军事高技术-夜视

1、第五节第五节军用夜视技术军用夜视技术 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！？热成像热成像夜视仪夜视仪的发展的发展与应用与应用微光夜视仪微光夜视仪的发展与应用的发展与应用主动式主

2、动式红外夜视红外夜视仪仪的的发展与应用发展与应用概概 述述军军 用用夜视技术夜视技术一、概述一、概述 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。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。夜视指夜间隐蔽观察。（一）人眼的视觉原理和影响夜间视觉的主要原因视网膜有两种细胞：（1）视锥细胞的作用： 感光； 辨色； 强光下起作用(彩色）。（2）视杆细胞的作用： 感光； 不能辨色； 弱光下（ 0.01-1000勒克斯）起作用（黑白）。微光下（照度-273-273（O O0 0K K），都会），都会不断向四周辐射红外线。向

3、四周辐射红外线。 红外辐射的波长和频率，取决于发射红外辐射的波长和频率，取决于发射源的温度。源的温度。 t t0 0 f f 红外辐射的波长和频率，取决于发射源的温度。温度越高辐射波的波长就越短。据此研制观察某种目标的热成像设备。物体热辐射光谱示意图（二）红外反射特性（二）红外反射特性 当不同波长红外线照射同一目标时，当不同波长红外线照射同一目标时，有的反射多，吸收少；有的相反。有的反射多，吸收少；有的相反。 当同一波长红外线照射不同目标时，当同一波长红外线照射不同目标时，反射和吸收情况也各不相同。反射和吸收情况也各不相同。 这就为使用夜视仪器进行夜间观察和这就为使用夜视仪器进行夜间观察和瞄准

4、提供了可能。瞄准提供了可能。（二）夜视技术的基本原理 夜天光（微光） 放大 红外光 转换成可见光总之，光电光。（1）把目标）把目标辐射辐射或或反射反射的红外线转变成的红外线转变成人眼可以观察到的可见光；人眼可以观察到的可见光；（2）将微光增强到足以看清目标图像。）将微光增强到足以看清目标图像。主动式红外夜视仪微光夜视仪微光电视红外热像仪红外电视微光夜视热像仪主动式被动式军用夜视器材(工作方式)(工作波段)（三）夜视器材的分类表表5-1改改二、军用夜视仪二、军用夜视仪军事高技术综述军事高技术综述军用夜视仪军用夜视仪de发展发展（一）主动式红外夜视仪1、发展概况 1940年代红外夜视仪 “二战”后

5、期实战（德、美） 至1960年代末期统治地位 产生标志:1934年霍尔斯特红外变像管核心技术产生标志1934年霍尔斯特近贴式红外变像管2、主动式红外夜视仪组成与工作原理与工作原理组成（1）红外变像管（实现光-电-光转换）；（2）红外探照灯；（3）光学系统（物、目镜）；（4）电源。主动式红外夜视仪结构图5-38红外滤光片主动式红外夜视仪工作原理：主动式红外夜视仪工作原理：它利用仪器本身的红外光源它利用仪器本身的红外光源（光源波长一般为（光源波长一般为0.760.761.21.2微米）微米）主动向外发射红外线，然后再主动向外发射红外线，然后再接收接收目标目标反射反射的红外线转变成人眼可以观察到的可

6、见光的红外线转变成人眼可以观察到的可见光。 3、主动红外夜视仪在军事上的应用 用途 红外探照灯功率 作用距离 车辆驾驶 10瓦 50200米步机枪夜瞄 30瓦 100300米观察 200瓦 4001000米坦克瞄准 500瓦 8003000米表5-2主动红外夜视仪主动红外夜视仪-机枪瞄准具机枪瞄准具军事高技术综述军事高技术综述主动红外夜视仪在军事上的应用特点1、作用距离与所配备的红外探照灯功率大小成正比，受天气影响小。2、主动探照、成像清晰，适用于夜间观察和驾驶。在接通电源但不开启红外探照灯的情况下，可用来探测敌红外光源，搜索敌正在工作的主动红外夜视器材。探测距离=观测距离X3。3、具有一定识

7、别揭示伪装的能力。 4、造价较低。不需制冷，在常温下工作。作战双方作战双方参战坦克参战坦克战损坦克战损坦克战损率战损率阿阿 方方3800辆辆2100辆辆55%以色列以色列1700辆辆1000辆辆59%第四次中东战争中主动红外夜视仪坦克战损严重 弱点2：作用距离近（双程损耗）。1970年代以后逐步被微光夜视仪和红外热成像仪微光夜视仪和红外热成像仪所淘汰主动式红外夜视仪致命弱点：保密性差，易被敌方发现红外光源。先使用者更容易暴露。将将微弱的夜天光微弱的夜天光放大，实现夜间观察放大，实现夜间观察的仪器。的仪器。微光（微光（微弱的微弱的夜天光），是月光、星夜天光），是月光、星光和大气辉光的统称。光和大

8、气辉光的统称。将微光放大、增强几万至十几万倍，将微光放大、增强几万至十几万倍，可实现夜间观察。可实现夜间观察。 （二）微光夜视仪军用微光夜视仪 夜间观察查阅地图、架桥、救护 夜间驾驶坦克、战车、飞机 夜间瞄准各种武器轻武器人 400600米重机枪人 500800米坦克坦克 16002000米微 光 夜 视 仪微光夜视仪中的坦克微光夜视仪微光夜视仪物镜物镜像增强器像增强器目镜目镜光电阴极光电阴极夜天光夜天光工作原理：工作原理： 自然光自然光 像增强器像增强器 看清看清微光夜视仪军事高技术综述军事高技术综述三代微光夜视仪的工作原理和发展1、第一代微光夜视仪（级联式微光夜视仪1960年代）组成：（1

9、）微光光学系统；（2）电源；（3）三级级联式像增强器（又称微光管，多碱光电阴极微光管3级串联，实现光-电-光转换）锑/镁钾钠铯光电阴极、纤维光学面板。2、第二代微光夜视仪（ 1970年代初，微通道板式微光夜视仪） 组成：（1）微光光学系统；（2）装有微通道板的像增强器（中等硬币大小微光管，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图图5-40 第二代微通道板像增强器第二代微光夜视仪第二代微光夜视仪 与第一代的根本区别在于与第一代的根本区别在于微通道板微通道板(MCP) 在像增强器中的应用。在像增强器中的应用。优缺点（与第一代相比）： 优点小而轻，有自动亮度控制功能。 缺

10、点作用距离较近，多在千米以下。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 348 348 137 观察镜 月、 晴 识别 137 137 124国 （二代） 夜，枯草 分清 124 124 58中 82无坐力 地上，远 发现 1000 1000 1000 炮微光瞄准 处有山 识别 600 600 600国 镜（一代） 分清 400 400 400美 炮用微光 星月皆无， 发现 1000 1000 267 瞄准镜 阴夜、乌 识别 400 400 230国 （二代） 云，枯草 分清 267 267 150中

11、 远距离微 地上，远 发现 1100 1100 900 光观察仪 处有山。 识别 900 900 500国 （一代） 分清 400 400 200美国AN/PVS-5A微光夜视眼镜用于夜间驾驶车辆、巡逻、警戒、探测红外光源、驾驶低空直升机等；配上红外光源后还可用于看地面及维修仪器等。该夜视眼镜观察图象清晰，易于佩戴在驾驶员或飞行员的头盔上，现已在美国陆军大量装备。它可在200米内发现人，在136米内识别人，在565米内发现坦克，在395米内识别坦克。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3、第三代微光夜视仪（1980年代，采用具有负电子亲和势采用具有负电子亲和势的光

12、电材料的光电材料砷化镓为光电阴极的微光夜视仪） 高灵敏度小型像增强器它感受光谱宽，除感受可见光，对近红外光（0.76-3m）也很敏感。较第二代作用距离提高1.5倍 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。4、第四代微光夜视仪（ 1990年代末年代末，采用电荷耦合器件的微光夜视仪） 不镀膜微通道板和自动们控电源不镀膜微通道板和自动们控电源 体积缩小、作用距离增大体积缩小、作用距离增大1、电荷耦合器件（CCDCharge Coupled Device）2、优点：（1）体积小，能耗少； （2）抗冲击，寿命长； （3）灵敏度高。q微光夜视仪的优缺点优点

13、隐蔽性好、体积小、重量轻 耗能少（数量最多、应用最广）缺点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； 均为直视式，只能供单人观察。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。 摄取目标和背景的热辐射“图象”的技术。红外热成像仪红外热成像仪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。（三）红外热成像仪（三

14、）红外热成像仪红外线红外线可见光可见光红外热成像技术红外热成像技术工作原理工作原理 依靠接收目标自身各部位之间、目标与依靠接收目标自身各部位之间、目标与背景之间辐射红外线的差异（即温度的高背景之间辐射红外线的差异（即温度的高低），用可见的黑白图像显示出来。低），用可见的黑白图像显示出来。热像仪组成：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）碲镉汞（ 8-14）红外热成像技术的特点红外热成像技术的特点1、 “全被动”观察，隐蔽性好。2、 “全天候”观察。能昼夜工作，能透过烟、雾、雨、雪。3、作用距离远，分辨率高。4、揭露伪装能力强，能在全黑的条件下，发现敌方用草木伪装的目标。5、获取目标的状态信息。刚发射过的枪、炮，工作过的车辆，飞机起飞不久留下的“影子”。6、用途广泛（热成像仪、红外扫瞄仪、红外前视仪等）。 优点：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（舰艇1520 ） ； 空地观察20高度发现地面上的人群和车辆。 对空观察（飞机） 2030 缺点：（1）如目标和背景温差小，造成图象模糊、分辨率低；（2