寸183mm×91mm×140mm

荷蘭LION夜間觀察儀

LION是Lightweight Infrared Observation Night的首字母縮寫，意為輕型紅外觀察夜視儀，是荷蘭西格諾爾 USFA公司和德爾夫特傳感系統(tǒng)公司的產(chǎn)品。供步兵白天、夜間以及能見度低時觀察使用。1996年完成樣機研制，現(xiàn)已裝備荷蘭皇家陸軍和英國陸軍。

該觀察儀對車輛的發(fā)現(xiàn)距離為2000m，識別距離為 700m，看清距離為350m。圖像顯示在陰極射線管上，用雙目觀察。探測器不需冷卻，啟動不到10秒就能工作。

主要諸元

放大倍率3×

視場水平10°，垂直5°

調(diào)焦范圍7m～∞

溫度分辨率0.5℃

工作波長8～12μm

質(zhì)量＜2kg

外形尺寸400mm×200mm×100mm

啟動時間＜10秒

工作噪聲在2m處聽不到

電源鋰電池、鎳鎘電池或堿性電池

電池使用時間 用鋰電池10小時

外接電源24V

可選接口遙控裝置、視頻輸出裝置

盡管非致冷型熱成像儀在使用方便性方面受到交口稱贊，但在有效作用距離和成像質(zhì)量方面，現(xiàn)階段還比不上致冷掃描型熱成像儀。探索新型非致冷紅外敏感材料和提高非致冷平面探測器陣列的規(guī)模（探測元數(shù)）是今后的主要課題之一。

發(fā)展凝視成像的熱像儀

光機掃描是第一代熱成像儀的基本特征。光機掃描裝置體積較大，壽命不長，穩(wěn)定性也不夠好。

為了提高成像的質(zhì)量，20世紀(jì)80年代初，美國人提出了凝視成像的新概念。

凝視型熱成像儀使用的是一種特殊的焦平面陣列。這種陣列將探測器與信號處理電路高度集成。探測中，相當(dāng)于一個探測器元“盯住”一個景物像元，因此稱為“凝視型熱成像儀”。

由于凝視型熱成像儀實現(xiàn)了“固體自掃描”，因此不必再使用結(jié)構(gòu)復(fù)雜的光機掃描機構(gòu)。這種熱成像儀整機的體積較小，質(zhì)量更輕，分辨率更高，探測距離更遠。凝視成像技術(shù)的應(yīng)用，使熱成像技術(shù)進入一個新的發(fā)展階段。

目前西方發(fā)達國家已經(jīng)能夠生產(chǎn)凝視型熱成像儀，以下 2種是可用于輕武器瞄準(zhǔn)的凝視型熱成像裝置。

美國“夜視”W1000武器瞄準(zhǔn)鏡

W1000武器瞄準(zhǔn)鏡由美國雷西昂公司生產(chǎn)，是該公司既供軍用又供民用的“夜視”熱成像產(chǎn)品族的一員。該族產(chǎn)品采用相同的非致冷熱成像焦平面陣列和核心電子部件。

“夜視”熱成像武器瞄準(zhǔn)鏡的探測器采用非致冷凝視焦平面陣列，探測器材料為鐵電體，工作波長8～12μm。W1000可用作武器的瞄準(zhǔn)鏡，也可用作手持觀察鏡。使用視場為15°的鏡頭時，可以發(fā)現(xiàn)690m處的人員；選用視場為9°的鏡頭時，發(fā)現(xiàn)人形目標(biāo)的距離超過 1000m。有15種瞄準(zhǔn)分劃，射手可根據(jù)武器選用。該瞄準(zhǔn)鏡使用美國陸軍的標(biāo)準(zhǔn)電池，可連續(xù)工作14個小時，也可以使用9V電池或5號電池組。此外還可用車輛上的7～32V直流電源供電。

W1000結(jié)實可靠，可以裝到各種武器上作瞄準(zhǔn)鏡，如 M16A1/M16A2步槍、M4卡賓槍、M203榴彈發(fā)射器、M249和M60機槍等。該裝置還可在外接監(jiān)視器上顯示圖像。該瞄準(zhǔn)鏡對比度、亮度和視度可自動或人工調(diào)整。

主要諸元

工作波長8～12μm

分 辨 率0.8毫弧度（15°鏡頭）

0.5毫弧度（9°鏡頭）

視場水平15°，垂直11.3°（15°鏡頭）

水平9°，垂直6.75°（9°鏡頭）

調(diào)焦范圍5m～∞

探測距離對人 690m（15°鏡頭）

1000m（9°鏡頭）

對車輛 1400m（15°鏡頭）

1500m（9°鏡頭）

外形尺寸303mm×92mm×108mm

質(zhì)量 1.4kg

功率 通常3.5W

工作溫度 -32～49℃

法國盧蒂斯熱像儀

盧蒂斯是一組采用凝視焦平面陣列的輕型非致冷熱像儀族，由法國薩格姆公司生產(chǎn)，用于觀察和武器瞄準(zhǔn)。

該熱像儀族有P、F、J 3種型號。P型瞄準(zhǔn)鏡采用單目鏡，還可輸出視頻信號；F型輸出的視頻信號可在外接顯示器上顯示；J型采用雙目鏡。盧蒂斯結(jié)實可靠，可以改裝用于各種單兵武器和班組武器，如各種狙擊步槍、突擊步槍、機槍、榴彈發(fā)射器、便攜式導(dǎo)彈等，也可用作便攜式觀察儀，用于觀察、監(jiān)視、識別偽裝，還可組裝到其他觀瞄系統(tǒng)中。

主要諸元（P型）

觀察距離識別人1000m

發(fā)現(xiàn)車輛2400m

識別車輛1200m

工作波長8～12μm

外形尺寸330mm×150mm×120mm

質(zhì)量＜1.8kg

分 辨 率0.5毫弧度

視場水平9.3°，垂直7°

溫度分辨率0.1℃

啟動時間20～25s

外接電源12V直流

內(nèi)裝電池鋰電池

電池使用時間5小時（25℃時）（全文完）

（編輯／王曉濤）