13 ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Все тепловизоры можно разделить на следующие типы:

- стационарные;

- переносные;

- с охлаждением приемника ИК-излучения (например, на базе КРТ);

- без охлаждения приемника ИК-излучения (например, на базе микроболометра).

По типу структуры приемника:

- в виде матрицы (например, 328х256 пиксела);

- в виде линейки (например, 288х4 пиксела).

По типу сканирования окружающего пространства:

- с механическим сканированием (при этом, обычно применяется приемник в виде линейки);

- без механического сканирования (при этом, обычно применяется приемник в виде одной или нескольких матриц).

Возможности тепловизора:

1) Работа в полной темноте;

2) Регистрация объекта при дожде и снеге.

Примечание. Дальность регистрации объекта при дожде и снеге снижается незначительно, в тумане дальность регистрации объекта падает сильно, поэтому рассматривать тепловизор, как абсолютное средство обнаружения, неправильно.

Недостатки тепловизора:

1) Обычно более низкое разрешение, чем у ПЗС камеры;

2) Огромная цена;

3) Тенденция к деградации матрицы, особенно для охлаждаемых матриц и сложных соединений типа КРТ. Для болометра на основе оксида ванадия дела обстоят лучше, но есть и тут ограничения, время работы около 40 000 часов (4,5 года).

Выбор спектрального диапазона наблюдения:

Выбор спектрального диапазона наблюдения зависит от типа основных целей, которые вы хотите обнаруживать. Если основной целью является боевая техника в рабочем состоянии, то предпочтителен диапазон наблюдения 3-5 мкм, а если основной объект наблюдения человек, то предпочтителен диапазон наблюдения 8-12 мкм.

Выбор класса тепловизора в зависимости от значимости объекта охраны, цели тепловизионного наблюдения и финансовых затрат потребителя:

Наиболее дешевым классом тепловизоров являются тепловизоры на основе неохлаждаемой матрицы, к тому же они обладают достаточным сроком эксплуатации. Они не требуют большого энергопотребления и позволяют изготавливать малогабаритные тепловизоры. Следует только учесть, что параметры по чувствительности у таких тепловизоров наихудшие.

Тепловизоры, устанавливаемые на боевую технику (в основном в качестве тепловизионных прицелов), в абсолютном большинстве выполняются на основе матриц глубокого охлаждения (KPT, InSb, или арсенид галлия (QWIP)) или на основе термоэлектрического охлаждения (PbS). Боевая техника за свой цикл жизни на поле боя не успевает исчерпать рабочий ресурс охлаждаемого тепловизора.

Для объектов охраны особой важности необходимо использовать системы многоспектрального наблюдения, поскольку каждый спектр наблюдения имеет свои достоинства и недостатки.

Например, ультрафиолетовый диапазон наблюдения (УФ) позволяет обнаруживать цели на фоне яркого солнца (в обратном контрасте). Цель не излучает УФ, а солнце в своем спектре содержит данные лучи, и цель выделяется темным контуром на фоне солнца. Данная аналогия приводится как пример достоинств многоспектрального наблюдения. Реально данные приемники используется в работе редко, но если вы хотите защитить объект от легких летательных аппаратов, атакующих со стороны солнца, то данный режим крайне необходим.

Оптический диапазон наблюдения практически всегда включается в комплексную систему наблюдения. Пока наилучшую разрешающую возможность имеет человеческий глаз (конечно, в условиях хорошей освещенности). Человеческий мозг самый универсальный и адаптивный механизм охраны. Правда, человек быстро утомляется и в помощь ему выделяется телевизионная камера, которая имеет в своем арсенале детектор движения. Оптический диапазон наблюдения позволяет использовать дешевые мегапиксельные ТВ - матрицы.

При отсутствии освещенности, при нежелании обнаруживать себя в процессе наблюдения, в тумане, дожде, дыму при оптической дымке используется ИК диапазон наблюдения (желательно не менее, чем в двух спектральных диапазонах 3-5 мкм и 8-12 мкм). Поэтому, использование двухспектральных матриц очень привлекательно (см. матрицы фирмы «Софрадир»).

На практике в многоспкектральных системах обычно используют компоненты в следующих вариациях.

Вариант 1:

- оптический прибор наблюдения (стационарный многократный бинокль, телескоп), наблюдение осуществляется человеческим глазом. Ночью освещение осуществляется прожектором;

- низкоуровневая ТВ-камера, часто с ИК подсветкой;

- тепловизор на диапазон 3-5 мкм или 8-12 мкм.

Вариант 2:

- оптический прибор наблюдения (стационарный многократный бинокль, телескоп), наблюдение осуществляется человеческим глазом. Ночью освещение осуществляется прожектором;

- Электронно-оптический прибор ЭОП с активно-импульсной лазерной подсветкой;

- тепловизор на диапазон 3-5 мкм или 8-12 мкм.

Вариант 3:

- включает в себя вариант 1 или вариант 2 и радиолокационную станцию обнаружения.

Таким образом, выбор средств обнаружения, в том числе и тепловизионных, складывается из множества факторов, которые надо учитывать.

Предложения на рынке тепловизионного наблюдения.

Следует учесть, что ряд отечественных производителей матриц к тепловизорам и тепловизоров предлагает свою продукцию потребителю в достаточно широком ассортименте. Номенклатура продукции соответствует иностранным предложениям.

Анализируя отечественную продукцию, можно отметить, что типовой размер матрицы обычно соответствует 320х240 пикселов, хотя единичные или опытные матрицы могут быть и мегапиксельного формата.

Здесь необходимо отметить, что максимальный формат иностранных матриц, поставляемых в Россию, не превышает 640х480 пикселов, матрицы размеров 1024х1024 пикселов в Россию принципиально не поставляются.

Поэтому, проигрыш отечественных разработчиков по разрешению не больше, чем в 4 раза для матричных приемников. Использование механического сканирования может на порядки увеличить разрешение тепловизора, но при этом снижается надежность конструкции из-за механического привода и уменьшается частота кадров.

Большинство отечественных матриц является матрицами глубокого охлаждения. В этих матрицах используются материалы типа KPT, InSb, или арсенид галлия (QWIP) (сказывается военная родословная таких матриц). Эти матрицы отличаются хорошей чувствительностью, но требуют глубокого охлаждения, моторесурс таких тепловизоров не превышает 7 тыс. часов. При этом, есть ограничения по количеству термоциклов (нагрев матрицы в выключенном состоянии и охлаждение при работе), т.е. желательно, чтобы такой тепловизор работал непрерывно. (Все вышесказанное про матрицы глубокого охлаждения справедливо и для импортных матриц такого типа.)

В настоящее время отечественные производители тепловизоров на основе неохлаждаемых матриц (обычно микроболометров) берут матрицы импортного производства (обычно из Франции) и делают свою оптику, и систему управления тепловизором, и обработки тепловизионного изображения.

Многие отечественные производители отечественных тепловизоров являются предприятиями ВПК и находятся в трудном положении из-за отсутствия должного финансирования со стороны государства, что может сказываться на сроках изготовления и качестве продукции. При этом, следует учесть, что отечественная продукция, как правило, значительно дешевле импортной продукции с аналогичными техническими параметрами.

Общий ассортимент тепловизоров с учетом иностранных предложений огромен, и этот обзор освещает только небольшую часть возможных предложений.

Сопряжение тепловизора с СОТ не представляет больших трудностей, поскольку практически все стационарные тепловизоры имеют выходы в стандарте «PAL» или «NTSC». При отсутствии стандартных телевизионных выходов от тепловизора данное преобразование, возможно, реализовать путем написания драйвера, осуществляющего необходимую конвертацию. В остальном, для изображения, получаемого с тепловизора, возможны все функции, реализуемые в системе охранного телевидения (видеодетектор движения, трассировка траектории движущегося объекта, распознавание класса цели и т.д.).

Обобщение:

1) Тепловизор обеспечивает формирование видеоизображения, формат которого аналогичен формату камер телевизионного наблюдения. Возможность работы тепловизора в диапазоне 3-5 или 8-12 мкм, по сравнению с диапазоном 0,35-1,1 мкм ПЗС матриц определяет его специфические возможности.

2) Тепловизоры целесообразно применять в системах охранного телевидения при организации охраны объектов, располагающихся на значительных территориях. При этом, экономическая эффективность их применения складывается из экономии традиционных средств видеонаблюдения и инженерных сооружений.

3) При оценке предполагаемой стоимости установки тепловизора необходимо учитывать стоимость используемой оптической системы. Стоимость оптической системы может составлять основную часть стоимости тепловизора. Например, тепловизор фирмы «FLIR» PT-304 отличается от тепловизора F-307 той же фирмы только объективом (разными углами поля зрения и, соответственно, фокусными расстояниями объективов), а разница по цене при этом отличается в 3,3 раза.

Далее >>>