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| 夜视技术及其在军事执法领域的应用 |
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（上方插图：美国AN/TVS-5 多人武器瞄准静 下方插图：AN/PVS-5A微光夜视镜） 目前夜视技术分为两大类:像增强技术和热成像技术。 美国军方使用热成像技术已达30年之久，但直到近些时候，它还主要用于尖端的防御系统中，因为高成本限制了它的广泛使用。 科技的进步改变了这一切。目前一个热成像瞄具价值2万美元或更多，虽不算便宜，但已不足10年前的1/10。除了买得起之外，比其"前辈"，今天的热成像仪更小、更轻，且提供更好的使用性能。 热成像工作原理 所有不处于绝对零度的物体，均会发出不同波长的电磁 辐射，物体的温度越高，分子或原子的热运动越剧烈，则红外
辐射越强。辐射的频谱分布或波长写物体的性质和温度有 关。衡量物体辐射能力大小的量，称为辐射系数。黑颜色或表 面颜色较深的物体，辐射系数大，辐射较强;亮颜色或表面颜
色较浅的物体，辐射系数小，辐射较弱。 现代的热成像装置工作在中红外区域(波长3-5um)或远红外区域 (波长8-12um)通过探测物体发出的红外辐射，热成像仪产生一个实时的图像，从而提供一种景物的热图像。并将不可见的辐射图像转变为人眼可见的、清晰的图像。热成像仪非常灵敏，能探测到小于0·l度的温差。 工作时，热成像仪利用光学器件将场景中的物体发出的红外能量聚焦在红外探测器上，然后来自于每个探测器元件的红外数据转换成标准的视频格式，可以在标准的视频监视器上显示出来，或记录在录像带上。由于热成像系统探测的是热而不是光，所以可全天候使用;又因为它完全是被动式的装置，没有光辐射或射频能量，所以不会暴露使用者的位置。 红外探测器分为两类:光子探测器和热探测器。光子探测器在吸收红外能量后，直接产生电效应;热探测器在吸收红外能量后，产生温度变化，从而产生电效应。温度变化引起的电效应与材料特性有关。 光子探测器非常灵敏，其灵敏度依赖于本身温度。要保持高灵敏度，就必须将光子探测器冷却至较低的温度。通常
采用的冷却剂为斯太林(Stirling)或液氮。 热成像技术的发展
19年取得了技术突破，美军研制成功了制冷式前视红外系统。将红外探测器冷却至-196度，使电噪声降至最小，从而提高了灵敏度，图像也清晰了许多。1972年，德克萨斯仪器公司的工程师们研制出了通用型模块化(制冷式)前视红外系统。 1978年非制冷式热成像技术研制成功，并向美国陆军做了演示。省去了制冷的必需品，确实是一个较大的突破，使可靠性和使用寿命都得到了提高。同时，也大大地降低了成本和复杂性。 为了进一步降低热成像系统的成本和体积，以使该系统能手持或安装在轻武器上，20世纪80年代中期，美国陆军研制出第一个依靠电池工作的非制冷式武器瞄准具。1992年，监视探测器及依靠电池工作的武器瞄准具—— 低成本非制冷式探测器样机系统研制成功。 1993年，第一台商业型非制冷式热成像样机在市场上展出。 1995年，德克萨斯仪器公司为商业用户生产出第一个非制冷式热成像系统产品家族—— "夜视瞄具"(NightSight)，并交付使用。较低成本的夜视瞄具探测器的投人使用，使先进的热成像技术首次应用于执法部门和商业用户。 目前，该产品家族包括200系列可移动式或固定式摄像机，手持式PalmIR250热成像仪，微型WIO叨步枪瞄具及驾驶员视力增强器 (目前已是布雷德利战车上的标准功能部件)。商业型的夜视产品包括W1000瞄准具，在当前的热成像产品中，它的价格是最低的。 有一点需要明确，虽然所有的热成像仪是红外装置，但并非所有的红外装置都是热成像仪。例如，朝鲜战争期间美军使用的红外望远镜是主动装置，要依靠补充红外照明来增强可用光线能量，而不是热成像仪。 无论在白天、夜晚或其他许多气候条件下，热成像系统的观察能力都比人眼要强得多。你可以在全黑的环境下看清目标。由于它们探测的是热，所以它的应用范围比像增强仪要广得多。 像增强技术
第2代和第3代装置在像增强管里集成了一个微通道板，微通道板是一个含有许多小孔(通道)且表面涂有金属膜的小玻璃盘，它具有二次发射特性，当被一个电子击中时，会发射出额外的电子。微通道板通常有200-600万个小孔，小孔的数目在很大程度上决定了它的分辨率。微通道板的引入，使像增强仪有了革命性的变化。微通道板增强器提供了较强的光放大能力，使图像更清晰，且消除了第I代产品的失真现象。 第3代技术是目前像增强夜视技术的最高水平，在任何野战条件下均能提供清晰的图像。其特点在于，它有一个最高灵敏度的砷化镓光电阴极，有延长管子使用寿命的离子隔离 膜。砷化锌光电阴极的敏感度扩展到近红外区域，该区域的夜光照射和对比度都是最大的。 即使在适度的光线下，像增强仪也需要一定的视觉对比度，以便在背景中识别物体。相似颜色的物体掺和在一起，像增强仪则分辨不清。 所需要的视觉对比度的级别取决于所采用的技术，当反射率差别最大时，物体就容易辨别。大多数自然背景反射红外线比反射可见光更容易一些。由于第3代像增强仪具有高红外响应能力，它比前代的像增强仪产生的图像更清晰。 热成像仪与像增强仪 热成像仪比像增强仪具有更多的战场优势。最近，美国陆军工在逐步地用热成像瞄准镜替换像增强装置，并用于轻武器上，与美国陆军联合研制的人N/PAS-13热成像瞄准镜将替换正在使用的AN/PVS-4及AN/mS-5武器瞄具。AN/PAS-13也被美国陆军勇士项目选用。 AN/PAS-13应用范围非常广，包括:轻武器、监视、跟踪、搜素与救援、肩射导弹等。 与像增强仪和其他热成像仪相比，AN/PAS-13具有较高的测T命中的能力。它装备一个带有电子可编程分划板的互换式望远镜及一个模块化可拆卸的激光测距仪，可快速地适配所有武器。配备数字视频输出使它与现代数字战场的陆 军观测更相适应。 热成像仪在某种程度上比像增强仪分辨率低，但它们提供的战场环境的图像也足够清晰。虽然雾和其他形式凝聚的水汽会影响红外图像，但热成像仪能透过灰尘、云层、烟、烟雾、薄雾、小雨及许多的伪装来看清目标。人员、装备和其他目标也能从杂乱的背景和树丛之中被识别。热成像仪能提供详细的环境信息，而这些信息仅用光放大仪器却不能得到。 与像增强仪相比，热成像仪便操作者看得更远。目前手持式及装于轻武器上的热成像仪可以让使用者看清800m或更远的人体大小的目标，这种性能使战场上生存的临界距离又有所增加。 从战术观点来看，热成像仪便操作者执行任务时更有效、更安全。热成像仪可透过全黑环境、不良气候及战场的昏暗环境来识别目标。正如专家所说:利用像增强仪，看到的是一个目标的放大图像，这个目标用肉·眼就可以看到，而阴影和其他隐蔽地方仍然看不到，所以一个聪明的敌手可利用这一点隐蔽自己，而热成像仪探测的是热，它们可探测到被像增强仪遗漏的目标。 热成像仪也有其局限性，当需要高清晰度图像时，例如有必要识别某一特定人时，像增强技术仍是夜视中的最好方法。正因为如此，热成像瞄准镜很少被执法的特种部队和战术分队使用。另一种严重的局限性是它不能透过透明的障碍物看清目标，如窗户玻璃。因此执行这种任务时，目前仍用像增强仪作为唯一的夜视仪类型。 执法应用
已经证明，热成像仪在探测室内种植大麻方面特别有用。 前景 |
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