Кога и от кого е изобретена термовизионната камера

Август 11, 2022

 

Кога и от кого е изобретена термовизионната камера - 11 август 2022 г

Светът, в който живеем, не е идеален. И човек в този свят непрекъснато се опитва да го подобри и да определи своето място в него. Място, чийто връх съществува само във виртуалния свят. Изучавайки проблема, учените отидоха до неговото решение в продължение на векове и, достигайки върха, осъзнаха, че това е само междинна точка, а не победа. Човек без крила винаги е мечтал да лети като птица. И той полетя, като конструира самолет. Когато излетя във въздуха, той беше ужасен - това беше само подножието на Олимп. В крайна сметка от самолета той беше по-близо до мечтата за звездите, а океанът от височина беше огромен и неизследван. Това само засили желанието да се върви напред, включително да се види по-далеч, по-ясно и по-добре. Виждайки, като котка, в тъмното и използвайки топлината на някой друг на жив топлокръвен организъм, за да откриете трето, почти истинско „котешко зрение“. Една визия отвори и отваря множество нови и неочаквани решения в развитието на почти всяка област на научна дейност. Това е само началото на едно дълго и безкрайно пътуване. Пътят на изучаването и внедряването на инфрачервената, на общ език термична технология, започва преди два века. В науката има сложно-просто обозначение за излъчена топлинна енергия, дефинирано като "топлинна сигнатура". По принцип това е така, защото дори ако ледът излъчва топлинна енергия, докато обектът се нагрява пропорционално, освобождаването на топлинна енергия в инфрачервени вълни се увеличава, което змията може да усети безпогрешно. Това е най-добрият пример за това как това животно, разпознавайки температурната разлика на гризачите, успешно атакува плячката си в пълна тъмнина. Как работи?

Кога и кой е изобретил термовизията
В началото на деветнадесети век астрономът Уилям Хершел, докато търсеше решение на проблема с намаляването на яркостта на слънчевия образ в телескопите, откри отделянето на голямо количество топлина при използване на червен филтър. Когато се измерва, топлината се увеличава в тъмната област отвъд червения край на спектъра. Когато точката на максимума беше установена, беше установено, че тя е далеч отвъд червения край на спектъра, сега известен като "обхват на инфрачервените вълни". Това откритие той нарече термометричен обхват. Допълнителни изследвания показаха, че отвъд този спектър има невидима форма на светлина, наречена „невидими лъчи“, която само седемдесет години по-късно получи познатото вече име „инфрачервена“. Между другото, той получава и първия запис на топлинно изображение върху хартия, което нарича термограф. В края на деветнадесети век американският учен Лангли изобретява уред - болометър, за измерване на топлинното излъчване. Това беше прототипът на днешния много чувствителен термометър, който фокусира инфрачервеното лъчение върху плочи и измерва електрически ток с галванометър. В началото на ХХ век, през 1934 г., унгарският физик Тихани изобретява електронната телевизионна камера, чувствителна към инфрачервено лъчение. Това беше отправната точка за активното развитие на нощното виждане. Оттогава устройствата за нощно виждане са разделени на поколения. Постепенното въвеждане на всяко поколение беше свързано с увеличаване на обхвата на наблюдение, подобряване на качеството на изображението и намаляване на теглото и размера на устройствата. Критерият, определящ новото поколение, е основният компонент на устройството - електрооптичният преобразувател, чиято същност е да направи невидимото видимо чрез увеличаване на яркостта.
Как се роди термовизията
Началото беше дадено от така нареченото "нулево" поколение, където беше използван оптичен преобразувател на холандската компания Philips, кръстен на един от разработчиците "Стъклото на Холст". Фотокатодът и луминофорът бяха нанесени върху техните дъна в две вложени чаши. Чрез създаването на електростатично поле те постигнаха трансфер на изображение. Всъщност в тази версия оборудването функционираше само чрез задължително осветяване на обекта на наблюдение с инфрачервен прожектор. Въпреки че устройството е с внушителни размери, много тежко и с лошо качество на изображението, британците започват масовото му производство за нуждите на армията през 1942 г. За четири години използване на този преобразувател, активна разработка и производство на нощни мерници, бинокли, и започнаха системи за танкове и друго оборудване. През шейсетте години имаше опити за производство на едноелементни детектори, които сканират и създават линейни изображения на това, което се вижда. Поради високата цена на проекта тази идея не беше реализирана.
Еднокаскадните устройства от това поколение имат повече недостатъци, отколкото плюсове. В първото поколение на електрооптичното устройство като основен елемент е използвана крехка стъклена вакуумна колба с фотокатодна чувствителност. Това устройство даде ясен образ в центъра и изкриви всичко по краищата. При страничен или челен източник на ярка светлина инструментът на практика става „сляп“. През нощта без допълнително инфрачервено осветление видимостта също беше почти нулева. През шейсетте години, с развитието на оптичната технология, стана възможно да се подобрят устройствата от първо поколение, като се заменят с условно едно плюс. Плоското стъкло беше заменено от оптична плоча, което направи възможно предаването на изображения с голяма яснота, получаване на висока разделителна способност в целия кадър и премахване на отблясъците.
Седемдесетте години бяха белязани от разработването на второ поколение устройства. Американски изследователи оборудваха устройството с усилвател, базиран на микроканална плоча, където електроните в специална камера се усилват многократно, като се получава отлично зрение. Поради това второто поколение на електрооптичното устройство обикновено се нарича инверторно устройство.
Няма разпръскваща камера в следващото второ поколение, наречено планарно, и електронът влиза директно през екрана на електронно-оптичния преобразувател. Устройството загуби качеството на изображението и в същото време скоростта на изображението в инфрачервения режим се удвои. Иновациите добавиха контрол на яркостта и защита от странична и фронтална светлина. Тези устройства принадлежаха към професионалното оборудване.
През 1982 г. започва обратното броене на третото поколение електрооптични устройства, различни по дизайн. Те използваха галий, който увеличи инфрачервената чувствителност няколко пъти. Устройствата от това поколение са признати за високотехнологични и представляват голям интерес преди всичко за военно-промишления комплекс. Поради липсата на оптична плоча, трябва да се отбележи, че устройствата от четвърто поколение не са защитени от странично излагане на светлина. И цената. Устройството в това поколение надмина всички разумни допустими отклонения в разбирането на формирането на разходите на производителя.
Вероятно за да компенсира недостатъците на устройството и да намали цената, беше разработено устройство от поколение SUPER две плюс. Разработчиците планираха да комбинират технологичните предимства на всички предишни поколения електронно-оптичен преобразувател в това оборудване. Резултатът беше много чувствителен фотокатод. Както признават специалистите, няма разлика между Super Two Plus и третото поколение. С изключение на цената. По отношение на разходите Super Two Plus отговаря на цената на среден бюджетен автомобил.
Първи приложения
В началото на 1930 г. немски учени активно изследват ефектите на топлинното излъчване върху полупроводниците. В резултат на това бяха разработени чувствителни приемници на радиация, които изиграха съществена роля в разработването на множество инфрачервени системи, произведени до четири хиляди всеки месец за военната индустрия. Най-успешни през 1930-те години са американците, които създават оборудване за управление на танкове през нощта и нощни мерници за кораби. През 1941 г. британският флот започва да оборудва корабите с устройства за нощно виждане, базирани на оптични преобразуватели на изображения, които помагат на лодките да се върнат в родната си база по тъмно. С тяхна помощ лодките, завръщащи се след нападение, намират базовия кораб по сигналните му светлини. Почти по същото време германската армия е оборудвана с инфрачервено оборудване за управление на танкове през нощта, нощни мерници и системи за идентификация на самолети. Например, през нощта, когато използва двеста ватови фарове на резервоари, затворени с инфрачервен филтър, водачът можеше да види огромни препятствия на разстояние почти двеста метра, а мерникът на пушката работеше ефективно до сто метра. В началото на шейсетте години шведската компания AGA разработи инфрачервена термовизионна камера за военните, чиито последващи модели за инфрачервени изображения бяха дълги години най-добрите в света. Когато трите най-големи производители на инфрачервени лъчи, американските компании FLIR и Inframetrics и шведската AGEMA Infrared Systems, се сляха в средата на XNUMX-те години, започна нова фаза на термичното изображение. Днес FLIR Systems, американска компания, е най-големият производител в света на комерсиални термовизионни камери за научни изследвания, промишленост и селско стопанство, промишленост и селско стопанство, наблюдение на въздушни обекти и нощно виждане.

Ние използваме бисквитки, за да улесним използването на нашия уебсайт. Използвайки сайта, вие се съгласявате с използването на бисквитки.
Научете повече за настройките на бисквитките Политика за Поверителност Разбрах