什么是军用夜视仪

文章简介军用夜视仪，在近80年的发展历史中，经历了从一代到四代的转换。其真正的飞跃是二代夜视仪的出现。因为一代夜视仪在没有红外辅助光源的情况下，根本无法观测到目标。二代夜视仪标志着军用夜视仪的新的历史阶段。三代和四代夜视仪虽然在清晰度和体积上略优于二代夜视仪，但是没有根本上的质的变化。文章详细内容

夜视仪由于其具有优越的夜晚观测能力，广泛被应用于军事领域，单兵携带的传感器提高了战士在全天候各种能见度下的杀伤力和生存度。特遣队队员和常规部队中同类部门人员利用手持式和头盔式的夜视光学设备搜寻重要的军事目标。这些装备和未来更多的其他能力可以让士兵精确地识别威胁目标，向C4I系统传递信息或完成其他任务。一.夜视仪的发展历史

20世纪40年代研制成功的主动式红外夜视仪是夜视器材的鼻祖，它的出现使人类第一次看到黑暗中的目标。主动式红外夜视仪成像清晰，对比度好，但由于需要红外光源照射，存在着能耗大，易暴露的缺点。1962年，美国人研制成功像增强器，使得夜视器材的发展产生了一个飞跃。我们平时所谓的黑夜，很少是绝对黑暗的，因为自然界总是存在着微弱的光线，例如星月光，大气的辉光和黄道光。即使肉眼不容易察觉的星星，对地面的照度仍然可以达到2x10负4次方勒克司。 能够利用如此微弱的光线进行观测，是因为两个技术上的重大突破。首先，研制成功了灵敏度极高的光电阴极，既S-20多碱光电阴极。比以前的光电阴极灵敏度提高了一个数量级，使得夜视仪的光电增益大大提高。另一个突破是采用了光学纤维面板。既一种由大量光导纤维组成的薄板阵列，每根纤维传导一个像素减少了光的散射，传导效果好，由于可以将纤维的末端排列成曲面，天然的避免了像差，大大提高了成像质量。将多个上述结构的像增强管串联起来，将光线逐级放大，使得极其微弱光线下的图象放大到了人眼可以清晰观看的程度，便实现了无须红外照明的微光观测。

二. 第一代微光夜视仪 越南战争时期，美国与奥尔法ORHPA公司，将利用级联像增强技术投入实战应用，研制成功了第一带代微光夜视仪，主要有AN/PVS-2星光镜，AN/TVS-2班组武器瞄准镜和AN/TVS-4微光观察镜。微光夜视仪的工作原理可以归纳为：目标反射的微弱光线经物镜会聚后在像增强器的阴极面上成像，逐级放大并将红外光转变为可见光，在最后一级的荧光屏上形成有足够亮度和清晰度的图象，供使用者观察。目前市面上许多民用的夜视仪都是原来的美军一代夜视仪转为民用而生产呢的。三. 第二代微光夜视仪 微光夜视仪能耗小，但是体积仍然嫌大，更为主要的是清晰度不够。在实际使用中，一代微光夜视仪如果不开启红外辅助光源，在比较黑暗的环境下，根本无法观测的目标。越战期间，美国人再次与ORPHA光学设备公司合作又研制成了微通道板像增强器，于是第二代微光夜视仪应运而生。 有些材料具有在电子的撞击下能够发射出更多的电子的特性，60年代，材料研究获得突破，导致了微通道板像增强器的诞生。连续型通道像增强器的原理是一根内壁涂有电子发射材料的细管子，在管子两端的电极上加上直流电压，当电子从管子一头射入时，便在管内来回碰撞，激发出越来越多的电子，这些电子被管壁的电压加速，并且碰撞出的几何级数增加的电子，使得管子末端出射的电子获得很高的增益。通道电子倍增器的电子增益与管壁内的电子发射材料有关，与通道的长径比有关，与电压有关，但与通道的大小无关，所以可以做的极小，将其并列起来组成阵列，就可以用来传递显示图象了。单根通道的直径一般为10-12微米，长500微米，一块通道板包含数百万根通道管，既数百万像素，可以使图象的亮度增加几千乃至上万倍。微通道的制作对工艺的要求很高。微通道板的制作方法有多种，一般采用实芯拉制法。所制成的夜视仪像增强器有两种，一种叫做近贴式，一种叫做倒像式。近贴式微通道板像增强器将通道板放置在光电阴极和荧光屏之间。阴极发射的电子束在电场作用下打到微通道板上，经过倍增后，投射到荧光屏上成像。由于结构的关系，这种夜视仪尺寸小，但鉴别率较低，光学增益相对小些，需附加正像装置，又称为薄片管。倒像式微通道板像增强器，是在荧光屏前面放置微通道板，能达到几万倍以上的光学增益，而且不用再次倒像。 第二代产品比第一代有如下优点：总长度是第一代的1/3，质量轻，使制成的夜视仪整机尺寸大大降低。例如1970年美国步枪用奥尔法ORPHA AN/PVS-3微光瞄准镜比第一代长度缩短2/3，质量减轻一半，价格降低一半，灵敏度却大幅度提高了。微通道出射的电子达到一定数量后便会饱和，所以突然出现的强光不会烧坏夜视仪，先天具备防强光功能。美军除了使用夜视瞄准镜外，为方便观察目标，头盔式2代夜视仪也被广泛应用。由于美军长期与奥尔法ORPHA合作，目前美军装备的大多数头盔式夜视仪S608其实就是目前民用的奥尔法S128的前身，这款二代夜视仪，在美军中数量巨大，据说有将近10万台。中国于20世纪80年代研制成功了第二代微光夜视仪，可以用做班组武器的瞄准具，也可以单独作为观察仪器使用，具有排除强光干扰的功能。 目前民用二代+夜视仪的雏形都是原来军用二代夜视仪而来。比如ORPHA 的ONV2+ 手持头戴两用夜视仪，图片见下图，就不是从ORPHA AN/PVS-3衍生而来，作为一款多功能的二代+夜视仪，80-90年代，其广泛被美军采用，美军在20年内的采购量超过了10万台。

四. 数码夜视仪 数码夜视仪由于采用数字信号，广泛地应用于美军的各种装备。20世纪，由于数码技术发展刚开始，数码夜视仪的低照度CCD的敏感度偏低，数码夜视仪的效果一直只能相当于一代的夜视仪，美军只有在不得已需要数据采集的情况才使用数码夜视仪，但是这个数量也是非常庞大,美军在20世纪主要与BUSHNELL合作，BUSHNELL 260542数码夜视仪在20世纪长期被美军采购，采购数量达到数万台。 进入21世纪，美军投入巨资与美国爱吉公司合作，研发高质量的数码夜视仪，历经3年，耗资3亿美金，研发成功编号为DS5091的数码夜视仪，装备于美军各式坦克，军舰上。DS5091就是现在市面上可以见到美国爱吉NV2020数码夜视仪的前身。这款夜视仪在21世纪初研发面市，其性能就达到和超过了二代增像管的传统夜视仪。对于这种成像质量的数码夜视仪，目前为止还没有同等产品。2010年，美军与美国爱吉研发出更新一代的数码夜视仪，DS8078，同年12月，美国才允许出口DS5091技术，2013年美国爱吉公司才正式将DS5091转为民用，取名爱吉NV2020. 数码夜视仪相对传统夜视仪，其最大优点除了传输方便外，更为重要的除去研发成本外，生产成本大幅度下降。五. 第三代和第四代微光夜视仪 20世纪70年代中期，美国人在研制新的高性能光电阴极方面取得了突破，于80年代研制出采用负电子亲和势砷化镓光电阴极的第三代像增强器，并以此为基础研制出飞行员用夜视眼镜。第二代和第三代夜视器材目前仍是西方军队装备的主流。电子亲和势指的是半导体导带底部到真空能级间的能量值，它表征材料在发生光电效应时，电子逸出材料的难易程度。电子亲和势越小，就越容易逸出。如果电子亲和势为零或负值，则意味着电子处于随时可以脱离的状态，用电子亲和势为负值的材料制作的光电阴极，由光子激发出的电子只要能扩散到表面就能逸出，因此灵敏度极高。砷化镓正是科学家们寻找的合适材料。由于高灵敏度负电子亲和势光电阴极制作难度大，所以目前该技术掌握在少数发达国家手中，一些国家只能依赖进口。 自从20世纪80年代以来，美国的厂商就按照美国陆军的要求，生产用于夜视眼镜的第三代像增强管，在1998年美国陆军与奥尔法公司和ITT公司签订合同之既，第三代管的性能似乎已经达到了极限，但是奥尔法公司在投标中抛出了杀手锏——无膜微通道板像增强器。第三代管为了防止离子反馈损坏精致的光电阴极，都镀有一层离子障膜。利顿公司找到了不用离子障膜而保护光电阴极的方法，在不降低夜视仪寿命的前提下，探测距离和分辨率显著提高，在非常黑的环境下更是如此。新式的夜视仪还采用了自动门控电源和无晕成像技术。可以自动控制光电阴极电压，改善在环境光线过强或有照明的情况下的夜视效果。无晕成像可以极大的减少由电子在像增强管的光电阴极到板的空隙中散射而引起的光晕。以上新技术的出现使得夜视仪的性能得到又一次飞跃，所以被称做第四代微光夜视仪。目前第三代和第四代夜视仪还没有完全普及。在我国民用部分，基本上没有任何的第三代和第四代夜视仪。