Классификация тепловизионных систем наблюдения

Обзор тепловизионных систем

Тепловизионные системы являются системами визуализации, позволяющими генерировать изображения наблюдаемых пейзажей с использованием теплового излучения, излучаемого наблюдаемым пейзажем. Эти тепловизорные системы можно условно разделить на несколько различных групп:

  • Первая группа, по способу создания двумерного изображения наблюдаемого пейзажа тепловизорные системы делятся на тепловизорные камеры и тепловизорные сканеры;
  • Вторая группа, по области использования тепловизоных систем: тепловизионные системы наблюдения и измерительные тепловизионные системы;
  • Третья группа, по типу используемой при работе спектральной частоте: средневолновые инфракрасные тепловизорные системы (MW), длинноволновые тепловизионные системы (LW) и коротковолновые тепловизионные системы (SW);
  • Четвертая группа, по используемой в работе тепловизионной системы технологии ИК-детектора (IR FPA): поколения, II поколения и III поколения.

Условное деление тепловизорных систем

  Условное деление тепловизионных систем

Тепловизионные камеры и тепловизионные сканеры

Тепловизионная камера представляет собой тепловизорную систему, которая позволяет создавать двумерное тепловое изображение наблюдаемого пейзажа независимо от того, является ли тепловизорная система или наблюдаемые пейзажи подвижными или стационарными.

Тепловизионный сканер представляет собой тепловизионную систему, который позволяет создавать двумерное тепловое изображение наблюдаемого пейзажа только в том случае, когда тепловизор или объекты наблюдаемого пейзажа движутся.

Тепловизионные камеры составляют порядка более 99% всех существующих тепловизионных систем, представленных на международном рынке. Тепловизионные сканеры распространены почти только в качестве бортовых систем, которые используются для наглядности, поскольку они предлагают очень широкое поле обзора (обычно составляющее 120°), в отличии от тепловизионных камер, имеющих поле зрения обычно составляющее 30°. Из-за различий в конструкции этих двух типов тепловизионных систем и узкого специализированного рынка, тепловизионные системы являются достаточно дорогими системами. Однако из-за более массового применения тепловизионных камер их стоимость значительно ниже стоимости тепловизионных сканеров.

Так как тепловизионные камеры занимают почти весь рынок тепловизионных систем, то далее будут описаны методы тестирования, предлагаемые для тестирования тепловизионных камер. Далее термины "тепловизионная камера" и "тепловизор" будут считаться эквивалентными.

Области использования тепловизионных систем

В зависимости от назначения и использования тепловизионных систем их можно разделить на обнаружительные тепловизионные системы наблюдения и тепловизионных систем измерения. Обнаружительные тепловизионные системы наблюдения в основном используются в военных целях для наблюдения за полем боя в темноте или в сложных атмосферных условиях, работающее за счет визуализации температурного излучения исходящего от наблюдаемого в тепловизионную камеру пейзажа.

Измерительные тепловизионные камеры используются в гражданских целях в научных изысканиях и промышленности для бесконтактного измерения распределения температуры на поверхности тестируемых объектов. Однако в настоящее время граница между этими двумя группами тепловизионных систем размываются, поскольку появляется всё больше камер, которые можно использовать и в качестве наблюдательных тепловизионных систем и в качестве измерительных тепловизионных систем. Но в настоящее время такие камеры всё ещё являются достаточно редкими и в большинство тепловизионных систем, выпускаемых в мире, относятся к классу обнаружительных тепловизионных систем наблюдения и не позволяют измерять температуру наблюдаемых пейзажей, а качество картинки, поступаемой от измерительных тепловизионных систем уступает качеству картинки, поступаемой от обнаружительных тепловизионных систем.

Качество, генерируемого тепловизионной системой изображения, является наиболее важным критерием, позволяющим оценить эффективность обнаружительных тепловизионных камер наблюдения, используемых в военных целях. При оценки эффективности тепловизорных камер, используемых в гражданских целях, используются более сложные критерии их оценки.

Использование измерительных тепловизионных систем можно условно разделить на две общие группы:

использование тепловизионных систем только для относительного измерения температуры и использование тепловизионных систем для абсолютного измерения температуры наблюдаемых нагретых объектов. Несмотря на то, что новые тепловизионные камеры могут использоваться для решения обеих задач, существуют разные критерии оценки пригодности тепловизионной системы для их использования для решения каждой из этих задач. Если тепловизионная камера используется для только решения задачи относительного измерения температуры то используются "неразрушающие" тепловые методики тестирования (NDTT), при которых качество генерируемого системой теплового изображения является наиболее важным критерием обнаружительных тепловизорных систем наблюдения. Если тепловизионная камера используется для решения задачи абсолютного измерение температуры объекта на наблюдаемом пейзаже, то критерий точности результатов измерения температуры является для неё наиболее важным критерием.

Спектральная полоса

В основном на Земле спектральная частота нагретых объектов находиться в диапазоне ориентировочно от 3 мкм до 15 мкм. Тепловое излучение этих объектов доминирует над отраженными ими излучениями в этом спектральном диапазоне, потому что излучение, излучаемое солнцем, луной, звездами и стандартными искусственными источниками света слабее спектральной длины волны более 3 мкм. В вышеупомянутом диапазоне от 3 мкм до 15 мкм имеется два «атмосферных окна»: в диапазоне от 3 мкм до 5 мкм и в диапазоне от 8 мкм до 12 мкм. Поэтому существуют в основном два основных типа тепловизионных систем: тепловизионные системы со средней рабочей длиной волны (MW), находящейся в диапазоне спектра от 3 мкм до 5 мкм и тепловизионные системы с длинной рабочей длиной волны (LW), находящейся в диапазоне спектра от 8 мкм до 12 мкм. Также на рынке имеются коммерчески доступные коротковолновые тепловизионные системы работающие в диапазоне спектра от 1 мкм до 3мкм.

Тепловизионные системы с частотой спектра MWIR и LWIR существенно отличаются от изображения фона, характеристик пейзажа, температурного контраста и атмосферной передачи в различных погодных условиях. Необходимо учитывать факторы, которые благоприятствуют использованию тепловизионных систем MWIR диапазона, такие как: высокая контрастность, благоприятные погодные условия (отсутствие осадков, сильного ветра) соответствующие большинству стран Азии и Африки, позволяют этим системам обеспечить более высокий коэффициент пропускания волны при высокой влажности, а также иметь более высокое разрешение из-за примерно в 3 раза меньшего оптического искажения. Тепловизионные системы LWIR диапазона обладают лучшей производительностью в условиях тумана, пыли и зимы, соответствующие странам Западной Европы, Северной Америке, Канаде. У этих систем выше устойчивость к атмосферным изменениям, снижена чувствительность к солнечным бликам и открытым очагам огня (например факелам). Возможность достижения улучшенного параметра "отношение шум/сигнал" благодаря увеличенному уровню излучения в частоте спектра LWIR не является достоинством, поскольку фоновый фотонный поток в этом случае становиться также выше, а также из-за ограничения их считывания. Теоретически, при старении массивы заряда могут быть интегрированы в полное время кадра, но из-за существующих ограничений в емкости ячейки для обработки заряда оно намного меньше по сравнению с временем кадра, особенно касаемо тепловизорных систем LWIR диапазона, для которых фоновый фотонный поток превосходит полезные сигналы на порядок.

Резюмируя, использование тепловизионных камер LWIR является более предпочтительным для обеспечения высокой производительности тепловой визуализации из-за его повышенной чувствительности к температуре окружающих объектов, а также обеспечение лучшей передачи при наличии тумана и дыма. Однако рабочий диапазон спектра темпловизорных систем MWIR в диапазоне
от 3 мкм до 5 мкм может быть более подходящим для наблюдения за более горячим объектом или в случае, когда чувствительность тепловизорной камеры менее важна, чем контраст. Также возникают дополнительные различия: например преимущество от используемой частоты спектра системы MWIR меньше, чем диаметр оптики, необходимый для получения определенного разрешения, а также что некоторые детекторы
MWIR диапазона способны работать при более высоких температурах (при использовании охлаждаемых термоэлектрических детекторов), чем для обычных детекторов LWIR диапазона, которым для этого потребуется криогенное охлаждение (около 77K). Поэтому не существует определенного надежного ответа, какую тепловизорную систему (LWIR или MWIR диапазона) необходимо использовать. Оба типа тепловизионных систем имеют свои преимущества и свои недостатки.

Поколения тепловизионных систем

В основном тепловизионные системы обычно делятся на три поколения. Тепловизионные сканеры построены с использованием дискретных детекторов, простых не мультиплексированных фотопроводящих линейных массивов (обычно это PbSe, InSb или HgCdTe), число элементов которых не превышает одной сотни или детекторов SPRITE, которые являются тепловизионными камерами первого поколения. Такие тепловизионные камеры первого поколения обычно работают в спектральном диапазоне от 8 мкм до 12 мкм и используют оптику с диафрагмой F/2 или F/4, характеризуемые разрешением температуры коэффициента NETD (эквивалентной шуму разности температур) около 0,2К. Эти камеры первого поколения впервые появились для военных целей в 1970 годах, в 1980 годах их было выпушено достаточно большое количество. В настоящее время тысячи этих систем по-прежнему находятся в военной службе и запасные части для обеспечения их безаварийной работы будут ещё доступны в течение многих лет. Американский модуль на основе HgCdTe, которые используют массивы с 60, 120 или 180 фотопроводящих элементов и являются примером тепловизионной камеры первого поколения.

Тепловизорная система первого поколенияТепловизорные системы первого поколения
Пример тепловизионной камеры первого поколения LORIS производства FLIR Inc.

Тепловизионные сканеры построенные с использованием линейных или плоских (2D) матриц фокальной плоскости (FPA) элементов с числом элементов выше 100 но не более 10 000 являются тепловизионными системами второго поколения. Разрешение температуры коэффициента NETD (эквивалентное шуму разность температур) улучшено и составляет около 0,1К. Также системы второго поколения характеризуются меньшим весом, более компактными размерами и улучшенной надежностью. В середине 1980 годов большинство выпускаемых систем второго поколения использовалось для военных целей. В настоящее время эти системы наиболее распространенные среди тепловизионных систем, используемых в военных целях. Новая версия этих FPA конструктивно состоит в виде единого чипа, с полностью интегрированной электроникой считывания, которые являются более привлекательным решением для использования их в обнаружительных тепловизионных систем наблюдения. Такие тепловизионные камеры с улучшенными линейными FPA часто называют поколением 2+. Разрешение температуры коэффициента NETD (эквивалентное шуму разность температур) улучшена до уровня около 0,05K. Часто такие тепловизионные системы поколения 2+  имеют детектор HgCdTe с многоматричным массивом размером 288х4, изготавливаемым компанией Sofradir как в диапазоне спектра от 3 мкм до 5мкм, так и в диапазоне от 8 мкм до 10,5 мкм и имеющих обработку сигнала в области фокальной плоскости (интегрирование фототока, скимминг, разбиение на разделы, функция TDI (интегрирование с временной задержкой), предусиление на выходе и некоторые другие).

Тепловизионные системы третьего поколения - это не сканирующие тепловизионные камеры, построенные с использованием детекторов 2D-массива (охлаждаемый FPA на основе детекторов, производимых по технологии InSb, HgCdTe, QWIP или неохлаждаемый FPA на основе микроболометра или пироэлектрической / сегнетоэлектрической технологии), имеющие не менее 106 элементов в фокальной плоскости. Эти просматриваемые массивы сканируются электроникой с использованием цепей, интегрированных в массивы. Эти считывающие интегральные схемы (ROIC) включают в себя, например: отмену выбора пикселей, антибликовое покрытие на каждом пикселе, формирование подкадра, выходные предусилители и некоторые другие функции. Оптомеханический сканер в данном случае уже не требуется и единственной задачей оптики в тепловизорной системе является проведение фокусировки ИК-изображения на матрице её чувствительного элемента.

Тепловизорные системы второго поколения
Пример тепловизионной системы Sophie второго поколения производства Thales Optronique.

Теловизорные системы третьего поколения
Пример тепловизионной системы Catherine XP третьего поколения производства Thales Optronique.

Тепловизионные системы третьего поколения были предложены с самом начале 1990 годов, для конкуренции с системами поколения 2+. Во-первых, они были предложены как охлаждаемые MWIR системы (с использованием технологий InSb или HgCdTe), чувствительные к атмосферным воздействиям в диапазоне от 3 мкм до 5 мкм, позволяющие их использовать в большинстве географических условий и заменить тепловизионные системы LWIR, которые ранее были более предпочтительны. Охлаждаемые тепловизионные камеры LWIR диапазона третьего поколения на основе технологии QWIP стали коммерчески доступны в конце 1990 годов. Почти в тоже самое время неохлаждаемые тепловизионные камеры на основе микроболометра и пироэлектрической/сегнетоэлектрической технологии стали полностью коммерчески доступными.

Качество изображения, генерируемого тепловизионными системами с неохлаждаемыми детекторами уступает качеству изображения, генерируемого тепловизорными системами с охлаждаемыми детекторами, но оно достаточно хорошее для использование систем с неохлаждаемыми детекторами в системах работающих с реднем и длинном спектральном диапазоне. Благодаря более низкой стоимости в 2-4 раза, относительно систем с охлаждаемыми детекторами, использование таких тепловизорных систем с неохлаждаемыми детекторами значительно выросло не только в военной, но и в гражданской отрасли.

Параметры тепловизионных камер одного и того же поколения могут значительно различаться. Поэтому не возможно сформировать единую таблицу, которая бы точно сравнивала параметры тепловизорных камер разных поколений. Таблица, приведенная ниже, составлена на основе анализа параметров тепловизионных систем, относящихся к обнаружительным тепловизионным системам наблюдения, которые предлагаются в течение последних 30 лет, но её следует рассматривать как оценку сложной ситуации, распространенной на международном рынке.

Параметры наиболее распространенных тепловизорных камер

Поколение

Примеры тепловизионных систем

Разрешение температуры коэффициента
NETD, К

Разрешение
изображения

Тип
используемого
охлаждения

Масса,
кг

1

60 или 120 пикселей CMT

 8 или 14 пикселей CMTSPRITE

0,2

250х190

- жидкий азот

- Джоуля Томсона

- Стирлинга

более 20

2

94х4 пикселей CMTOphelios

 288х4 пикселей CMTSynergy, Catherine, Sophie, Iris

0,1

640х288

- Джоуля Томсона

- Стирлинга

более 4

3

320х240 HgCdTe MWIR

(Opal, Spike, Matiz)

 320х240 QWIP LWIR

(Thermovision 2000, Catherine

QWIP)

0,05

320х240

 

640х480
(с микро сканированием)

Стирлинга

более 2

640х512 HgCdTe MWIR

( High Definition POD)

640х512

Стирлинга

320х240 сегнетоэлектрической (Lion)

320х240 микроболометр (Elvir)

0,15-0,3

320х240

неохлаждаемые

Тепловизорные системы третьего поколения 

Пример тепловизионной системы ELVIR третьего поколения с неохлаждаемым детектором производства Thales Angenieus.

Как Вы можете видеть в таблице выше тепловизионные системы второго поколения характеризуются значительно лучшим тепловым и пространственным разрешением, относительно тепловизорных камер первого поколения. Это означает что качество генерируемого теплового изображения и чувствительность у тепловизионных систем первого поколения значительно хуже. Однако при рассмотрении тепловизионных камер второго и третьего поколения с охлаждаемыми детекторами ситуация не столь однозначна. Тепловая чувствительность тепловизионных систем третьего поколения с охлаждаемым детектором обычно незначительно выше, теплового разрешения тепловизионных систем второго поколения. Однако разрешение генерируемого изображения современными тепловизионными системами второго поколения выше разрешения генерируемого изображения тепловизорными системами третьего поколения с неохлаждаемыми сенсорами 320х240 пикселей FPA, особенно в горизонтальной плоскости. Эта "неполноценность" тепловизионных систем третьего поколения может быть легко устранена с использованием технологии микросканирования, позволяющая улучшить разрешение изображения в горизонтальной и вертикальной плоскости до двух раз. Однако метод микросканирования имеет и свои недостатки, заключающиеся в более высоких издержках в производстве, а также уменьшение надежности. Низкое качество изображения, генерируемое распространенными тепловизионными системами третьего поколения по сравнению с тепловизионными камерами второго поколения, может быть устранено при использовании детектора размером 640х512 пикселей FPA или более.

Поколение тепловизионной системы строго говоря не связано с качеством генерируемого изображения, поколение тепловизионной системы связано с габаритными размерами, массой, производственными затратами и надежностью тепловизионной системы. Поколение тепловизионной системы указывает на потенциал модуля детектора, но не описывают качество тепловизионной камеры. Для правильной оценки тепловизионной системы не достаточно оценить только качество генерируемого изображения, влияющего на возможности обнаружения, распознавания и диапазонов идентификации, но также необходимо определить другие параметры тепловизионной системы, такие как масса, габаритные размеры, устойчивость к суровым атмосферным условиям, а также удобство использования ею. В настоящее время на международном рынке все чаще встречаются тепловизионные системы с интегрированными в них дополнительными модулями, такими как GPS модуль, лазерный дальномер, гониометр, ТВ камера, работающая в дневных условиях и лазерная указка. Использование таких дополнительных модулей значительно увеличивают возможности тепловизионной камеры. Проведение оценки и сравнения тепловизионных систем является довольно сложной и рискованной задачей, решение которой требует учета ряда факторов, которые варьируются в зависимости от нужд конечного пользователя.

Тепловизорные системы третьего поколения
Пример тепловизионной системы SophieMFс интегрированными лазерным дальномером, гениометром, ТВ камерой видимого диапазона производства Thales Optronique.

Детекторы 1 поколения, 2 поколения и 3 поколения, используемые в тепловизионных системах, требуют принудительного охлаждения, обычно до температуры, равной 77 К. Тепловизионные системы первого поколения охлаждались с использованием охладителей дьюара. Охладитель дьюара является «вакуумной бутылкой», заполненной хладагентом. В качестве хладагента могут использоваться различные сжиженные газы. Однако наибольшее распространение в сосудах дьюара получил сжиженный азот. Криогенное охлаждение характеризуется несколькими существенными недостатками, такими как необходимость обеспечения источником подачи сжиженного азота, ограничение по времени работы сосуда дьюара после его заполнения и необходимость сохранения строго горизонтального положения тепловизорной системы. Поэтому в более поздних тепловизорных системах чаще используются охладители Стирлинга и реже охладители Джоуля-Томсона.

Охладитель Стирлинга является холодильником закрытого типа и не имеющего клапанов, вместо них он имеет регенератор. Регенератор представляет из себя трубку, выполненную из пористого материала с низкой теплопроводностью, позволяющая поддерживать градиент температуры и высокую теплоемкость, что позволяет ей работать в качестве эффективного теплообъемника. В основном охладители Стирлинга работают с герметичным зарядом гелия, который механически сжимается, а затем расширяется около охлаждаемого сосуда дьюара. Это расширение гелия охлаждает детектор, а гелий затем «рециркулируется» через компрессор охладителя.

Охладители Стирлинга позволяют охлаждать детектор тепловизорной системы до требуемой температуры, обычно через 3-5 минут после его включения. Такие типы охладителей Стирлинга требуют периодической подзарядки и обслуживания у его производителя с требуемой периодичностью, обычно составляющей от 1000 до 10000 часов. Размер и масса этих охладителей зависят от требуемой мощности охлаждения. Мощности от 0,2 до 0,6 Вт обычно достаточно для охлаждения небольшого одиночного детектора и в несколько раз выше необходимой для охлаждения детектора состоящего из массива FPA.

Охладитель Джоуля Томсона - это охладитель, открытого цикла, который преобразует сжатый газ (обычно азот, аргон или СО2) в криогенный сжиженный газ. Газ под высоким давлением охлаждается за счет его расширения на дроссельном клапане, протекая обратно через противотоковый теплообменник и обдувает поступающий газ до тех пор, пока этот газ не будет сжижен при выходе из дроссельной заслонки. Поскольку охладители Джоуля Томсона требуют для своей работы подачи сжатого газа, они редко используются в тепловизорных камерах. Эти охладители в основном используются в ИК системах наведения, где требуемое время работы относительно маленькое.

Оба типа охладителей (Стирлинга и Джоуля Томсона) являются достаточно дорогостоящими компонентами, стоимость который составляет значительную часть стоимости всей тепловизионной системы. Разработка и внедрение нового неохлаждаемого детектора FPA в основе которого находиться микроболометр и пироэлектрическая/сегнетоэлектрическая технология позволила отказаться от дорогостоящей части тепловизионной системы - её охлаждения, что позволило значительно удешевить стоимость всей тепловизионной системы. Однако необходимо обратить внимание, что для так называемых неохлаждаемых детекторов FPA требуется стабилизация температуры, в качестве которых обычно используются термоэлектрические охладители в охлаждаемых тепловизионных камерах. Термоэлектрические охладители при своей работе используют так называемый эффект Пельтье, который позволяет генерировать изменение температуры с использованием потоков тока в схеме, состоящей из двух разнородный проводников. Большим недостатком термоэлектрических охладителей является их неспособность охлаждать детекторы до очень низких температур, достигаемая разность температур не может быть больше -50...-70°С относительно температуры окружающей среды. Однако их низкая стоимость, относительно дорогих охладителей Стирлинга и Джоуля Томсона, является весомым аргументов для их выбора.

Помимо тепловизионных систем MWIR и LWIR диапазона, встречаются также тепловизионные системы SWIR диапазона, работающего в спектральном диапазоне от 1 мкм до 3 мкм. Существует мнение, являются ли камеры SWIR диапазона тепловизионными системами, так как в рабочем спектральном диапазоне отраженное излучение доминирует над излучением, излучаемым от объектов наблюдаемого пейзажа с температурой в диапазоне примерно до 100°С. Однако эти камеры SWIR диапазона относят к группе тепловизионных систем из-за их очень схожей конструкции с тепловизионными системами MWIR и LWIR диапазона.

В настоящее время тепловизионные системы SWIR являются лишь незначительной группой тепловизионных систем. SWIR камеры стали коммерчески доступны на международном рынке не более 10 лет. Эта ситуация возникла из-за того, что тепловизионные системы SWIR диапазона не были интересны для их использования в военных и гражданских целях на протяжении многих десятилетий. Из-за наличия преобладающего испускаемого теплового излучения и атмосферных окон, военные службы были в основном заинтересованы в использовании тепловизионных камер диапазона MWIRи LWIR, а гражданские службы были заинтересованы в использовании камер видимого и видимого в ближней инфракрасной области из-за диапазона чувствительности человеческого зрения и хорошо развитой кремниевой технологии.

Отсутствие значительного интереса от конечного пользователя создало ситуацию, при которой до конца 90 годов развитие технологии производства доступных матриц детектора для SWIR диапазона не получило. Сейчас при производстве матриц детектора SWIR камер используют технологию InGaAs, позволяющую более широко использовать тепловизорные системы SWIR. Камеры диапазона SWIR набирают популярность на рынке устройств наблюдения за счет более высокого разрешения генерируемого изображения, чем камерами MWIRи LWIR диапазона, более высокой производительности при ограниченных условиях видимости, в отличии от телевизионных камер основанных на технологии CCDи CMOS. Также тепловизионные системы SWIR диапазона оказались более востребованные в телекоммуникационном секторе, позволяющим точно соединять оптическое волокно, работающее на длине волны 1,53 мкм; в музеях для проведения процедуры рефлектографии картин.

Развитие технологии

Тепловизионные системы генерирования теплового изображения являются одной из тех технологий, которая является первостепенной для её развития и использования в военных целях и целях по обеспечению безопасности. Также тепловая визуализация нашла свое применение и в гражданском секторе. Это послужило толчком для развития новых и улучшения уже существующих технологий по изготовлению этих тепловизионных систем.

Теоретически можно выделить несколько направлений в тепловизионной технологии:

1. Тепловизионные системы низкой стоимости низкого и среднего разрешения;

2. Тепловизионные системы высокого разрешения и улучшенными возможностями по их использованию в системах наблюдения;

3. Двухдиапазонные тепловизионные системы;

4. Многосенсорные системы

Технология неохлаждаемого детектора в тепловизионных системах наиболее быстро развивалась в последнее десятилетие. Параметры неохлаждаемых детекторов улучшились настолько, что в настоящее время они доминируют на рынке тепловизионных систем наблюдения на коротких расстояниях как в военных так и в гражданских целях. Наиболее критическим фактором для этого рынка является конечная стоимость тепловизионной системы. Поэтому сейчас все усилия направлены на снижение производственных затрат, но в тоже время при сохранении и даже улучшении надежности работы и качества получаемого теплового изображения. Наиболее важные области неохлаждаемых детекторов это: инфракрасный фокус и инфракрасная оптика.

Наиболее продвинутые неохлаждаемые детекторы тепловизионных систем позволяют достичь разрешения генерируемого изображения 680x480 пикселей и востребованы в основном в более требовательной военной области. Тепловизионные системы с неохлаждаемыми детекторами имеющие разрешение 320х240 пикселей и как правило предназначены для их использования в общих системах наблюдения и использования их в радиометрических целях (системах безопасности, автомобильной промышленности, бесконтактного измерения температуры и т.д.). Тепловизионные системы с неохлаждаемыми детекторами имеющие разрешение 160х120 пикселей или ниже предназначены для их массового использования в недорогих системах по обнаружению несанкционированного проникновения на контролируемый объект или в качестве бесконтактных термометров.

В последнее время на технологию производства охлаждаемых детекторов тепловизионных систем влияет технология производства неохлаждаемых детекторов. Это происходит из-за необходимости использования более дорогого модуля охлаждения, которая значительно влияет на конечную стоимость охлаждаемых детекторов. Именно поэтому производители охлаждаемых детекторов ориентируются на рынок тепловизионных систем, работающих в диапазоне MWIR и LWIR и используемых в системах наблюдения или в устройствах, требующих наблюдение в динамики за быстроменяющимся пейзажем. Работы ведутся по четырем направлениям:

  •     Первое, снижение затрат на изготовление тепловизионных систем с охлаждаемыми детекторами второго и третьего поколения, имеющих среднее разрешение (до 640х480 пикселей);
  •    Второе, ведется разработка тепловизионных систем более высокого разрешения и имеющих более высокое качество генерируемого теплового изображения, которое сопоставимо с качеством изображения, предлагаемого тепловизионными системами высокого разрешения (HighDefinition) с минимально используемым разрешением 1280х720 пикселей);
  •    Третье, развитие многополосных охлаждаемых детекторов тепловизионных систем, способных использовать спектральное явления в качестве эффективного инструмента для использования их в системах наблюдения и системах по измерению;
  •    Четвертое, разработка поляризационно-чувствительной тепловизионной системы, позволяющей значительно улучшить возможности технологии охлаждаемых детекторов.

Еще более заметная тенденция появилась в области объединения тепловизионных систем с другими системами генерирования изображения и системами не с связанными с генерированием изображения. Такое объединение позволяет считать объединенные системы многосенсорными, обычно включающие в себя: тепловизионные системы, телевизионные камеры видимого диапазона, лазерные дальномеры и системы целеуказания, и которые долгое время использовались в авиапромышленности в военных целях. Современные многосенсорные системы, используемые в авиапромышленности, состоят из большего числа разнообразных датчиков, таких как: обычно двух тепловизионных систем различного (широкого и узкого) поля зрения, широкоугольной цветной камеры высокого разрешения,цветной камеры высокого разрешения с сверх узким полем зрения, телевизионной камеры с узким уровнем освещенности (LLLTV), лазерного дальномера, лазерной указки, лазерного целеуказателя и лазерной подсветки. Также в настоящее время почти все переносные тепловизорные системы оснащаются дополнительными модулями, такими как: модуль GPS, лазерный дальномер,  гониометр, телевизионная камера видимого диапазона и лазерная указка. В некоторых авиационных, морских или наземных устройствах тепловизионные системы интегрированы с обычными радиоволновыми радарами или радарами, работающими в миллиметровом диапазоне. В любом случае такая интеграция тепловизорных систем значительно увеличивает возможности системы в целом.

Ознакомиться с полным каталогом оборудования

 

оборудование для тестирования электронно-оптических систем наблюдения

 

Для консультации связывайтесь с нашими специалистами по телефону 8(499) 75-096-75 или отправляйте запрос на  электронную почту  sales@rospribor.com