夜視儀原理

2024年2月15日發(fā)(作者：感恩老師賀卡)

夜視儀原理

夜視儀原理就是將來自目標(biāo)的人眼看不見的光（微光或紅外光）信號轉(zhuǎn)換成為電信號，然后再把電信號放大，并把電信號轉(zhuǎn)換成人眼可見的光信號。

專業(yè)講：紅外夜視儀原理就是通過目鏡將光線聚焦在影象增強器上來采集和增強現(xiàn)有光線，在增強器內(nèi)部，一個光電陰極會被光“激活”，并將光子能量轉(zhuǎn)變成電子，這些電子經(jīng)過一個位于增強器內(nèi)部的靜電區(qū)域被加速后，撞擊在磷表面屏幕上（就好象一個綠色的電視屏幕），形成人眼可見的圖象。經(jīng)過對電子的加速，增強了亮度和圖象的清晰度。

近幾年夜視儀已經(jīng)逐漸的深入到我們工作和生活中，但是很多人紅外線夜視儀的工作原理并不是很了解，從而導(dǎo)致購買夜視儀時無從下手，下文將詳細介紹紅外線夜視儀的工作原理及分類：

一． 夜視儀原理

夜視儀收集現(xiàn)有的環(huán)境中存在的光（月光，星光，或者是紅外光）通過鏡頭前端。通過這個點，電子從管子一頭射入時，便在管內(nèi)來回碰撞，激發(fā)出越來越多的電子，這些電子被管壁的電壓加速，并且碰撞出的幾何級數(shù)增加的電子，使得管子末端出射的電子獲得很高的增益，放大或者更多一點，變成我們可以看到的光，由紅外光變成可見光，便實現(xiàn)了無須紅外照明的微光觀測。如圖所示

Lens

athode

hannel plate

Voltage Power Supply

scent Screen

ce

以上的示意圖就是夜視儀的一個關(guān)鍵設(shè)備-增像管，這也是影響夜視儀成本最為關(guān)鍵的部分。

二.為什么紅外夜視儀的成像是綠色的而不是呈紅色的紅外光譜？-夜視儀原理

絕對0 度以上的物體都要輻射能量。溫度越低，波長越長。一般室溫時，為紅外線。當(dāng)溫度為800度左右，輻射為可見光，就是為什么鐵燒紅了你能看到亮光。紅外線我們是看不見的，晚上了，沒有可見光，但是仍在輻射紅外線，人和周圍的樹木的溫度不同，輻射的紅外線波長也不同。紅外夜視儀的原理是將我們?nèi)庋劭床患t外線轉(zhuǎn)化成為可見光。因為輻射的紅外線很弱，所以轉(zhuǎn)化成的可見光也很弱。圖像呈綠色是

因為我們的眼睛對綠光感光性最敏感，而且容易疲勞，這些都是使我們對弱光看得更清楚些。而且紅光和綠光的區(qū)別就是波長不一樣而已，很容易轉(zhuǎn)變的。夜間模糊的圖象→光電陰極(把光子轉(zhuǎn)化為電子)→微通道板(通過高壓使電子數(shù)量增加)→熒光屏(電子撞擊一個具有磷光質(zhì)涂層的屏幕)所以紅外夜視儀看到的景象大多是綠色的

三．紅外夜視儀圖像增強管的代數(shù)-夜視儀原理

（沒找到解說，根據(jù)自己的理解寫了一段。這個理科生比較容易懂，知道就行，不需要理解，中間涉及的知識屬于物理專業(yè)，不是我們特別關(guān)注的領(lǐng)域） 這些短管時，更多的電子被釋放。這個特殊的過程使得第二代紅外夜視儀可以增強光線，提供比一代更明亮更清晰的圖像。因為增加了這個，所以貴！ 三代是在二代的基礎(chǔ)上增加了敏化物——砷化鎵，由此獲得了更加明亮清晰的圖像。另外增鍍了離子阻隔膜延長管子的使用壽命。砷化鎵是一種深海提取物，因為提煉的過程比較復(fù)雜，所以也是價格昂貴的一個原因。 四代由于涉及到一些軍方技術(shù)問題，屬于違禁品，無法進口。

增像管的代數(shù)直接影響到紅外夜視儀的觀測距離和觀測效果。當(dāng)然這也不是絕對的。紅外夜視儀的效果還收到鏡片質(zhì)量，口徑大小，倍數(shù)大小，內(nèi)部原器件的干擾，以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響。所以同樣是1代+的紅外夜視儀各型號之間是有較大差距的。

夜視儀的代數(shù)，指的就是夜視儀的增像管代數(shù)，理論上代數(shù)越高，看得越遠，越清晰。

第一，第二，第三，第四代夜的主要區(qū)別就是增像管代數(shù)的不同了，現(xiàn)在世界上最流行的就是2代管，但是由于我國夜視儀發(fā)展比較晚，目前在市面上更多的見到的是第一代夜視儀。

1. 第一代夜視儀，讓你在晚上看清楚了這個世界，給你提供了一個明亮的晚上，費用相對也低廉些。但是一代夜視儀基本上是需要借助紅外輔助光源才能看到。觀看距離非常有限，所以很多人認為一代夜視儀，特別是單筒一代夜視儀，其實是一個玩具，根本無法使用。

在實際使用中的最低要求，也需要使用雙筒的一代+夜視儀，因為一些優(yōu)秀的雙筒夜視儀如：奧爾法TRACKER 560，B550都是采用雙增像管，加上雙鏡頭通過率更高，相對單筒夜視儀其亮度會明顯提高，能夠大大提高觀測距離。

一代夜視儀是一種經(jīng)濟實惠的夜視儀，但是盡量選擇雙筒的夜視儀，在美國市場，2012年一款全新的一代+雙筒夜視儀奧爾法B550面市，由于這是世界首款中央調(diào)焦的雙筒夜視儀，而且相對其它的雙筒夜視儀，由于其采用了軍用級的1代+增像管，讓其有更遠的觀測距離。在2012年上市第一年就成為全美一代+夜視儀銷量王。

2. 第二代夜視儀主要用于執(zhí)法機構(gòu)或者專業(yè)的應(yīng)用，第一和第二代的主要區(qū)別是增加了微通道板，通常稱為MCP的。該MCP的工程作為一個電子放大器，并直接放在背后的光陰。當(dāng)電子通過這些短管，數(shù)以千計的電子被釋放。這額外的進程使第二代夜視儀放大光有更多的亮度。比第一代給你一個更光明的和清晰的圖像。說到二代夜視儀，不得不提的兩個品牌就是ORPHA和愛吉。ORPHA奧爾法可以說在夜視儀領(lǐng)域的位置非常重要，他是美國軍方最大的夜視儀供貨商，從一代到四代，美國軍方都是和ORPHA一起開發(fā)夜視儀產(chǎn)品。而美國愛吉在數(shù)碼夜視儀領(lǐng)域可以說是領(lǐng)物，其知名的NV2020占據(jù)了全球數(shù)碼夜視儀50%以上的市場份額，美國軍方采購的數(shù)碼夜視儀90%都是愛吉這個品牌。

二代夜視儀在性能上相對一代夜視儀，有質(zhì)的飛躍，可以這樣說，只有二代夜視儀才是真正的夜視儀，才能在非常暗的情況下，可以非常清晰地觀測到目標(biāo)。

現(xiàn)在二代夜視儀占據(jù)了夜視儀的主要市場，非常知名的型號有ORPHA G450和ORPHA TRACKER560二代+雙筒夜視儀。ORPHA G450作為連續(xù)兩年全球二代+夜視儀銷量冠軍，其不到2000美金的售價，讓其成為最佳性價比王。

3. 第三代夜視儀是最新的夜視技術(shù)。通過增加一個敏感化學(xué)品，砷化鎵的photocatnode一個更光明的和清晰的圖像實現(xiàn)。然而，大大更加昂貴然后第一或第二代。典型的第三代股將耗資超過30000美元。

4. 第四代夜視儀：第4代夜視儀技術(shù)的最大的技術(shù)突破在圖像加強在過去的10年。通過消除離子阻隔薄膜表明大幅度增加目標(biāo)探測距離和決議，特別是在極低的輕水平。

使用膠片的技術(shù)和自動門控電源的第四代像增強導(dǎo)致：

高達100 ％的改善光。

的出色表現(xiàn)極其微光（更好的S / N和EBI的）

至少有三高光決議（至少36罐/月相比， 12罐/毫米）

有顯著改善，相反的水平和性能方面的所有光線條件下，第四代代表頂級產(chǎn)品的性能在夜視市場。

下圖是各代夜視儀的一個理論距離，但是各品牌間的產(chǎn)品，實際是有很大差別的。

四．夜視儀的紅外照明 -夜視儀原理

所有星光范圍需要一些光放大。這意味著，如果你是在完全黑暗的你不能看到。由于這一點，我們有一個內(nèi)置的紅外線照明燈，即使在完全黑暗。在紅外線照明燈就像一個手電筒的距離，您可以看到這將是有限的。我們使用最強大的人眼安全照明燈在市場上。所有紅外燈的距離一般最遠就到100米，由于電力在短距離的紅外線照明燈可能只包括40-60 ％的可視面積。 所以在全黑的情況下，夜視儀不論幾代，最遠的可視距離就在100米了。如果你需要在全黑情況超過100米，您只能選擇熱像儀。

同時紅外發(fā)射器在實際使用中，是會被被觀測目標(biāo)發(fā)現(xiàn)爆點的（就是機身上的紅外設(shè)器使用時，遠處看會看到紅點），所以在部隊上使用時，是不允許開啟紅外燈的。所以二代及以上的夜視儀紅外燈都很小，距離只有10米左右，以免被對方發(fā)現(xiàn)。

一代夜視儀沒有辦法，不使用紅外發(fā)射器在稍微暗點的地方就無法觀測到目標(biāo)，只能使用紅外發(fā)射器。所以一代夜視儀理論上夜晚使用會被目標(biāo)發(fā)現(xiàn)，除非目標(biāo)不是人，而是其他的物體。