مبدأ التصوير في جهاز الرؤية الليلية بالتصوير الحراري

1. مبدأ الأشعة تحت الحمراء

ستصدر جميع الأجسام الأشعة تحت الحمراء طالما أن درجة حرارتها أعلى من الصفر المطلق (-273.15 درجة مئوية). كلما ارتفعت درجة حرارة الجسم، كلما زادت طاقة الأشعة تحت الحمراء التي يشعها. تعتمد أجهزة الرؤية الليلية ذات التصوير الحراري على هذا المبدأ وتشكل الصور عن طريق اكتشاف الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من الأشياء.

2. عملية عمل الكاشف

امتصاص الأشعة تحت الحمراء: المكون الأساسي لأجهزة الرؤية الليلية ذات التصوير الحراري هو كاشف الأشعة تحت الحمراء، والذي يمكنه امتصاص الأشعة تحت الحمراء التي تشعها الأشياء المستهدفة. تتكون أجهزة الكشف عادة من العديد من وحدات الكشف الصغيرة، والتي يمكن أن تكون مصنوعة من مواد مثل تيلوريد الكادميوم والزئبق (HgCdTe)، أو أجهزة الكشف بالأشعة تحت الحمراء الكمومية (QWIP)، أو أجهزة الكشف الفائقة من النوع الثاني. عندما يسلط الضوء تحت الأحمر على الكاشف، تخضع المادة الموجودة في الكاشف لتغييرات فيزيائية، مثل إنشاء أزواج من الإلكترونات والفجوات أو تغيير الخصائص الكهربائية للمادة.

تحويل الإشارة: يقوم الكاشف بتحويل طاقة الأشعة تحت الحمراء الممتصة إلى إشارة كهربائية. يعتمد هذا التحويل على التأثير الكهروضوئي أو آليات فيزيائية أخرى. على سبيل المثال، في جهاز الكشف الذي يعتمد على تأثير الموصلية الضوئية، يؤدي امتصاص الضوء تحت الأحمر إلى تغيير موصلية مادة الكاشف، وبالتالي توليد إشارة كهربائية تتوافق مع شدة الضوء تحت الأحمر. يعكس حجم وتغيرات هذه الإشارات الكهربائية الاختلافات في شدة الأشعة تحت الحمراء التي تشعها الأجزاء المختلفة من الجسم المستهدف.

3. معالجة الإشارات والتصوير

تضخيم الإشارة ومعالجتها: الإشارة الكهربائية التي يولدها الكاشف عادة ما تكون ضعيفة للغاية وتحتاج إلى تضخيمها ومعالجتها. يوجد في جهاز الرؤية الليلية بالتصوير الحراري دائرة معالجة إشارات خاصة يمكنها تضخيم الإشارات الكهربائية وتصفيتها وتقليل الضوضاء وغيرها من العمليات. يمكن للإشارة المكبرة أن تعكس بشكل أكثر دقة المعلومات الحرارية للجسم المستهدف. وفي الوقت نفسه، تستطيع دائرة معالجة الإشارة أيضًا رقمنة الإشارة لمعالجة الصور وعرضها لاحقًا.

معالجة الصورة: يتم إرسال الإشارة المعالجة إلى وحدة معالجة الصورة، حيث يتم تحويلها إلى صورة من خلال خوارزميات معينة. يتم عرض الصور الحرارية عمومًا باستخدام الترميز اللوني الزائف، حيث يتم تمثيل إشارات الأشعة تحت الحمراء ذات الكثافة المختلفة (المقابلة لدرجات الحرارة المختلفة) بألوان مختلفة. على سبيل المثال، قد يتم تمثيل المناطق الأكثر سخونة باللون الأحمر أو الأبيض، والمناطق الأكثر برودة باللون الأزرق أو الأسود. يتيح هذا للمستخدمين رؤية الخطوط الحرارية وتوزيع درجة الحرارة للكائن المستهدف بشكل حدسي.

4. مساعدة النظام البصري

كما تم تجهيز أجهزة الرؤية الليلية بالتصوير الحراري بنظام بصري، وظيفته جمع الأشعة تحت الحمراء التي يشعها الجسم المستهدف وتركيزها على الكاشف. تتضمن الأنظمة البصرية عادةً مكونات بصرية مثل العدسات والعاكسات. يجب أن تكون المواد والتصميمات الخاصة بهذه المكونات قادرة على نقل الأشعة تحت الحمراء بشكل فعال. وبمساعدة النظام البصري، يمكن تحسين كفاءة استقبال الكاشف لهدف الكائن، وتعزيز وضوح ودقة التصوير.

• سابق: ما هي الاختراقات التي ستحدث في تكنولوجيا كاشفات أجهزة الرؤية الليلية بالتصوير الحراري في المستقبل؟
• التالي: ما هي العوامل التي تؤثر على سعر نظارات الرؤية الليلية الحرارية؟