讲座四红外和夜视技术

机身 （蒙 皮） 气动 加热
其它 发热 部件
直射阳 光的反 射和散
射
大气辐 地球辐 射射
5、应用：从响尾蛇到红外制导导弹 图3 红外制导导弹示意图
AIM-9M红外制导导弹
（三）夜间视觉
1、夜间自然光照 2、夜间视觉
1、夜间自然光照
表4 夜间自然光照的组成
光照来源
可见星体 其余微弱星体 黄道光 大气辉光 合计
•根据夜视器材是否需配用人工照明光源，可以将其分 为被动式成像和主动照明式成像两大类别。
•根据图像转换与增强原理，将常用微光及非可见光成 像器材分为以下五种类型：①微光夜视仪，②微光电 视，③热成像仪，④激光成像雷达和⑤主动式红外夜 视仪。
表1 军用夜视器材(成像器材) 的分类
微光夜视仪(像增强器)
3、红外线在大气中的传输 表2 大气成分
成分
氮(N2) 氧(O2) 氩(Ar)
二氧化碳(CO2) 氖(Ne)
氦(He)
甲烷(CH4) 氪(Kr)
氧化氮(N2O) 一氧化碳(CO)
氙(Xe)
氢(H2) 臭氧(O3) 水蒸汽(H2O) 重水(HDO)
浓度(体积百分比)
78.088
20.949
0.93
0.033 1.8×10-3 5.24×10-4 1.4×10-4 1.14×10-4 5×10-5 2×10-5 8.6×10-6 5×10-6 可变 可变 可变
是否吸收红外辐射
吸收
吸收 吸收
吸收 吸收 吸收
图2 海平面上1800m水平路程的大气透过率 0.3～2.5μm、3.2～4.8μm、8～13μm。通常把这三个波 段称为“大气窗口”。
4、喷气式飞机的红外辐射特征 表3 喷气式飞机红外辐射源
飞机自身的辐射
机身对环境辐射的反射
发动 机 （喷 管）
尾喷 管排 出的 气体
2、夜间视觉
• 光谱范围
在昼间主要以锥体细胞感光时，视觉对0.38～0.76微 米的可见光敏感，敏感峰值波长位于0.55微米(绿光)，并 能分辨景物的颜色。在弱照度下，主要用杆体细胞感光， 人眼对0.5微米蓝绿光敏感，对红光不敏感，夜间视物没 有颜色的区分。
• 空间分辨本领
•
斯特藩—玻耳兹曼定律 黑体的总辐出度(即黑体单位
表面单位时间辐射出的所有波长的能量)M0与热力学温度T的
四次方成正比。 M 0 T 4
• 维恩位移定律 黑体辐射中，辐射能量峰值对应的波长
T b 与热力学温度T成反比 。 m
• 反射、折射现象；干涉现象；热效应、光化学效应和光 电效应。
图1 景物反射率随照射波长的变化曲线
把整个红外区划分为三个波段：波长在0.76～1.5微米之间的为 近红外线，波长在1.5～15微米之间的为中红外线，波长在15～1000 微米之间的为远红外线。
特点和规律：
• 自然界中任何温度高于绝对零度（-273.16℃）的物体 都在向外辐射各种波长的红外线。所以我们周围的一切物 体都可看作是红外线的辐射源。
主 目标被红外激光扫描 动 目标被紫外灯照明
式 红外信标发光
激光雷达 紫外电视 敌我识别器
化学红外光源发光
红外照明弹(与其它观瞄器材配用)
目标被近红外光照明
近红外照相机
3、夜视技术的重要性
从古至今，夜战仅仅是一种巧用天时的特种战法而 已，夜暗对作战双方均是一种严重的行动障碍。
随着高技术兵器和夜视技术的发展，以及夜视器材 的大量使用，夜战将变得更加频繁、更为重要，已 成为现代高技术战争的主要作战样式。可以预料， 现代战争拥有夜视器材优势的一方将越来越重视夜 间进攻作战，使其在夜战中处于主动地位。同时， 夜视装备处于劣势的一方，也必然会更加重视实施 夜间防御作战，从而使得夜战更加重要。
狭义而言，夜视技术装备是人眼夜间观察的助视器。广 义而言，夜视技术装备是指能将非可视目标转化为可被人或 技术装备感知的信息的传感装置。
2、夜视器材及其分类
•根据夜视器材所敏感的光波波段，可分为热(辐射)成 像、近红外光及可见光成像、以及紫外光成像三种类 型。
•根据运载方式可分为人员手持、佩带和固定式(安装 在飞行器、海陆武器平台)三大类。
在无阻挡水平面上的照度 (单位：10-6勒克斯)
55 220 383 125 ～783
百分比(％) 7 28 49 16 100
表5 自然界昼夜照度(单位：勒克斯)
阳光垂直照射下的地面 晴天无阳光直射 阴天
1～1.3×105 1～2×104 103
甚阴天
102
晨昏朦影
10
深度晨昏朦影
1
晴天、满月照射下的地面 上弦、下弦月夜
红外与微光夜视技术
一、夜视的技术原理 二、夜视技术的现状和发展趋势 三、夜视器材在军事上的应用 四、夜视技术对作战的影响 五、对抗红外和微光夜视技术的措施
一、夜视的技术原理
（一）夜视技术概述 （二）红外线 （三）夜间视觉 （四）实现夜视的条件和途径
（一）ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ视技术概述
1、夜视技术是应用光电探测和成像器材，将肉眼不可 视目标转换(或增强)成可视影像的信息采集、处理和显示技 术。
1～2×10-1 10-2
晴天、有星光时
10-3
阴天、星光下的地面
10-4
2、夜间视觉
• 暗适应与夜间视觉 在目标亮度低于3×10-2坎德拉／米2的黑暗环境下，
经过30分钟至60分钟适应时间之后，眼中杆体细胞还原 出视紫红质。
• 明适应与昼间视觉
当环境光照快速地由暗变亮时，出现眩目现象。证 明眼的“明适应”也需经历一段适应时间(大约10分钟)。
（二）红外线 1、红外线的发现 2、红外线的特点和规律 3、红外线在大气中的传输 4、喷气式飞机的红外辐射特征 5、应用：从响尾蛇到红外制导导弹
（二）红外线 1、红外线的发现 2、红外线的特点和规律
把整个红外区划分为四个波段：波长在0.76～3.0微米 之间的为近红外线，波长在3.0～6.0微米之间的为中红外 线，波长在6.0～15微米之间的为远红外线，波长在15～ 1000微米之间的为极远红外线。
目标反射夜天自然光
微光电视(电荷耦合器摄像机)
微光电视(光导摄像机)
被
光机扫描型热像仪(红外前视仪)
动 式
目标的热辐射
焦平面列阵型热像仪(凝视型)
红外电视(热释电摄像机)
目标反射夜天自然光和发射 红外光
微光照相机
毫米波成像系统
目标的微波辐射
合成孔径微波雷达(被动式和主动式)
目标被近红外灯照明
红外夜视仪