请介绍坦克用被动红外夜视仪的工作原理

2025-02-26 09:40:18

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回答1：

现代坦克上主要用主动红外夜视仪、被动红外夜视仪和微光夜视仪。

（1）主动红外夜视仪

红外夜视仪是用目标（物件、人员）发出的或反射回来的红外线进行观察的夜视仪器。现代坦克装配有驾驶员红外夜视仪、车长红外夜视仪、炮长红外夜视仪和炮长红外夜间瞄准镜。主动红外夜视仪靠自带红外光源（红外探照灯）照射目标，利用被目标反射回来的红外线转换成可见图像，由红外探照灯、观察镜、电源三部分组成的。由于自然界物体的温度较低，辐射出的红外线能量很小，不能满足仪器的成像要求，所以需要红外探照灯或带有红外滤光玻璃的白炽探照灯来发射人眼行不见的红外辐射。主动红外夜视仪的工作原理如下：当接通电源后，红外探照灯发射出红外线，照射前方目标，由主动红外夜视仪中的观察镜的物镜接收目标反射回来的红外线，在红外交像管的光电阴极面上形成目标的红外光学图像，通过变像管将不可见的红外目标像换成人眼可见的目标图像，在荧光屏上显示出来，于是人眼就可通过观察镜的目镜观察到目标的图像。目前，坦克驾驶员红外夜视仪的视距（目标是坦克）为60～100米，车长红外夜视仪的视距（目标是坦克）为800～1000米，炮长红外夜间瞄准镜的视距为1200米，有的可达1500米。主动红外夜视仪因为有红外探照灯照明场景，光束照射到目标上将使景物间形成了较显著的明暗反差，所以图像消晰，利于观察但是容易自我暴露（红外探照灯向外发射红外线、容易被红外探测器发现）而招来火力攻击，而且观察的范围只限于被照明的景物，视距也受到探照灯的尺寸和功率的限制，红外探照灯易被打坏，因而逐步为各种被动式的夜视仪器所代替。

（2）微光夜视仪

夜间的月光、星光、银河系的亮光和大气辉光等，通称为“微光”。利用夜空的微光并加以放大，使人眼能看得见目标图像的一种仪器称为微光夜视仪。微光夜视仪的总体结构与主动式红外线夜视仪基本相同，唯一的区别是省去了红外线光源——红外探照灯，所以它是一种被动式夜视仪器。微光夜视仪的关键部件是像增强器，它把微弱夜天光（其照度低于0.1勒克斯）照明下人眼分辨不清的景物图像转换成人眼可看清的可见光景物图像。微光夜视仪工作原理如下：其光学系统的物镜接收目标反射的自然微光，在像增强器的第一级光电阴极面上形成极为微弱的目标光学图像，经像增强器增强（其亮度增益通常为几万倍）后，在最后一级荧光屏上显示可供人眼观察的目标图像。微光夜视仪构造简单，体积较小，耗电较少，特别是不需人工的红外光源，因而使用安全可靠，不易暴露，从而提高了坦克在夜间的隐蔽性。英军在马岛战争中，借助这种夜视设备最终占领了马岛，就是个明证。但是，微光夜视仪的观察效果和作用距离，受周围环境的自然照度（星光或辉光的亮度）和大气透明度影响较大，在全黑条件下几乎不能工作。与主动红外夜视仪相比，图像不如后者清晰。特别是当天空中有密布的浓云和贴近地面的烟雾与无定向的散射将使景物的照度和对比度明显下降，会严重地影响观察效果。所以在某些坦克上还同时装有主动红外夜视仪或被动红外夜视仪。利用级联式像增强器的微光夜视仪，基本上能符合战术性能要求，但它遇到炮口焰、爆炸闪光等会产生模糊现象，最后一级图像还有畸变，因而不得不时常中断工作。在像增强器的光电阴极和荧光屏之间插入一个具有电子倍增功能的器件，可以避免闪光造成的模糊现象。目前，较先进的微光夜视仪的夜视距离在星光下已达到1600米，月光下已达2700米。如果把像增强器加在电视机的光导摄像管面前，那么电视机就可以在微光下工作，成为全被动放大的夜视仪器。豹Ⅰ坦克上的PZB-200型坦克瞄准镜就是这一种。这种瞄准镜是由安装在坦克炮上方的电视摄像机、两个位于车长和炮长前面的监视器、操纵台和连接电缆组成的。当照度为10-4勒克斯时，使用该瞄准镜可在1500米距离内进行射击。

（3）被动红外夜视仪

大家知道，响尾蛇的眼睛已退化得快成为瞎子了，但它却能敏捷地捉住老鼠及其他小动物，是因为在响尾蛇的眼与鼻之间的小“颊窝”热敏感器官（热源测位器），能接收小动物身上发射出来的红外辐射，周围温度变化在0.003℃它就能感到，且能定方位，引导响尾蛇去猎取食物。被动红外夜视仪就是根据这种现象研制成的。它是利用红外探测器将目标与背景间、目标各部分间的辐射差接收后，形成可见的图像显示出来，是供人观察的一种夜视仪。它可利用人体、坦克发动机废气等发出的微弱红外光源进行观察、瞄准。由于它工作在8～14微米的热红外波段，可将处于常温下的景物的热辐射分布图像加以记录并转换成可见的光图像显示出来，所以又称为热成像仪。M-1和豹Ⅱ坦克均装备有热成像仪。

被动红外夜视仪是利用光学扫描技术和对中、远红外辐射敏感的固体半导体材料，将地物辐射的红外能量转变成电信号，把电信号处理放大后，再转变成电信号，把电信号处理放大后，转变成可见光图像的。来自目标的热辐射通过输入光学镜组（无焦点）照射到扫描器上，并通过一个红外平行光物镜聚焦在探测器上。探测器将热辐射信号转换成电信号。电信号经过相应放大后通过发光二极管转换成可见光。通过平行光镜头将发光二级管射线控制在扫描镜的背面。用这种方式，在任何情况下都必然在机械上保证接收热成像和发光二极管显像的同步性。因此，可以看到在发光二级管组件中产生、由扫描器组合的“热图像”。致冷器的作用是提高系统的灵敏度，减少探测器本身的热辐射。

被动红外夜视仪自身无红外光源，只依赖目标与背景间、目标各部份间的温差而产生的热辐射成像，因而不受周围环境的自然照明条件影响；用它可透过雾、雨、雪观察目标甚至能透过稀疏的丛林进行观察，能透过伪装，探测出隐蔽的车辆和火炮的位置，甚至能辨认机场上刚起不久的飞机留下的“热痕”轮廓；具有良好的隐蔽性，不易被敌方发现和干扰，使用安全可靠；它不会由于炮口焰、炸弹爆炸等产生致盲效应；对坦克发动机和刚发射过的枪管、炮管等具有较强热辐射源的目标，它的视距可达数公里。现代较先进的主战坦克装备的被动红外夜视仪视距一般为1200～1500米，最大已达3000米。但是，热成像仪需要附加的制冷设备不易保证及时更换；冷却探测器的气瓶不易得到，换瓶后制冷器系统的污染也是个问题，角度辨率还比较低，目标的细节难以辨认；它所显示的温度对比图像与可见光对比的图像有所差异，人们观察不习惯；敌方在含有防红外药剂的烟幕或装备防热红外侦察的伪装装置掩护下，可能照常能够机动。

总之，由于坦克上装有这些夜视仪器，在夜间能看清周围的目标，所以坦克变成了夜战的能手。

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