Milloin ja kuka lämpökuvauskameran keksi

Elokuu 11, 2022

 

Milloin ja kuka lämpökuvauskameran keksi - 11

Maailma, jossa elämme, ei ole täydellinen. Ja ihminen tässä maailmassa yrittää jatkuvasti parantaa sitä ja määritellä paikkansa siinä. Paikka, jonka huippu on olemassa vain virtuaalimaailmassa. Tutkiessaan ongelmaa tutkijat menivät sen ratkaisuun vuosisatojen ajan ja saavuttuaan huipulle ymmärsivät, että tämä on vain välikohta, ei voitto. Siivetön mies haaveili aina lentää kuin lintu. Ja hän lensi, kun hän oli suunnitellut lentokoneen. Kun hän nousi ilmaan, hän oli kauhuissaan - se oli vain Olympuksen jalka. Loppujen lopuksi hän oli lentokoneesta lähempänä unelmoimista tähdistä, ja valtameri korkealta oli valtava ja yhtä tutkimaton. Tämä vain lisäsi halua mennä eteenpäin, mukaan lukien nähdä pidemmälle, selkeämmin ja paremmin. Näkeminen, kuten kissa, pimeässä ja käyttää jonkun muun elävän lämminverisen organismin lämpöä löytääkseen kolmannen, käytännössä todellisen "kissan näön". Visio on avautunut ja avaa joukon uusia ja odottamattomia ratkaisuja lähes jokaisen tieteenalan kehityksessä. Tämä on vasta pitkän ja loputtoman matkan alkua. Infrapunatutkimuksen ja -tekniikan, yleisellä kielellä lämpötekniikan, tutkimuksen ja käyttöönoton polku alkoi kaksi vuosisataa sitten. Tieteessä on monimutkainen ja yksinkertainen nimitys säteilylle lämpöenergialle, joka määritellään "lämpösignatuuriksi". Periaatteessa se johtuu siitä, että vaikka jää säteilee lämpöenergiaa esineen lämpeneessä suhteessa, lämpöenergian vapautuminen infrapuna-aalloissa lisääntyy, minkä käärme voi aistia erehtymättä. Tämä on paras esimerkki siitä, kuinka tämä eläin, joka havaitsee jyrsijöiden lämpötilaeron, hyökkää onnistuneesti saaliinsa kimppuun täydellisessä pimeydessä. Kuinka se toimii?

Milloin ja kuka keksi lämpökuvauksen
1934-luvun alussa tähtitieteilijä William Herschel, etsiessään ratkaisua auringon kuvan kirkkauden vähentämiseen kaukoputkessa, havaitsi suuren lämpömäärän vapautumisen punaista suodatinta käytettäessä. Mitattaessa lämpö kasvoi pimeällä alueella spektrin punaisen pään ulkopuolella. Kun maksimipiste määritettiin, sen havaittiin olevan paljon spektrin punaisen pään ulkopuolella, joka nyt tunnetaan nimellä "infrapuna-aaltoalue". Tätä löytöä hän kutsui lämpömittariksi. Lisätutkimukset osoittivat, että tämän spektrin ulkopuolella on näkymätön valon muoto, jota kutsutaan "näkymättömiksi säteiksi", joka vain seitsemänkymmentä vuotta myöhemmin sai nyt tutun nimen "infrapuna". Hän muuten sai myös ensimmäisen lämpökuvan tallennuksen paperille, jota hän kutsui termografiksi. Yhdeksännentoista vuosisadan lopulla amerikkalainen tiedemies Langley keksi laitteen - bolometrin lämpösäteilyn mittaamiseksi. Se oli prototyyppi nykypäivän erittäin herkästä lämpömittarista, joka kohdistai infrapunasäteilyn levyille ja mittasi sähkövirtaa galvanometrillä. XNUMX-luvun alussa, vuonna XNUMX, unkarilainen fyysikko Tihanyi keksi infrapunasäteilylle herkän elektronisen televisiokameran. Tämä oli lähtökohta pimeänäön aktiiviselle kehitykselle. Siitä lähtien yönäkölaitteet on jaettu sukupolviin. Kunkin sukupolven asteittainen käyttöönotto liittyi havainnointialueen laajentamiseen, kuvanlaadun parantamiseen sekä laitteiden painon ja koon pienentämiseen. Uutta sukupolvea määrittelevänä kriteerinä on laitteen pääkomponentti - sähköoptinen muunnin, jonka ydin on tehdä näkymätön näkyväksi kirkkautta lisäämällä.
Kuinka lämpökuvaus syntyi
Alun antoi niin sanottu "nolla"-sukupolvi, jossa käytettiin hollantilaisen Philipsin optista muuntajaa, joka on nimetty yhden kehittäjän mukaan "Holstin lasi". Valokatodi ja fosfori levitettiin niiden pohjalle kahdessa sisäkkäisessä dekantterilasissa. Luomalla sähköstaattisen kentän he saavuttivat kuvansiirron. Itse asiassa tässä versiossa laitteisto toimi yksinomaan havaintokohteen pakollisella valaistuksella infrapuna-kohdevalolla. Vaikka laite oli kooltaan vaikuttava, erittäin painava ja huonolla kuvanlaadulla, britit aloittivat sen massatuotannon armeijan tarpeisiin vuonna 1942. Neljän vuoden aikana tämän muuntimen käytössä on aktiivisesti kehitetty ja valmistettu yötähtäyksiä, kiikareita, ja järjestelmät tankeille ja muille laitteille aloitettiin. XNUMX-luvulla yritettiin tuottaa yksielementtisiä ilmaisimia, jotka skannasivat ja loivat lineaarisia kuvia nähdystä. Projektin korkeiden kustannusten vuoksi tämä idea ei toteutunut.
Tämän sukupolven yksikaskadilaitteilla on enemmän haittoja kuin etuja. Sähköoptisen laitteen ensimmäisessä sukupolvessa pääelementtinä käytettiin hauras lasityhjiöpolttimo, jossa oli fotokatodiherkkyys. Tämä laite antoi selkeän kuvan keskeltä ja vääristi kaiken reunoilla. Sivulla tai edessä olevalla kirkkaan valonlähteellä instrumentista tuli käytännössä "sokea". Yöllä ilman infrapunalisävaloa näkyvyys oli myös lähes nolla. Kuusikymmentäluvulla kuituoptisen tekniikan kehityksen myötä tuli mahdolliseksi parantaa ensimmäisen sukupolven laitteita korvaamalla ne ehdollisella one-plus:lla. Tasolasi korvattiin kuituoptisella levyllä, joka mahdollisti kuvien siirtämisen erittäin selkeästi, korkean resoluution saavuttamisen koko kehyksen läpi ja eliminoi häikäisyn.
Seitsemänkymmentäluvun leimaa toisen sukupolven laitteiden kehitys. Amerikkalaiset tutkijat varustivat laitteen mikrokanavalevyyn perustuvalla vahvistimella, jossa erityisessä kammiossa olevat elektronit vahvistetaan monta kertaa, jolloin saadaan erinomainen näkö. Tämän vuoksi sähköoptisen laitteen toista sukupolvea kutsutaan yleisesti invertterilaitteeksi.
Seuraavassa toisessa plus-sukupolvessa, jota kutsutaan tasomaiseksi, ei ole levityskammiota, ja elektroni tulee suoraan sisään elektroni-optisen muuntimen näytön kautta. Laite menetti kuvanlaadun, ja samalla kuvan nopeus infrapunatilassa kaksinkertaistui. Innovaatiot lisäsivät kirkkauden säätöä ja suojaa sivu- ja etuvalolta. Nämä laitteet kuuluivat ammattikäyttöön.
Vuonna 1982 aloitettiin kolmannen sukupolven sähköoptisten laitteiden lähtölaskenta. He käyttivät galliumia, joka lisäsi infrapunaherkkyyttä useita kertoja. Tämän sukupolven laitteet tunnustetaan huipputeknologiaksi, ja ne kiinnostavat ensisijaisesti sotilas-teollista kompleksia. Kuituoptisen levyn puuttumisen vuoksi on huomattava, että neljännen sukupolven laitteita ei ole suojattu sivuttaiselta valolta. Ja hinta. Tämän sukupolven laite ylitti kaikki kohtuulliset toleranssit valmistajan kustannusmuodostuksen ymmärtämisessä.
Todennäköisesti laitteen haittojen kompensoimiseksi ja kustannusten alentamiseksi kehitettiin SUPER two-plus -sukupolven laite. Kehittäjät suunnittelivat yhdistävänsä elektroni-optisen muuntimen kaikkien aiempien sukupolvien tekniset edut tähän laitteeseen. Tuloksena oli erittäin herkkä valokatodi. Kuten asiantuntijat myöntävät, Super Two Plusin ja kolmannen sukupolven välillä ei ole eroa. Paitsi hinta. Kustannusten suhteen Super Two Plus vastaa keskimääräisen budjettiauton hintaa.
Ensimmäiset sovellukset
Vuoden 1930 alussa saksalaiset tutkijat tutkivat aktiivisesti lämpösäteilyn vaikutuksia puolijohteisiin. Tämän seurauksena kehitettiin herkkiä säteilyvastaanottimia, joilla oli keskeinen rooli lukuisten, jopa neljätuhatta kuukaudessa valmistettujen infrapunajärjestelmien kehittämisessä sotilasteollisuudelle. 1930-luvulla menestyneimmät olivat amerikkalaiset, jotka loivat laitteet tankkien ajoamiseen yöllä ja yötähtäimet laivoille. Vuonna 1941 Britannian laivasto alkoi varustaa aluksia optisiin kuvanmuuntimiin perustuvilla yönäkölaitteilla, jotka auttoivat veneitä palaamaan kotitukikohtaansa pimeässä. Heidän avullaan hyökkäyksen jälkeen palaavat veneet löysivät tukialuksen sen merkkivaloista. Melkein samaan aikaan Saksan armeija varustettiin infrapunalaitteilla tankkien ajamiseen yöllä, yökiväärin tähtäimillä ja lentokoneiden tunnistusjärjestelmillä. Esimerkiksi yöllä, kun infrapunasuodattimella suljetuissa tankeissa käytettiin kahdensadan watin ajovaloja, kuljettaja näki valtavia esteitä lähes kahdensadan metrin päähän ja kiväärin tähtäin toimi tehokkaasti jopa sadan metrin päähän. XNUMX-luvun alussa ruotsalainen AGA kehitti armeijalle infrapunalämpökameran, jonka myöhemmät mallit infrapunakuvaukseen olivat useiden vuosien ajan maailman parhaita. Kun kolme suurinta infrapunavalmistajaa, amerikkalaiset yhtiöt FLIR ja Inframetrics sekä ruotsalainen AGEMA Infrared Systems fuusioituivat XNUMX-luvun puolivälissä, alkoi lämpökuvauksen uusi vaihe. Nykyään FLIR Systems, amerikkalainen yritys, on maailman suurin kaupallisten lämpökameroiden valmistaja tieteelliseen tutkimukseen, teollisuuteen ja maatalouteen, teollisuuteen ja maatalouteen, ilmassa olevien objektien valvontaan ja pimeänäköön.

Käytämme evästeitä helpottaaksemme verkkosivustomme käyttöä. Käyttämällä sivustoa hyväksyt evästeiden käytön.
Lisätietoja evästeasetuksista Tietosuojakäytäntö Ymmärsi