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    夜視技術的詳細剖析

    2006-03-21 飛達光學網

    夜視器材就是利用微光和紅外線這兩個條件,把來自目標的人眼看不見的光(微光或紅外光)信號轉換成為電信號,然后再把電信號放大,并把電信號轉換成人眼可見的光信號。這種光-電-光的兩次轉換乃是一切夜視器材實現夜間觀察的共同途徑。  
      古今中外的戰場上,人們十分重視利用夜幕掩護,奪取白天難以取得的戰果。在朝鮮戰場上,美軍曾發出"太陽是我們的,月亮是中國人的"嘆息。然而,縱觀近期幾場局部戰爭,美軍卻幾乎全是從夜間發起的。正如海灣戰爭中的美軍空戰主要指揮官、空軍少將格羅松說:"永遠不要忘記,海灣戰爭的開始、作戰和獲勝都是在夜間。"美軍從怯于夜戰到敢于夜戰,要歸功于夜視技術。夜視技術是應用光電探測和成像器材,將肉眼不可視目標轉換(或增強)成可視影像的信息采集、處理和顯示技術。    
      在夜暗環境中存在著少量的自然光,如月光、星光、大氣輝光等,統統稱為夜天光。因為它們和太陽光比起來十分微弱,所以又叫作夜微光。人眼視網膜的感光靈敏度不高,在微光條件下不能充分"曝光"。這是造成人們在夜暗環境中不能正常觀察的一個原因。夜暗環境中,除了有微光存在外,還有大量的紅外光。世界上一切物體每時每刻都在向外發射紅外線,所以無論白天黑夜,空間都充滿了紅外線。但紅外線不論強弱,人們都不能看到。   
      夜視器材就是利用微光和紅外線這兩個條件,把來自目標的人眼看不見的光(微光或紅外光)信號轉換成為電信號,然后再把電信號放大,并把電信號轉換成人眼可見的光信號。這種光-電-光的兩次轉換乃是一切夜視器材實現夜間觀察的共同途徑。  
      1934年,荷蘭的霍爾斯特(G·Holst)等人制成第一只近貼式紅外變像管,樹立起了人類沖破夜暗的第一塊里程碑。隨著夜視技術的不斷進展,品種不斷增多,目前主要有:   
      主動式紅外夜視儀目前發展較成熟,造價低廉,而且由于自身攜帶紅外光源,所以受環境照明條件的影響較小,觀察效果比較好。觀察實用距離一般300米左右,主要用于近距離偵察與搜索、短射程武器的夜間瞄準和各種車輛的夜間駕駛。缺點主要是容易暴露。因為紅外探照燈發射的紅外光束雖不能被肉眼察覺,但能被對方用儀器探測到。   
      微光夜視儀和主動紅外夜視儀相比,微光夜視儀體積小、重量輕,而且由于工作方式是被動的,使用起來安全可靠,不易暴露。其作用距離同環境照明條件及天氣有關,在星光條件下,可以觀察到800米距離上的人員和1.5千米距離上的車輛。但它作用距離與觀察效果受到氣象影響很大,雨、霧天均不能正常工作,如果一點光線都沒有則完全失效。   
      微光電視微光夜視儀是攝像后直接顯示的所謂直視式夜視儀。它只能供單人觀察,而且觀察者必須和儀器一起親臨現場,甚至還要對目標直接進行觀察。而軍事上有很多場合則要求能間接進行觀察以及遠距離傳輸圖像,因而發展了微光電視。微光電視的圖像清晰,視距遠。在良好的天氣條件下,其攝像機的作用距離可超過10千米。微光電視還適用定向及定點觀察,在對敵固定目標的監視以及對我方重要目標的警戒和安全保衛工作中,都發揮重要作用。不過由于其體積大、笨重,耗電多,操作、維修復雜,而且對自然環境照明條件及天氣條件的依賴性大,使其應用范圍受到了一定限制。  
      熱成像儀以上3種夜視器材都是利用目標反射的光線成像的,而熱成像儀則靠接收目標自身發射的紅外線成像,所顯示的圖像反映了目標表面各個部位發射紅外線的強弱,發射紅外線的強弱又取決于該部位的溫度高低,故所顯示的圖像實質上反映了目標表面各個部分的溫差,因而叫熱成像儀。  
      由于熱成像儀工作方式是完全被動的,不易被對方發現和干擾,同時由于熱輻射在大氣中的傳輸能力強,使熱成像儀無論白天黑夜都有透過霧、雨、雪進行觀察的能力,尤其適合夜間觀察。熱成像儀的優點還在于它可以探測到用其他手段所無法區別的目標。例如,它可以發現軍事人員車輛活動過后又撤離的地區,還可揭露各種軍事偽裝,"透過"偽裝網看清目標。其作用距離比較遠。用于手持觀察和瞄準射擊時,其作用距離為2~3千米;用于艦艇上進行水面觀察時,作用距離可達10千米。  
      紅外夜視儀是利用光電轉換技術的軍用夜視儀器。它分為主動式和被動式兩種:前者用紅外探照燈照射目標,接收反射的紅外輻射形成圖像;后者不發射紅外線,依靠目標自身的紅外輻射形成 “熱圖像”,故又稱為”熱像儀”。夜間可見光很微弱,但人眼看不見的紅外線卻很豐富。紅外線視儀可以幫助人們在夜間進行觀察、搜索、瞄準和駕駛車輛。盡管人們很早就發現了紅外線,但受到紅外元器件的限制,紅外遙感技術發展很緩慢。直到1940年德國研制出硫化鉛和幾種紅外透射材料后,才使紅外遙感儀器的誕生成為可能。此后德國首先研制出主動式紅外夜視儀等幾種紅外探測儀器,但它們都未能在第二次世界大戰中實際使用。   
      幾乎同時,美國也在研制紅外夜視儀,雖然試驗成功的時間比德國晚,但卻搶先將其投入實戰應用。1945年夏,美軍登陸進攻沖繩島,隱藏在巖洞坑道里的日軍利用復雜的地形,夜晚出來偷襲美軍。于是美軍將一批剛剛制造出來的紅外夜儀緊急運往沖繩,把安有紅外夜視儀的槍炮架在巖洞附近,當日軍趁黑夜剛爬出洞口,立即被一陣準確的槍炮擊倒。洞內的日軍不明其因,繼續往外沖,又糊里糊涂地送了命。紅外夜視儀初上戰場,就為肅清沖繩島上頑抗的日軍發揮了重要作用。   
      主動式紅外夜視儀具有成像清晰、制作簡單等特點,但它的致命弱點是紅外按照燈的紅外光會被敵人的紅外探測裝置發現。60年代,美國首先研制出被動式的熱像儀,它不發射紅外光,不易被敵發現,并具有透過霧、雨等進行觀察的能力。   
      1982年4月─6月,英國和阿根廷之間爆發馬爾維納斯群島戰爭。4月13日半夜,英軍攻擊承軍據守的最大據點斯坦利港。3000名英軍布設的雷區,突然出現在阿軍防線前。英國的所有槍支、火炮都配備了紅外夜視儀,能夠在黑夜中清楚地發現阿軍目標。而阿軍卻缺少夜視儀,不能發現英軍,只有被動挨打的份。在英軍火力準確的打擊下,阿軍支持不住,英軍趁機發起沖鋒。到黎明時,英軍已占領了阿軍防線上的幾個主要制高點,阿軍完全處于英軍的火力控制下。6月14日晚9時,14 000名阿軍不得不向英軍投降。英軍領先紅外夜視器材贏得了一場兵力懸殊的戰斗。   
      1991年海灣戰爭中,在風沙和硝煙彌漫的戰場上,由于美軍裝備了先進的紅外夜視器材,能夠先于伊拉克軍的坦克而發現對方,并開炮射擊。而伊軍只是從美軍坦克開炮時的炮口火光上才得知大敵在前。由此可以看出紅外夜視器材在現代戰爭中的重要作用。


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