夜视系统是如何工作的

由:杰夫泰森
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美国海军使用夜视镜在搜索操作在伊拉克安巴尔省的凌晨。
约翰摩尔/盖蒂图片社

首先你可能想当你看到这句话夜视是个间谍或动作电影你看过,其中有人带一双夜视镜发现别人在一个黑暗的建筑在一个没有月亮的夜晚。你可能想知道“做这些事情真的有效吗?你能看到在黑暗中吗?”

答案绝对是肯定的。用适当的夜视设备,你可以看到一个人站在200码(183米)在一个没有月亮的,多云的夜晚!夜视可以工作在两个非常不同的方式,这取决于所使用的技术。乐动-软件

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  • 图像增强——这是通过收集微量的光线,包括较低的部分的红外光谱,这存在,但可能是听不清我们的眼睛,和放大它,我们可以很容易地观察图像。乐动体育网站5.0
  • 热成像——这种技术操乐动-软件作通过捕获上部的红外光谱,以热的形式散发出来的对象而不是简单地反映了光。热的物体,如温暖的身体,发出的光比等冷物体树木或建筑物。

在本文中,您将了解的两个主要的夜视技术。乐动-软件我们还将讨论各种类型的夜视设备和应用程序。但首先,让我们来谈谈红外线。

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红外线

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红外线是一种小型光谱的一部分。

为了理解夜视,重要的是要了解光。在光波的能量与波长:较短的波长有更高的能量。可见光,紫色最能量,和红色的。乐动体育网站5.0只是在可见光谱红外光谱。

红外线可以分为三类:

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  • 近红外(近红外线)——接近可见光、近红外线波长范围从0.7到1.3微米,或70.0/1万亿一米的1300/1000000000。
  • 中红外不仅不仅(中)——中波长范围从1.3到3微米。不仅近红外线、中所使用的各种电子设备,包括遥控器
  • 热红外(thermal-IR)——占据最大的红外光谱的一部分,thermal-IR波长范围从3微米到30微米。

thermal-IR之间的关键区别,另外两个是thermal-IR发出由一个对象,而不是反映了了它。物体发出的红外线光,因为所发生的原子的水平。

原子

原子不断运动。他们不断震动,移动和旋转。甚至原子构成的椅子,我们坐在移动。固体实际上是在运动!原子可以在不同的州。换句话说,他们可以有不同的能量。如果我们将大量的能量应用到一个原子,它可以离开所谓的基态能级,搬到一个兴奋的水平。激励的水平取决于应用于原子的能量通过热、光或电。

一个原子由一个(包含质子中子)和一个电子云。认为这个云的电子绕原子核在许多不同轨道。虽然更多的现代观点的原子不描述离散轨道电子,它可能是有用的去想这些不同能级的原子轨道。换句话说,如果我们应用一些热原子,我们可能期望,一些电子在低能级轨道会过渡到高能级轨道,离原子核更远。

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一个原子有一个原子核和电子的云。

一旦电子移动到的高能轨道,最终要回到基态。当它时,它释放其能量光子——一个粒子的光。你看到原子释放能量的光子。例如,当一个加热元件烤面包机亮红色,红色是由原子兴奋通过加热,释放光子。一个受激发的电子能量比轻松电子,正如电子吸收一定数量的能量达到这兴奋水平,它可以释放这种能量回到基态。乐动体育网站5.0这种能量以光子的形式发出(光能)。光子发射特定波长(颜色),取决于电子的状态,当光子的能量释放。

任何活着的使用能源,所以做许多无生命的物品如发动机和火箭。乐动体育网站5.0能源消耗产生的热量。反过来,热使物体原子发射光子的热红外光谱。物体的温度越高,越短的波长红外光子释放。的对象很热甚至会开始发出光子在可见光谱,发光的红色,然后移动到橙色,黄色,蓝色,最终白色。一定要阅读灯泡的工作原理,激光的工作原理以及光适合更多详细信息和光子发射。

在夜视,热成像利用红外发射。在下一节中,我们将看到它是如何工作的。

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热成像

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热成像系统的基本组件
图片由红外线,Inc。

热成像的工作原理:

  1. 一个特殊的镜头聚焦中的所有物体发出的红外线。
  2. 聚焦的光线是扫描的相控阵红外探测器的元素。探测器元素创建一个非常详细的温度模式称为热法。只需要三十分之一秒的探测器阵列获取温度信息,使热法。这些信息是来自几千探测器阵列的领域的观点。
  3. 热法由探测器元素翻译成电冲动。
  4. 冲动是送到信号处理单元、电路板与专用芯片,将信息从元素转换为数据显示。乐动体育网站5.0
  5. 信号处理单元发送的信息显示,它表现为各种各样的颜色取决于红外发射的强度。结合所有的冲动从所有的元素创建图像。
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很容易看到白天的一切……
图片由红外线,Inc。
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…但在晚上,你可以看到非常少。
图片由红外线,Inc。
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热成像再次让你看到。
图片由红外线,Inc。

类型的热成像设备

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大多数热成像设备扫描的速度每秒30次。他们能感觉到温度从4华氏度(-20摄氏度)到3600 F (2000 C),并能正常检测温度变化约为0.4度(0.2摄氏度)。乐动体育网站5.0

通常有两种类型的热成像设备:

  • Un-cooled——这是最常见的一种热成像设备。红外探测器的元素被包含在一个单元中,在室温下操作。这种类型的系统是完全安静,并立即激活乐动体育网站5.0电池在构建的。
  • 低温冷却——更昂贵和更容易损害从崎岖的使用,这些系统有一个密封的容器内的元素,冷却到低于32 F (0 C)。这样的一个系统的优点是令人难以置信的分辨率和灵敏度,结果从冷却的元素。低温冷却系统可以“看到”不同,小如0.2华氏度(0.1摄氏度)从超过1000英尺(300米),这是足以告诉如果一个人拿着枪在这段距离!

虽然热成像的检测人或工作近乎绝对的黑暗中,大多数夜视设备使用图像增强技术。乐动-软件

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图像增强

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影像增强管改变光子和电子。

图像增强技术是大多数人认为当你谈论夜乐动-软件视。事实上,通常被称为图像增强系统夜视设备(nvd)。nvd依赖于一个特殊的管,叫一个图像增强器管、收集和放大红外和可见光。

图像增强是如何工作的:

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  1. 传统的透镜,叫做物镜,捕捉环境光和一些近红外光。
  2. 聚集光发送到图像增强器管。在大多数nvd,图像增强器的电源管接收权力从两个N-Cell或两个“AA”电池。管输出电压高,5000伏,影像管组件。乐动体育网站5.0
  3. 影像增强管的光电阴极,用于将光能量的光子转换成电子。
  4. 随着电子通过管,电子从原子中释放管相似,原始的电子数乘以上万通过使用一个因素微通道板(MCP)管。MCP是一个微小的玻璃盘,数以百万计的微小孔(对于),使用光纤技术乐动-软件。MCP是包含在真空和金属电极两侧的盘。每个通道宽约45倍的时间比,这是一个电子倍增器。乐动体育网站5.0当电子从阴极照片MCP的第一电极,他们被加速到5000 v的玻璃巩膜破裂两电极之间的发送。电子通过巩膜,导致成千上万的其他电子被释放在每个通道使用这一过程被称为级联二次发射。基本上,原电子碰撞的频道,激动人心的原子和导致其他电子被释放。这些新电子还与其他原子发生碰撞,产生连锁反应,导致成千上万的电子离开只有少数进入的通道。一个有趣的事实是,对于在MCP创建一个轻微的角度(约5度到8度偏差)鼓励电子碰撞和减少离子和直射光反馈荧光粉在输出端。
  5. 最后的影像增强管,电子屏幕上涂上荧光粉。这些电子维护自己的立场与他们通过的通道,它提供了一个完美的形象因为电子留在相同的一致性与原始光子。电子的能量导致荧光粉达成激发态和释放光子。这些荧光粉创建屏幕上的绿色形象来描述夜视。
  6. 绿色磷光图像是通过另一个角度看,所谓的接目镜,它允许您放大和焦点的图像。NVD可能连接到电子显示器,如监控,或者图像可能被直接透过接目镜。

一代又一代

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nvd进来各种各样的风格,包括那些可以安装摄像头。

nvd已经存在了超过40年。他们分类一代。每个重大NVD技术建立新一代的变化。乐动-软件

  • 第0代——原始夜视系统由美国军队和在第二次世界大战和使用朝鲜战争,这些nvd使用主动红外。这意味着一个投影单元,称为一个红外照明器,NVD相连。单位工程一束近红外光,类似于一个正常的手电筒的光束。肉眼看不见,这束反射对象和回弹,NVD的镜头。这些系统使用一个阳极与阴极加速电子。这种方法的问题是,电子的加速扭曲的形象,极大地降低了生活管。这种技术的另一个主要问题在最初的军事用途是它被敌对国家迅速复制,乐动-软件使敌人士兵使用自己的nvd看到的红外光束投射装置。
  • 第一代——下一代nvd离开了主动红外,使用被动红外代替。曾经被称为星光由美国军队,这些nvd使用环境光提供的月亮和星星,以增加正常数量的红外环境中反映出来。这意味着他们不需要预计红外线的来源。这也意味着他们不工作很好多云或没有月亮的夜晚。第一代nvd使用相同的影像增强管技术为第0代,阴极和阳极,所以图像失真和短管生活仍然是一个问题。乐动-软件
  • 一代2——重大改进图像增强器管导致第2代nvd。他们提供在第一代设备分辨率和性能改善,并且更加可靠。乐动体育网站5.0一代2中的最大涨幅是能够看到在极低光条件下,如一个没有月亮的夜晚。这种敏感性的增加是由于微通道的图像增强器管板。自从MCP实际上增加了电子的数量而不是原始的加速,大大减少图像扭曲和比早期nvd。
  • 一代3代3是目前由美国军方使用。尽管没有实质性改变底层技术世代2,这些nvd有更好的分辨率和灵敏度。乐动-软件这是因为照片阴极是由使用砷化镓,这是非常有效地将光子转换成电子。此外,MCP是涂有离子屏障,管的使用寿命大幅增加。
  • 代4-什么是通常被称为一代4或“实现战略和封闭的”技术显示显著的整体改善低收入和高层次的光环境。乐动-软件离子的清除障碍的MCP一代3中添加技术减少了背景噪声,从而提高信噪比。乐动-软件去除离子的电影实际上允许更多的电子到达放大阶段,这样大大减少图像扭曲和光明。添加一个自动封闭的供电系统允许光电阴极电压开关迅速,从而使NVD应对波动瞬间照明条件。这种能力是一个关键的进展NVD系统,它允许NVD用户快速从标签移动到光线从光线(或标签)环境没有任何停止的影响。例如,考虑无处不在的电影场景使用夜视镜一个代理是“看不见的”当有人打开一盏灯附近。新,封闭的动力特性,照明的变化不会有相同的影响;改进NVD照明变化立即响应。

许多所谓的“讨价还价”夜视范围使用第0代或第一代技术,而且可能是令人失望的,如果你期望的敏感性设备由专业人员使用。乐动-软件乐动体育网站5.0第二代、第三代和第四代nvd通常是昂贵的购买,但他们会持续如果妥善照顾。此外,任乐动体育网站5.0何NVD可以受益于使用一个红外照明器非常黑暗的地方几乎没有环境光收集。

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一个很酷的事要注意的是,每一个图像增强器管是经过严格的测试,看它是否满足军事需求出发的。管被归类为美国军用。管无法满足军事需求甚至被归类为一个类别全路径名

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夜视设备和应用程序

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一名男子展示了夜视镜在“构建一个安全的世界大会”在伦敦。
卡尔DE SOUZA /法新社/盖蒂图片

夜视设备可以分为三大类:

  • 作用域——通常手持或安装在武器上,范围单眼(一个目镜)。由于范围手持,不戴护目镜,他们是好当你想要得到一个更好的看一个特定的对象,然后恢复正常观看的条件。
  • 护目镜——虽然护目镜可以手持,他们通常戴在头上。眼镜是双筒望远镜(两个目镜),可能有一个单透镜或立体镜头,根据模型。眼镜非常适合经常查看,如移动在一个黑暗的建筑。
  • 相机- - - - - -相机夜视技术可以发送图片乐动-软件监控显示或一个录像机记录。当夜视能力需要一个永久的位置,比如建筑或直升机作为设备的一部分,相机使用。许多新摄像机有夜视的建造。

应用程序

对夜视常见应用程序包括:

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  • 军事
  • 执法
  • 狩猎
  • 观察野生动物
  • 监测
  • 安全
  • 导航
  • 从中发现
  • 娱乐

夜视的最初目的是晚上来定位敌方目标。它仍然是广泛使用的军事目的,以及导航、监测和定位。乐动体育网站5.0警察和保安经常使用热成像和图像增强技术,特别是对于监测。乐动-软件猎人和自然爱好者使用nvd机动晚上穿过树林。

侦探和私家侦探使用夜视看他们被分配的人跟踪。很多企业永久性安装摄像头配备夜视监控环境。

一个很神奇的热成像的能力在于它揭示了是否已经被一片区域,它可以显示,地上已经挖出埋什么东西,即使没有肉眼明显的迹象。执法部门使用这个发现物品已经被罪犯,包括金钱,药物和身体。此外,最近的变化等领域可以看到墙壁使用热成像,在很多情况下,提供了重要线索。

许多人开始发现独特的世界,黑暗降临后可以找到。如果你露营或打猎很多,很可能夜视设备可以对你有用,一定要为你的需要得到正确的类型。

在夜视和相关主题的更多信息,请查看下一页的链接。

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夜视系统常见问题解答

夜视镜在完全黑暗的工作吗?
夜视镜热能,在完全黑暗的环境里工作,因为他们可以注册不同来源的热能在相机。
你能得到一个夜视摄像头在你的电话吗?
有一个android应用程序的夜视摄像头,可以显著提高晚上拍照的经验从你的电话。
夜视望远镜能看多远?
夜视望远镜的观察范围是一个重要的考虑而购买。大部分望远镜可以看到800英尺远,给好的输出范围内。
在加拿大夜视镜合法吗?
创1和2夜视镜,单眼和步枪瞄准镜在加拿大都是合法的。
是人类的夜视多好?
人类是周日。因此,白天我们的愿景是不可思议的,而我们的愿景在夜间可没这么好。一些夜间活动的动物可以看到比人类更好的晚上。
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