Анализ выбора инфракрасных диапазонов
Анализ выбора инфракрасных диапазонов
Технология инфракрасной визуализации с длинами волн от 3 до 5 мкм и от 8 до 12 мкм всегда была в центре внимания развития технологии инфракрасной визуализации. Какой из этих двух диапазонов лучше обнаруживает на больших расстояниях? Выводы разные из-за разных предположений, случаев применения и выбранных данных. Этот вопрос обсуждается с 1970-х годов, что свидетельствует о его важности. Чувствительный детектор системы инфракрасного изображения реагирует на мощность излучения цели и фона. Поэтому, в частности, инфракрасное изображение реализуется с использованием разницы световой мощности между целью и фоном. Эта разница в яркости называется лучистым контрастом и не эквивалентна разнице в температуре излучения. При одной и той же разнице температур контраст излучения меняется от полосы к полосе. Следовательно, максимальный контраст фонового излучения цели может быть реализован путем выбора соответствующей спектральной полосы пропускания.
Практическое сравнение двух инфракрасных диапазонов
Сравнительно высокотемпературные мишени обладают сильным излучением в диапазоне 3–5 мкм. При обнаружении бокового или хвостового преследования на полосу излучения хвостового пламени из сопла 3–5 мкм приходится более 60% общей энергии. В это время излучение кожи относительно невелико, что подходит для обнаружения воздушных целей. В жарких и влажных районах или районах с высокой атмосферной влажностью полоса 3–5 мкм лучше, чем полоса 8–12 мкм. Диапазон 8-12 мкм подходит для работы в условиях низких температур и сухого климата. Учитывая характеристики обнаруживаемой цели, для обнаружения сверхзвуковых ракет лучше использовать диапазон 3–5 мкм; для обнаружения дозвуковых ракет лучше использовать диапазон 8-12 мкм.
Для инфракрасных систем при условии ограничения оптической дифракции и одинаковом угле разрешения оптическая апертура в диапазоне 3–5 мкм вдвое меньше, чем в диапазоне 8–12 мкм. Более портативная оптика существенно снижает размер и вес инфракрасной системы. Более того, сравнив стоимость и цену детекторов и оптических систем одного масштаба в двух диапазонах, можно обнаружить, что цена диапазона 3–5 мкм ниже, чем цена диапазона 8–12 мкм.
Правильный выбор спектральной полосы пропускания необходим для полного использования характеристик системы инфракрасного изображения и повышения чувствительности. Конечно, когда нам нужно выбрать диапазон, мы также должны полностью учитывать такие факторы, как окно пропускания в атмосфере, объект обнаружения и рабочая среда. Эти факторы являются основными руководящими принципами при проектировании инфракрасных систем. Примечательно, что диапазон 3–5 мкм и диапазон 8–12 мкм имеют свои преимущества и недостатки. Поэтому в долгосрочной перспективе тенденцией развития станет использование двухдиапазонного обнаружения и даже коротковолнового инфракрасного обнаружения.
Для целей около 300К (таких как вертолеты, самолеты и лобовые ракеты) излучение кожи в основном концентрируется в диапазоне 8–12 мкм. Потому что пиковая длина волны излучения при 300К составляет 10 мкм, а полоса 8–12 мкм достаточно широка. Это одна из основных причин, по которой определенный тип инфракрасной системы выбирает диапазон 8–12 мкм при использовании одного диапазона.
