Wie funktioniert das?
Alle Körper, deren Temperatur über dem absoluten Nullpunkt (-273,2°C) liegt, strahlen elektromagnetische Wellen im infraroten Frequenzbereich aus. Nach den physikalischen Gesetzen ist die Intensität der thermischen Strahlung proportional zur vierten Potenz der Temperatur des Körpers. Daher hängt die Möglichkeit, die Strahlung eines Körpers durch im infraroten Bereich des Spektrums empfindliche Detektoren zu registrieren, im Wesentlichen von der Temperatur des Körpers und der Umgebung ab und ist unabhängig von der Beleuchtungsstärke im sichtbaren Bereich.
Infrarote Strahlung belegt einen ausgedehnten Spektralbereich, der üblicherweise in mehrere Banden aufgeteilt wird. Spektralbereiche in denen Überwachungsgeräte funktionieren arbeiten in atmosphärische Fenster in Abhängigkeit von der Wellenlänge der Strahlung.
Siehe Abbildung unten.
NV – Frequenzband in der Nachtsichtgeräte funktionieren (von 0,4 bis 1 µm);
SWIR – nahes Infrarot (von 0,76 bis 3 µm);
MWIR – mittleres Infrarot (von 3 bis 8 µm);
LWIR – fernes Infrarot (von 8 bis 14 µm).
Die übliche Aufteilung der infraroten Strahlung in verschiedene Bereiche hängt sowohl mit der Empfindlichkeit der existierenden Strahlungsdetektoren als auch mit der Existenz der atmosphärischen Fenster, in denen die Erdatmosphäre weitgehend transparent ist, zusammen. Nachtsichtgeräte funktionieren im sichtbaren und nahem infraroten Spektralbereichen (Wellenlänge von 0,4 bis 1 µm). Sie registrieren vom beobachteten Körper reflektierte sowie natürliche und künstliche Hintergrundstrahlung. Moderne kompakte Wärmebildgeräte funktionieren im Wellenlängenbereich von 8 bis 14 µm, der einem atmosphärischen Fenster entspricht. Das Prinzip der Wärmebildgeräte basiert auf der Fähigkeit bestimmter Materialien die Abbildung von Objekten im infraroten Bereich zu registrieren, und in elektrische Signale zu verwandeln. Die elektrischen Signale, die das thermisches Bild des beobachten Objektes darstellen, werden nach Verstärkung und computergesteuerter Verarbeitung an die Anzeige des eingebauten Mikrodisplays übertragen, in dem für das menschliche Auge sichtbare Bilder des beobachteten Objektes aufgebaut werden.
Die Konstruktionsgrundlage der Wärmebildvisiere der Dedal-Serie ist eine ungekühlte mikrobolometrische Matrix, die aus einer Reihe von thermoempfindlichen Elementen (Bolometer) und einer Schaltung zur Signalvorverarbeitung besteht. Als Bolometer bezeichnet man ein empfindliches bimetallisches Element, das seinen elektrischen Widerstand abhängig von der im infraroten Spektralbereich einfallenden elektromagnetischen Strahlung verändert.
Bei ein und demselben Fokus des Objektives ermöglicht eine kleinere Pixelgröße (Elementgröße) und eine höhere Bildschärfe, ein größeres Wärmebildmodul (384×288, 640×480 Pixel) bei derselben Pixelgröße, eine Erhöhung des Sehfelds. Die optischen Elemente der Objektive werden aus Germanium hergestellt, das eine hohe Durchlässigkeit für thermische Strahlung besitzt. Es sollte beachtet werden, dass bei einer Nachfokussierung (interne Fokussierung), um eine optimale Einstellung des Objektives bei verschiedenen Beobachtungsabständen zu erreichen, die Translationsverschiebung der Objektivlinsen eine Verschiebung des Mitteltreffpunktes bei der Änderung des Fokussierungspunktes ausschließt. Eine große Fokusweite des Objektives erlaubt eine Erhöhung der Ortungs- und Identifikationsentfernung des Zieles. Die computergesteuerte Verarbeitung des Ausgangssignals vom Strahlungsempfänger erfolgt mit einer Bildwechselfrequenz von 9 Hz oder 25-60 Hz. Eine Bildwechselfrequenz von 9 Hz kann für die Verwendung in Geräten und Visieren bei Beobachtung sich langsam bewegender Ziele ausreichen. Für professionelle Visiere wird eine Frequenz von 25 Hz gebraucht.
In den Wärmebild-Visieren der Dedal-Pro Serie wird eine spezielle Software eingesetzt, in der, verglichen mit Konkurrenzgeräten, folgende Eigenschaften realisiert werden:
– vollautomatisches Matrixkalibrierungssystem ohne Blenden, das kontinuierlich die Arbeit des Visiers unter verschiedenen Bedingungen optimiert und keine zusätzlichen manuellen Einstellungen benötigt;
– System zur dynamischen Kontrastverbesserung, das ein optimales Bild erzeugt: schärfere Konturen des Ziels, Ausarbeitung der Details des Ziels und des Hintergrundes, was erlaubt, schnell und präzise das Ziel in der Umgebung zu identifizieren und seine Position zu bestimmen;
– die Bildwechselfrequenz von 25-50 Hz sorgt für eine präzise Abbildung von bewegten Zielen.
