Nghiên cứu chế tạo bia ảnh nhiệt thụ động phục vụ hiệu chỉnh và huấn luyện sử dụng kính ngắm ảnh nhiệt

Một giải pháp chế tạo bia ảnh nhiệt với các thiết bị, vật tư sẵn có được đề xuất. Trên cơ sở tham khảo các mẫu bia ảnh nhiệt trên thế giới, kết hợp lí thuyết và thực nghiệm, mẫu phẩm bia ảnh nhiệt thụ động đã được nghiên cứu chế tạo. Các thông số kỹ thuật của các mẫu được xác định bằng thực nghiệm trên hiện trường và trong phòng thí nghiệm.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu chế tạo bia ảnh nhiệt thụ động phục vụ hiệu chỉnh và huấn luyện sử dụng kính ngắm ảnh nhiệtVật lý NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BIA ẢNH NHIỆT THỤ ĐỘNG PHỤC VỤ HIỆU CHỈNH VÀ HUẤN LUYỆN SỬ DỤNG KÍNH NGẮM ẢNH NHIỆT Lê Ngọc Cường*, Vũ Hữu Khánh, Lê Văn Hoàng, Trần Quốc Tuấn Tóm tắt: Một giải pháp chế tạo bia ảnh nhiệt với các thiết bị, vật tư sẵn có được đề xuất. Trên cơ sở tham khảo các mẫu bia ảnh nhiệt trên thế giới, kết hợp lí thuyết và thực nghiệm, mẫu phẩm bia ảnh nhiệt thụ động đã được nghiên cứu chế tạo. Các thông số kỹ thuật của các mẫu được xác định bằng thực nghiệm trên hiện trường và trong phòng thí nghiệm. Kết quả được bình luận và đưa ra hướng ứng dụng trong thực tế.Từ khóa: Quang điện tử; Ảnh nhiệt; Kính ngắm ảnh nhiệt; Bia ảnh nhiệt; Bia ảnh nhiệt thụ động. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Tác chiến hiện đại đòi hỏi khí tài quân sự có tính năng kỹ chiến thuật cao, đa chứcnăng, đặc biệt khí tài công nghệ cao. Hiện nay, các khí tài quân sự đã được phát triển vàhiện đại hóa trong các miền quan trắc khác nhau từ nhìn thấy, hồng ngoại gần, đặc biệt làảnh nhiệt. Những năm gần đây, một số một số khí tài ảnh nhiệt đã được nghiên cứu, trongquân đội, một số trong đó đã triển khai ứng dụng [1, 2, 3, 4]. Vấn đề đạt ra là nâng cao kỹnăng thao tác sử dụng các khí tài hiện đại này. Do vậy, công tác huấn luyện bộ đội sử dụngthành thục khí tài là rất cần thiết, đặc biệt khả năng nhận dạng, phân tích mục tiêu ảnhnhiệt, trên các nền nhiệt khác nhau thông qua thực tập trên các bia mẫu. Tuy nhiên, biadùng cho mắt thường, tức là bia được quan sát trong vùng nhìn thấy không thể sử dụngcho khí tài ảnh nhiệt, mà đòi hỏi bia đặc chủng nhạy với vùng bức xạ nhiệt. Từ nhu cầuđó, hiện nay, một số loại bia ảnh nhiệt (BAN) đã được nghiên cứu, chế tạo và đưa vào sửdụng trong quân đội một số nước, tuy nhiên với giá thành cao và chưa phải là thươngphẩm [5, 6]. Mặc dù BAN có tầm quan trọng như vậy, nhưng hiện nay, trong nước vẫnchưa có công trình nghiên cứu nào về lĩnh vực này. Công trình này trình bày công nghệ chế tạo bia ảnh nhiệt thụ động (BANTD) dựa trênkhả năng phát xạ khác nhau của vật liệu. Từ các mẫu vật liệu phát xạ nhiệt, hệ số phát xạđã được khảo sát và từ đó chế tạo mẫu BANTD. 2. CƠ SỞ LÝ THIUYẾT 2.1. Tổng quan về bia ảnh nhiệt Các khí tài ảnh nhiệt hoạt động dựa trên khả năng phát hiện mục tiêu của kính ngắmảnh nhiệt (KNAN), do đó, BAN là loại bia chuyên dụng cho KNAN [5, 6]. Bia thôngthường chỉ làm việc trong vùng phổ nhìn thấy (0,4 đến 0,7 µm), BAN làm việc trong vùngbức xạ nhiệt có bước sóng từ 7m đến 14 µm [7, 8, 9, 10, 11]. BAN được chia làm 02 loại với ưu nhược điểm khác nhau [12, 13, 14]: - Bia ảnh nhiệt chủ động (BANCĐ) hoạt động nhờ lượng bức xạ nhiệt được tạo ra donguồn gia nhiệt cho bia (Hình 1). BANCĐ có ưu điểm: ảnh nhiệt của bia giống với hìnhảnh thực tế của mục tiêu, rõ nét; có khả năng điều chỉnh mức nhiệt độ của bia tương ứngvới nhiệt độ mục tiêu ở trạng thái nghỉ hay vận động. Tuy vậy, cần duy trì nguồn điện áp nuôi, do đó kết cấu phức tạp, cồng kềnh, giá thànhcao và không phù hợp với điều kiện dã chiến. - BANTĐ hoạt động dựa vào khả năng phát xạ, hấp thụ, phản xạ bức xạ nhiệt của vậtliệu ở nhiệt độ môi trường mà không sử dụng nguồn nuôi (Hình 2). Do phụ thuộc vàonhiệt độ môi trường, nên khó phân biệt giữa bia và môi trường chung quanh, dẫn đến chất124 L. N. Cường, …, T. Q. Tuấn, “Nghiên cứu chế tạo bia ảnh nhiệt … kính ngắm ảnh nhiệt.”Nghiên cứu khoa học công nghệlượng ảnh nhiệt của BANTĐ không rõ nét bằng BANCĐ. Tuy nhiên, nó có ưu điểm: Dễsử dụng, vận chuyển, mang vác; giá thành rẻ và có khả năng hoạt động liên tục mà khônglo hết pin/ đứt cáp/ mất kết nối; bền ngay cả khi dùng để bắn đạn thật; dễ sửa chữa.. Hình 1. Mẫu bia ảnh nhiệt chủ động Hình 2. Mẫu bia ảnh nhiệt thụ đa lớp (xe tăng), nguồn ắc-quy [5]. động (xe tăng) [6]. Về lý thuyết, tính năng kỹ thuật của BANTĐ phụ thuộc vào độ tương phản của ảnhmục tiêu và nền. Độ tương phản (CE) của hai khối vật chất đặt sát nhau được xác định mộtcách tương đối [7, 8, 9, 12, 13]: CE = (E1 – E2)/ (E1 + E2) (1)trong đó: E1 và E2 lần lượt là độ trưng năng lượng của hai khối vật chất có thứ nguyên là[W/m2], được xác định như sau: 2 E1,2 (T ,  )   1,2 T ,    T 4 d  (2) 1trong đó:   5,67.108 (W / m 2 .0 K ) là hằng số Stefan-Boltzmann. 1,2 (T ,  ) là hệ số phát xạ của vật liệu tương ứng  = 7 ÷ 14 µm. Từ (1) và (2), chúng ta thấy rằng, cần nâng cao hiệu quả của BANTĐ, thì các tham số:độ chênh lệch nhiệt độ, độ chênh ...