课件-夜视技术

一、概述：（一）什么叫夜视技术（二）人眼的视觉原理和夜天光（三）红外线的特性（四）夜视器材的技术原理（五）夜视器材的用途和分类二、主动式红外夜视仪三、微光夜视仪四、微光电视五、热像仪夜视技术内容：一、概述夜视器材的产生及发展。战争名称战争发起时间苏联入侵1968.8.22夜11:00'捷克斯洛伐克苏联入侵阿富汗1979.12.27晚7:30'美军空袭利比亚1986.4.15夜2:00'海湾战争1991.1.17夜2:35'科索沃战争（一）1999.3.24晚7:55'科索沃战争（二）1999.3.28晚9:00'阿富汗战争2001.10.8夜0:27'伊拉克战争2003.3.20夜0:30'现代战争往往从夜间发起——应用光电探测和成像器材，将人眼不可视目标转换（或增强）成可视影像的信息采集、处理和显示技术。（一）什么叫夜视技术1、夜视技术——在黑暗或低亮度条件下，能够扩展观察者的视力范围，实现隐蔽观察的技术。2、夜视器材（夜视技术装备）——用于战场夜间观察的各种军用装备。（二）夜天光和人眼的视觉原理1、夜天光夜天光（微光）是可见光。（波长为0.38～0.76m）天候条件与相应景物照度天候条件景物照度（勒克斯）直射太阳光105全日光104阴天103黄昏102黎明10微明1¼月、晴朗110-2无月、晴朗110-3无月、中等云510-4无月、有云210-42、人眼的视觉原理人眼的夜间观察——“暗适应”。视网膜有两种细胞：（1）视锥细胞的作用：感光；辨色；强光下起作用。（2）视杆细胞的作用：感光；不能辨色；弱光下起作用。（三）红外线的特性1、物体温度高于-273℃（即0˚K），都会不断辐射红外线。红外辐射的波长和频率，取决于发射源的温度。右为物体热辐射光谱示意图目标类型目标温度（˚K）λmax(ｍ)备注一般地温目标30097人员310934喷气飞机蒙皮420689M=2一般飞机尾焰80036电灯钨丝28001导弹尾焰480006常见目标的最大辐射波长)(28960KT=λmax一种波长的红外线照射不同目标，有不同的反射率（图中红色直线）。不同波长的红外线照射同一目标，也有不同的反射率（图中三条不同颜色曲线）。几种地物的红外波谱反射特性2、红外反射特性3、红外线在大气中的传输特性大气对红外线有很强的吸收作用，但对不同波长红外线的吸收程度很不相同，即大气对红外线有选择性。大气窗口（红外线）：（1）0.76~1.2μm；（2）3~5μm；（3）8~14μm。（四）夜视器材的技术原理夜天光（微光）放大红外光转换成可见光总之，光—电—光。（五）夜视器材的用途和分类1、用途——火控系统的夜间瞄准、夜间驾驶、夜间侦察（监视）、导引头（微光电视、热像仪）、夜间照相等。2、分类：主动式——主动式红外夜视仪夜视器材-微光夜视仪被动式——微光电视热像仪二、主动式红外夜视仪（一）组成：（1）红外探照灯；（2）红外变像管（实现光-电-光转换）；（3）红外光学系统；（4）电源。主动式红外夜视仪结构原理图红外滤光片（二）工作原理（三）特点和运用1、受外界影响小。其作用距离取决于红外探照灯的功率。2、可搜索发现敌人的主动式红外夜视器材。探测距离是观测距离的三倍以上。3、具有部分揭示伪装的能力。4、造价较低。不需制冷，在常温下工作。车辆（10W）50—200米步机枪（30W）100—300米观察（200W）400—1000米坦克（500W）800—3000米5、保密性差，易被敌方发现红外光源。6、作用距离近（双程损耗）。作战双方参战坦克战损坦克战损率阿方3800辆2100辆55%以色列1700辆1000辆59%第四次中东战争中坦克战损严重三、微光夜视仪——将微弱的夜天光放大，实现夜间观察的仪器。（一）级联式微光夜视仪（第一代微光夜视仪）1、组成：（1）微光光学系统；（2）电源；（3）像增强器（又称微光管，实现光-电-光转换）——镁钾钠铯光电阴极、纤维光学面板。级联式微光夜视仪结构原理图一级微光管结构原理图2、特点和运用优点：作用距离较远；成像质量良好；隐蔽性好。缺点：微光管遇强光会损坏；结构尺寸较大。（二）微通道板式微光夜视仪（第二代微光夜视仪）1、组成：（1）微光光学系统；（2）装有微通道板的像增强器（实现光-电-光转换）；（3）电源。微通道板式微光夜视仪结构示意图微通道板电子倍增原理示意图2、工作原理3、优缺点（与第一代相比）：优点——小而轻，有自动亮度控制功能。缺点——作用距离较近，多在千米以下。美国部分夜视眼镜的性能夜视器材使用清晰观察距离（m）名称条件等级坦克站立单兵AN/PVS-5A星光下0001发现565200型（二代）勒克斯识别395136利顿公司月光下01发现617M909型勒克斯识别450308（二代半）星光下0001发现436勒克斯识别340231第一、第二代微光夜视仪性能比较国器材名称使用条件清晰观察距离（m）别等级坦克吉普车站立单兵美头盔微光有星、无发现348348137观察镜月、晴识别137137124国（二代）夜，枯草分清12412458中82无坐力地上，远发现100010001000炮微光瞄准处有山识别600600600国镜（一代）分清400400400美炮用微光星月皆无，发现10001000267瞄准镜阴夜、乌识别400400230国（二代）云，枯草分清267267150中远距离微地上，远发现11001100900光观察仪处有山。识别900900500国（一代）分清400400200微光夜视仪微光夜视仪中的人和坦克英国“猫眼”夜视眼镜美国M982/M983微光夜视眼镜我军部分夜视器材步兵使用夜视仪侦察兵使用夜视仪驾驶员佩带微光夜视仪（三）以砷化镓为光电阴极的微光夜视仪（第三代微光夜视仪）它感受光谱宽，除感受可见光，对近红外光（0.76-3m）也很敏感。优点：1、灵敏度高，作用距离成倍增加，图象更清晰；2、一机两用。缺点：价格较昂贵。美军F-16战斗机（四）采用电荷耦合器件的微光夜视仪（第四代微光夜视仪）1、电荷耦合器件（CCD—ChargeCoupledDevice）2、优点：（1）体积小，能耗少；（2）抗冲击，寿命长；（3）灵敏度高。微光夜视仪的优缺点：优点：隐蔽性好、体积小、重量轻、耗能少（数量最多、应用最广）。缺点：1、作用距离和观察效果受天气、环境影响较大（有烟雾、无夜天光不能工作，易受欺骗和强光干扰）；2、均为直视式，只能供单人观察。四、微光电视微光电视是微光夜视技术和电视技术相结合的成果。分为闭路微光电视和开路微光电视。优点：1、实现了远距离传输；2、可多人多点同时观察。缺点：受天气、环境影响较大；耗电多。运用：地基、机载、炮射微光电视，常规武器的火控系统，精确制导武器的导引头等。五、热像仪——摄取目标和背景的热辐射“图象”的装备。它把被摄景物各部分的温度差反映成图像，能在全黑的条件下发现目标，是真正的夜视。（一）组成：1、红外光学系统；2、红外探测器（半导体材料，实现光-电转换）；3、电子线路；4、显示器（发光二级管，实现电-光转换）；5、电源。热像仪工作原理图锑化铟（3-5ｍ）碲镉汞（8-14ｍ）（二）工作原理热像仪显示的是热图象，与可见光图象有本质的不同。（三）优缺点1、优点：（1）“全被动”观察，隐蔽性好。（2）“全天候”观察。（3）作用距离远，分辨率高：地面观察——1㎞以上的人、2㎞以上的车；水面观察——10㎞以上；空地观察——20㎞高度发现地面上的人群和车辆。（4）能揭示伪装，获取目标状态信息。2、缺点：（1）如目标和背景温差小，造成图象模糊、分辨率低；（2）光学扫描机构复杂，成本高。红外扫描仪原理示意图第三代美国导弹预警卫星红外望远镜（探测器）：长3.66m；口径0.6m；焦距2m。敏感单元为碲镉汞探测元。（四）用途广泛：陆军：步兵观察、瞄准、警戒，各种驾驶等。海军：舰艇探测、识别、瞄准等。空军：飞机着陆、营救、空中搜索等。红外前视仪（装在飞机或坦克的前部，提供实时的导航和目标情报）；红外扫描仪（装在卫星或飞机上，进行大范围的红外侦察）；红外成像导引头（导弹的精确制导）。地面部队使用的热像仪（常用于反坦克导弹的精确制导）；美国单兵肩扛发射的“标枪”反坦克导弹，采用红外热成像制导。美国“龙”式反坦克导弹热成像瞄准镜红外成像导引头