由于對微光夜視儀不熟悉,部隊(duì)使用中經(jīng)常造成微光夜視儀像增強(qiáng)器損壞。有鑒于此,重慶建設(shè)工業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司光學(xué)專家吳安律、王湘川從基本常識入手,深入淺出地介紹了微光夜視儀的原理、應(yīng)用及使用中應(yīng)采取的保護(hù)措施,并對一些像增強(qiáng)器損毀及微光夜視儀不能正常使用的的原因進(jìn)行分析——
利用微光像增強(qiáng)器實(shí)現(xiàn)夜間觀察、瞄準(zhǔn)的微光觀察鏡、微光瞄準(zhǔn)鏡等裝置統(tǒng)稱為微光夜視儀。正確使用微光夜視儀之前必須掌握基本微光常識,并了解注意事項(xiàng)。
光照強(qiáng)度是一種物理量,指單位面積上所接收可見光的光通量,用于指示光照的強(qiáng)弱和物體表面積被照明的程度,單位為勒克斯(Lux或Lx)。
在自然界中,夏季太陽直接照射條件下,光照強(qiáng)度可達(dá)6萬~10萬勒克斯,即6x104~1x105Lx;陰天室外條件下,光照強(qiáng)度可達(dá)1萬~3萬勒克斯,即1x104~3x104Lx;晴朗夏季室內(nèi)光照強(qiáng)度約100~550勒克斯;夜晚室內(nèi)光照強(qiáng)度約為50~300勒克斯;室外月光條件下光照強(qiáng)度約為0.01~0.2勒克斯,即1x10-2~2x10-1Lx;晴天夜晚無月光、星光條件下光照強(qiáng)度約為0.001勒克斯,即1x10-3Lx。以上這些光照強(qiáng)度是大自然不可改變的現(xiàn)實(shí)條件。
人眼可清晰觀察景物、閱讀的光照強(qiáng)度為50勒克斯~10萬勒克斯,即50~1×105Lx。夜間星光照明及月光照明條件下,人眼無法正常觀察和發(fā)現(xiàn)、識別目標(biāo)。在每天的正常生活中,都存在著很多光照對人眼的損害和危險(xiǎn)因素,比如,直視晴天的太陽超過10分鐘或直視電焊的弧光超過5分鐘,都會(huì)對人眼的視網(wǎng)膜造成不可恢復(fù)的燒傷。所以人眼遇到強(qiáng)烈光源時(shí)都會(huì)自然地躲避或閉眼來保護(hù)視網(wǎng)膜不會(huì)被燒傷,這是人的本能。
微光夜視儀通過微光物鏡將遠(yuǎn)處被星光或月光照射的物體和景物成像于微光像增強(qiáng)器的輸入面,然后經(jīng)過1萬~10萬倍的圖像信號增強(qiáng),在微光像增強(qiáng)器的輸出面形成熒光屏圖像供人眼觀察,微光夜視儀工作的光照強(qiáng)度必須嚴(yán)格控制在0.001勒克斯~1勒克斯,即10-3~1Lx。同時(shí)也要避免夜間使用微光夜視儀時(shí)長時(shí)間(2分鐘以上)凝視觀察遠(yuǎn)處的路燈、發(fā)光廣告牌、月亮和距離較近的汽車尾燈、LED信號燈,因?yàn)槲⒐庖挂晝x中的微光像增強(qiáng)器輸入面(光陰極面)就相當(dāng)于人眼的視網(wǎng)膜,是極其敏感的,非常容易造成不可逆損壞。
微光夜視儀經(jīng)歷了多代的發(fā)展,其中第一代為三級級聯(lián)式微光夜視儀(由5個(gè)0代光電管串聯(lián)組成),第二代為微通道板式微光夜視儀,第三代為Ⅲ-V族負(fù)電子親和勢光電陰極像增強(qiáng)器微光夜視儀。在第二代向第三代過渡時(shí)發(fā)展了一種超二代的光電管,稱為二代加,其技術(shù)性能僅次于第三代產(chǎn)品。若將微光夜視儀再細(xì)分的話,那么就包括0代、1代、2代、2代加、3代,共5個(gè)檔次。
微光夜視儀發(fā)展到今天,技術(shù)上已比較成熟,成像質(zhì)量好,廣泛應(yīng)用于軍警領(lǐng)域。
在設(shè)計(jì)上,微光夜視儀都會(huì)采用物理方法或光電控制方法避免微光像增強(qiáng)器燒毀,這些都是被動(dòng)的保護(hù)方法。
物理方法是在遮光罩上設(shè)計(jì)有直徑為1mm的通光孔(即針孔),在白天或夜間有照明的室內(nèi),通過針孔進(jìn)入微光夜視儀的光照能量足夠滿足其正常工作條件。另外,針孔也是為了滿足微光夜視儀在作戰(zhàn)前的工作狀態(tài)檢查需要。千萬不能在白天或夜間有照明的室內(nèi)打開遮光罩并開啟電源,使微光夜視儀處于強(qiáng)光工作狀態(tài),否則,會(huì)燒毀微光夜視儀的像增強(qiáng)器。
光電控制方法是在微光夜視儀的直視方向安裝光電傳感器,當(dāng)外界光照強(qiáng)度總平均量大于1勒克斯時(shí),微光夜視儀的工作電路會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。但這種方法也有缺陷,如遠(yuǎn)距離點(diǎn)光源和面光源的光照強(qiáng)度總平均量不到1勒克斯,不會(huì)觸發(fā)光電傳感器關(guān)閉微光夜視儀工作電路,而直視這種光源會(huì)造成微光夜視儀像增強(qiáng)器的局部燒毀,
以上這些方法在實(shí)際使用和操作中都無法完全徹底地起到有效保護(hù)作用,只有完全熟悉和了解微光夜視儀的正確使用方法,并掌握相關(guān)的知識,采用人為主動(dòng)的保護(hù)方法,才是最根本的解決方案。
微光夜視儀發(fā)明以后,一直存在像增強(qiáng)器在使用中容易燒毀損壞的問題。由于像增強(qiáng)器的使用環(huán)境是在0.001勒克斯~1勒克斯光照強(qiáng)度條件下,早期的像增強(qiáng)器在照明彈或汽車前大燈的照射下,不及時(shí)關(guān)閉電源就會(huì)燒毀。如今超二代以上的像增強(qiáng)器都有短時(shí)間的強(qiáng)光自動(dòng)保護(hù)功能,但這種功能無法避免局部點(diǎn)、面光源對像增強(qiáng)器陰極面的局部燒毀,例如黑暗中遠(yuǎn)處的路燈或近距離的LED指示燈所產(chǎn)生的能量不足于啟動(dòng)像增強(qiáng)器保護(hù)電路,但這些光源在陰極面成像為小的光能集中點(diǎn),即光應(yīng)力點(diǎn)。光應(yīng)力點(diǎn)在陰極面上保持2分鐘以上,陰極面局部溫度會(huì)超過200℃,從而造成像增強(qiáng)器局部不可逆燒毀,形成黑斑或暗斑,這個(gè)原理就同凸透鏡能燒穿紙張一樣。大家都知道,用凸透鏡將太陽光聚焦在一張白紙上并保持不動(dòng),2~5分鐘后白紙會(huì)被光應(yīng)力燒出一個(gè)小孔。而如果不斷移動(dòng)白紙,使聚焦點(diǎn)不停留在白紙的固定位置上,即使2~3小時(shí)也不會(huì)在白紙燒出小孔,因此微光夜視儀在使用過程中遇到強(qiáng)點(diǎn)光源時(shí),應(yīng)及時(shí)改變觀察方向,避免凝視強(qiáng)光點(diǎn)就可避免像增強(qiáng)器損壞。
采取人為主動(dòng)保護(hù)是微光夜視儀最有效的安全防護(hù)措施。微光夜視儀被燒毀都是在開機(jī)狀態(tài)才會(huì)發(fā)生,養(yǎng)成良好的操作習(xí)慣是減少和杜絕像增強(qiáng)器損壞的有效措施。操作人員一定要把微光夜視儀像增強(qiáng)器當(dāng)作自己眼睛的視網(wǎng)膜一樣去保護(hù)。夜間若突然遇到強(qiáng)光(車輛燈光、路燈、探照燈、照明彈、槍炮火焰等),應(yīng)立即采取旋轉(zhuǎn)微光夜視儀方向、及時(shí)蓋上遮光罩或關(guān)閉微光系統(tǒng)電源這三種保護(hù)方式之一,防止微光夜視儀過長時(shí)間(2分鐘)凝視強(qiáng)光源,以避免局部灼傷像增強(qiáng)器陰極面。
操作人員眼睛處于微光夜視儀觀察位置之后,才能開啟微光系統(tǒng)電源,眼睛停止觀察或離開微光夜視儀觀察位置時(shí),必須關(guān)閉微光系統(tǒng)電源。這是因?yàn)槿搜塾龅綇?qiáng)烈有害光線時(shí)有疼痛感,會(huì)立刻想辦法主動(dòng)躲避,而像增強(qiáng)器燒毀時(shí)是悄無聲息的。因此保證微光夜視儀的使用光照環(huán)境時(shí)刻處于人眼的監(jiān)控之下(即人鏡結(jié)合),牢記這個(gè)原則才能最有效主動(dòng)地防范微光夜視儀像增強(qiáng)器被燒毀。
夜間使用激光校槍鏡校槍時(shí)(激光會(huì)在校槍靶上產(chǎn)生一個(gè)亮點(diǎn)),校槍靶必須處于100m之外,校槍工作應(yīng)在2分鐘之內(nèi)完成。如不能完成,應(yīng)關(guān)閉微光夜視儀電源5分鐘,然后再次校槍2分鐘,依次循環(huán),這樣可以減少光應(yīng)力,以避免局部灼傷像增強(qiáng)器陰極面。
微光夜視儀長期不使用時(shí),應(yīng)取出電池,防止電池漏液損害產(chǎn)品。同時(shí)每3個(gè)月至少通電10分鐘以上,有利于延長產(chǎn)品使用壽命。
某部隊(duì)在進(jìn)行夜間行軍訓(xùn)練時(shí),指揮員指揮全連自行火炮車將炮長觀察鏡的微光系統(tǒng)處于開機(jī)工作狀態(tài),當(dāng)該連車隊(duì)經(jīng)過多個(gè)村莊后,發(fā)現(xiàn)有多臺觀察鏡的像增強(qiáng)器被村莊的路燈燒毀。該案例中微光夜視儀像增強(qiáng)器被燒毀的原因有二:一是行軍途中炮長觀察鏡被行軍固定器固定,其觀察方向是固定的,當(dāng)車輛經(jīng)過路口停車時(shí)極容易產(chǎn)生凝視狀態(tài);二是行軍途中炮長已不再使用觀察鏡,即處于人鏡分離狀態(tài),未及時(shí)關(guān)閉微光系統(tǒng)電源,造成像增強(qiáng)器燒毀。
某部隊(duì)在進(jìn)行夜間閉燈駕駛訓(xùn)練時(shí),使用微光夜視儀輔助駕駛,在行軍中前后車的間距太近,前車的剎車尾燈將后車的輔助駕駛微光夜視儀像增強(qiáng)器燒毀。該案例中像增強(qiáng)器被燒毀的原因是,不了解近距離微弱燈光也會(huì)對微光夜視儀像增強(qiáng)器造成損壞。
某工廠在室內(nèi)靶道進(jìn)行微光瞄準(zhǔn)鏡測試實(shí)驗(yàn)時(shí),將微光瞄準(zhǔn)鏡和槍固定在射擊槍架上,并把射擊位的燈全部關(guān)閉,只在100m靶板處留有200W白熾燈照明。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后射手忘記關(guān)閉微光夜視鏡電源,10分鐘后,發(fā)現(xiàn)像增強(qiáng)器被靶板處的燈光燒傷呈現(xiàn)4塊黑色暗斑。該案例中像增強(qiáng)器被燒毀的原因也有兩個(gè),一是微光瞄準(zhǔn)鏡像增強(qiáng)器長時(shí)間凝視強(qiáng)光點(diǎn)造成像增強(qiáng)器損壞;二是人眼停止觀察或離開微光夜視儀觀察位置時(shí),未及時(shí)關(guān)閉微光系統(tǒng)電源。
我國某外貿(mào)公司為非洲某國內(nèi)務(wù)部提供了50套微光夜視頭盔鏡,該頭盔鏡設(shè)計(jì)中采用了光敏電阻作為強(qiáng)光保護(hù)電路的傳感器,即非全黑環(huán)境不能使用。該國用戶不了解這個(gè)裝置,在長達(dá)2個(gè)月的檢測后認(rèn)為這批產(chǎn)品無法工作,從而將其全部退回。頭盔鏡既設(shè)置了物理保護(hù)(針孔鏡蓋)又設(shè)計(jì)了光電保護(hù),造成過度保護(hù),這些產(chǎn)品不進(jìn)入全黑環(huán)境中無法工作。同時(shí),使用說明書中沒有準(zhǔn)確表述使用方法和設(shè)計(jì)思想,使用戶認(rèn)為產(chǎn)品質(zhì)量有問題。
前不久在北京舉辦的第九屆中國國際警用裝備博覽會(huì)上,重慶建設(shè)工業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司展出了兩款新型微光瞄準(zhǔn)鏡,為方便演示,微光瞄準(zhǔn)鏡的電源處于開啟狀態(tài)。展會(huì)的第一天有30多位警員和軍事愛好者觀看微光瞄準(zhǔn)鏡時(shí)第一個(gè)動(dòng)作就是打開物鏡罩,這將使微光瞄準(zhǔn)鏡處于強(qiáng)光條件下開機(jī)狀態(tài),像增強(qiáng)器極易被燒毀,幸虧工作人員及時(shí)制止才未造成災(zāi)難性后果。這說明人們對微光夜視儀的基礎(chǔ)知識欠缺。
現(xiàn)代戰(zhàn)爭中,夜戰(zhàn)所占比重越來越高,微光夜視儀因耗電少、體積相對小巧,對夜戰(zhàn)的重要性不言而喻。目前一具微光夜視儀的價(jià)格高達(dá)數(shù)萬元,但由于缺乏相關(guān)知識,目前我們裝備的微光夜視儀中有相當(dāng)比例的產(chǎn)品被燒毀,這種未戰(zhàn)先損的現(xiàn)象令人十分惋惜。而由于怕燒毀,有的單位又甚至不敢使用而出現(xiàn)“消極保安全”現(xiàn)象。這兩種非正?,F(xiàn)象都是因?yàn)槲凑莆障嚓P(guān)知識造成的。
軍事科技的對抗無處不在,我們一方面要重視硬科技裝備的對抗能力,又不能忽視士兵的技術(shù)素養(yǎng)。而在士兵中普及微光夜視儀相關(guān)知識,就是提高軍隊(duì)的文化技術(shù)素養(yǎng),從而提高軍隊(duì)的綜合實(shí)力。
任何高科技產(chǎn)品都應(yīng)該從理論知識掌握入手,只要知識掌握了,使用起來既可保證產(chǎn)品安全,又可發(fā)揮出產(chǎn)品的作戰(zhàn)能力,這才是主動(dòng)解決難題的工作方法。因此,微光夜視儀必須遵循“先培訓(xùn),后使用”的基本原則,使操作人員了解并熟悉微光夜視儀的工作原理及正確使用方法,才能充分利用微光夜視儀良好的夜間觀、瞄能力,又可避免微光夜視儀像增強(qiáng)器在工作中損壞。
編輯/魏開功