يعد مصباح الأشعة تحت الحمراء هو الفرق بين جهاز الرؤية الليلية الذي يعمل فقط تحت ضوء القمر الساطع وجهاز يعمل في ليلة ملبدة بالغيوم. يقوم المصباح بإسقاط ضوء الأشعة تحت الحمراء الذي لا تستطيع العين البشرية رؤيته ولكن يمكن لمكثف الصورة أو مستشعر CMOS القيام بذلك، وهو الملحق الوحيد الذي يغير مسافة المراقبة العملية. لا يعد اختيار واحد مجرد مسألة شراء أعلى تصنيف للطاقة: فالطول الموجي وزاوية الشعاع والتركيز والتركيب وسلامة العين كلها تتفاعل، ويمكن لإضاءة الأشعة تحت الحمراء غير المتطابقة أن تخفض النطاق القابل للاستخدام لجهاز ممتاز إلى النصف أو تغمر المشهد بالتشتت الخلفي من الضباب والغبار. يشرح هذا الدليل كيفية مطابقة مصباح الأشعة تحت الحمراء مع منظار أحادي الرؤية للرؤية الليلية أو نظام الكاميرا-للأغراض الأمنية والحياة البرية والأعمال البحرية.
ما الذي يفعله جهاز إضاءة الأشعة تحت الحمراء في الواقع؟
تعمل الرؤية الليلية عن طريق تضخيم الضوء المتاح، لذلك في ليلة لا يوجد فيها قمر وسحابة كثيفة، يكون هناك القليل جدًا لتضخيمه. يحل مصباح الأشعة تحت الحمراء هذه المشكلة عن طريق إضافة ضوء في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريب-، عادةً 850 نانومتر أو 940 نانومتر، والذي تستجيب له أنابيب تكثيف الصور التقليدية وأجهزة استشعار CMOS بقوة. ونظرًا لأن الطول الموجي يقع خارج الطيف المرئي، فإن المشهد يظل مظلمًا بالنسبة لراصد غير مساعد، والحيوانات التي لا ترى في هذا النطاق لا تتأثر إلى حد كبير. المكسب كبير: فباستخدام جهاز إضاءة بالأشعة تحت الحمراء (IR) مطابق بشكل صحيح، يمكن لجهاز من الجيل الثاني يحدد هوية الشخص على مسافة 120 مترًا تحت ضوء النجوم أن يصل إلى 200 متر أو أكثر. لا يعمل جهاز إضاءة الأشعة تحت الحمراء على تحسين جودة الأنبوب أو العدسة أو المستشعر؛ إنه ببساطة يزيل نقص الضوء الذي يحدهم.
الطول الموجي: 850 نانومتر أو 940 نانومتر
الطول الموجي هو القرار الأول لأنه يحدد النطاق والرؤية. يعد مصباح الأشعة تحت الحمراء 850 نانومتر هو الاختيار القياسي: فهو فعال ومتوفر على نطاق واسع ويعمل بشكل جيد مع كل أجهزة تكثيف الصور ومستشعر CMOS تقريبًا، كما أن تكلفته أقل لكل متر من النطاق. عيبه هو وجود وهج أحمر خافت عند الباعث، يمكن رؤيته لمراقب دقيق على مسافة قريبة، ويمكن أن يجذب بعض الاهتمام من مستشعرات الكاميرا. يزيل مصباح الأشعة تحت الحمراء الذي يبلغ طوله 940 نانومتر هذا التوهج بالكامل تقريبًا، وهو أمر مهم لمراقبة الحياة البرية، والمراقبة حيث لا يجب أن يعرف الهدف أنه يتم مراقبته، والتطبيقات العسكرية -المجاورة. إن المقايضة-حقيقية: عند نفس الطاقة الكهربائية، توفر وحدة 940 نانومتر عادةً نطاقًا أقل فعالية بنسبة 30 إلى 40 بالمائة وتحتاج إلى باعث أكثر سطوعًا أو شعاعًا أكثر إحكامًا لمطابقة مصباح الأشعة تحت الحمراء بطول 850 نانومتر. تنخفض حساسية المستشعر أيضًا عند الأطوال الموجية الأطول، لذا تحقق من منحنى الاستجابة الطيفية لجهاز الرؤية الليلية قبل الالتزام.
تصاميم إضاءة LED والليزر
تهيمن تقنيتان باعثتان على المنتجات المدنية. تستخدم مصابيح LED مجموعة من الثنائيات، وهي غير مكلفة، وتنشر الضوء بالتساوي؛ إنها تناسب المسح والمراقبة العامة، ويمكن لمصباح LED واحد بقدرة 3 وات أو 5 وات أن يضيء حديقة أو جدارًا مركبًا بشكل كامل. تنتج مصابيح الأشعة تحت الحمراء الليزرية شعاعًا أكثر إحكامًا وأكثر كثافة يصل إلى ما هو أبعد بكثير من أداء LED، ولكنها تشكل خطراً على العين ويجب التعامل معها على أنها خطر في جميع الأوقات. فيما بينها توجد نماذج LED مع التكبير أو التركيز، والتي تضبط زاوية الشعاع من فيضان واسع إلى نقطة ضيقة وهي الحل الوسط الأكثر فائدة للعمل الميداني. عند مقارنة المنتجات، انظر إلى طاقة الباعث بالواط أو المللي واط، ولكن تعامل مع زاوية الشعاع على نفس القدر من الأهمية، لأن الطاقة المقتبسة بدون زاوية لا تخبرك شيئًا عن كثافة الضوء على الهدف. كما يتيح مصباح الأشعة تحت الحمراء القابل للتركيز لوحدة واحدة تغطية المسح والتعرف، مما يقلل من المعدات المحمولة أثناء الدورية.
زاوية الشعاع والتركيز والمدى الحقيقي
العلاقة بين زاوية الشعاع والمدى هي الجزء الأكثر سوء فهم في تحديد جهاز إضاءة الأشعة تحت الحمراء. ينتشر الضوء الصادر عن الباعث أثناء انتقاله؛ فالشعاع العريض بزاوية 45 درجة الذي يناسب حديقة بمساحة 30 مترًا يهدر كل طاقتها تقريبًا على ارتفاع 200 متر، بينما يركز الشعاع ذو 10 درجات نفس الطاقة ويصل إلى ثلاث أو أربع مرات أبعد. القاعدة العملية هي اختيار الشعاع الأضيق الذي لا يزال يغطي مجال رؤية جهاز الرؤية الليلية على مسافة العمل، لأن أي ضوء يسقط خارج المجال يضيع. يقترن منظار أحادي الرؤية الليلية 5x مع مجال 10 درجات بشكل طبيعي مع جهاز إضاءة بالأشعة تحت الحمراء من 10 إلى 15 درجة، بينما يحتاج الماسح الضوئي 1x مع مجال 40 درجة إلى شعاع فيضان أو وحدة قابلة للتركيز واسعة النطاق. بعيدًا عن النطاق، تعد جودة الشعاع أمرًا مهمًا بالنسبة للضباب والمطر والغبار: ينتج الشعاع الضيق عالي الشدة-ضبابًا ساطعًا أمام العدسة، لذلك في الطقس الرطب، عادةً ما يتفوق الشعاع الأوسع والأقل شدة- بالإضافة إلى مسافة عمل أقصر على أداء البقعة.
الطاقة وسلامة العين ودورة العمل
ضوء الأشعة تحت الحمراء غير مرئي، وبالتالي فإن منعكس الرمش لا يحمي العين، وهذا يجعل السلامة مطلبًا للتصميم وليس تحذيرًا. لا تنظر مطلقًا إلى جهاز إضاءة الأشعة تحت الحمراء من مسافة قريبة، ولا توجهه نحو الأشخاص أو الحيوانات من مسافة قصيرة، واستخدم جهازًا مزودًا بباعث مصنف من الفئة -عندما يتم التعامل مع الوحدة من قبل الموظفين بدلاً من المتخصصين. دورة التشغيل هي القيد العملي الثاني: تشغيل الباعث بكامل طاقته لساعات سوف يسخن بشكل مفرط، والعديد من الوحدات المدمجة تخفض إنتاجها بعد بضع دقائق أو تتوقف تمامًا. للمراقبة المستمرة، اختر مصباح الأشعة تحت الحمراء بجسم من الألومنيوم ومشتت حراري أكبر، وقم بتشغيله بطاقة متوسطة، واحتفظ ببطارية احتياطية في جيب دافئ في الشتاء، حيث تفقد خلايا الليثيوم قدرتها بشكل حاد في البرد. تحافظ دائرة التشغيل المنظمة على سطوع ثابت أثناء استنزاف البطارية وتمنع الوميض الذي يظهر على الرؤية الليلية المستندة إلى المستشعر- عندما ينخفض الجهد الكهربائي.
التركيب والمحاذاة والاستخدام الميداني
يكون مصباح الأشعة تحت الحمراء مفيدًا فقط إذا كان شعاعه يغطي رؤية جهاز الرؤية الليلية، ويتطلب ذلك تركيبًا صلبًا، وليس ذراعًا مرنًا. تحافظ سكة البيكاتيني- ذات النمط أو السكة المتوافقة مع ذراع القفل على المحاذاة من خلال الارتداد والاهتزاز والضربات العرضية، بينما تنجرف رأس الكرة- المثبتة على رقبة مرنة بمجرد حمل المعدات. قم بصفر الشعاع على مسافة العمل من خلال ملاحظة حافة الدائرة المضيئة في العدسة، ثم قم بقفل الضبط ووضع علامة على الموضع حتى يمكن استعادة الإعداد بعد النقل. بالنسبة للعمل المحمول باليد، يقوم مصباح الأشعة تحت الحمراء خارج المحور- بإنشاء تظليل من يد المشغل، لذا فإن الدعامة التي تضع الباعث بجانب العدسة الموضوعية، وليس أسفل الجهاز، توفر مجالًا أكثر توازناً. أخيرًا، اترك الباعث يسخن لمدة ثلاثين ثانية قبل الحكم على السطوع؛ يستقر الإخراج بعد استقرار درجة حرارة الوصلة.
مقارنة التكوينات النموذجية
| يكتب | الطول الموجي | زاوية الشعاع | النطاق القابل للاستخدام النموذجي | ملحوظات |
|---|---|---|---|---|
| LED مدمج، ثابت | 850 نانومتر | 30-45 درجة | 40-80 m | المسح الضوئي، الحديقة، الميزانية |
| LED، قابلة للتركيز | 850 نانومتر | 10-45 درجة | 80-200 m | أفضل -وحدة ميدانية مستديرة |
| مصفوفة LED عالية الطاقة- | 850 نانومتر | 20 درجة | 150-250 m | محيط، بحري |
| الصمام السري | 940 نانومتر | 15-30 درجة | 60-150 m | الحياة البرية، العمل السري |
| ليزر IR (تصنيف الفئة) | 850 نانومتر | 3-8 درجة | 300 m+ | المستخدمون المتخصصون والمدربون فقط |
يوضح الجدول النقطة المركزية: النطاق القابل للاستخدام هو نتاج الطول الموجي وزاوية الشعاع وقدرة الباعث معًا. قد تختلف وحدتان من القوة الكهربائية المتماثلة الموجودة على طرفي نقيض من تلك الطاولة بعامل خمسة في النطاق. قرر أولاً ما إذا كان يجب أن يكون الشعاع مخفيًا، ثم اختر أضيق زاوية يسمح بها مجال رؤيتك، وبعد ذلك فقط قم بمقارنة تقييمات الطاقة عبر النماذج المرشحة.
أخطاء يجب تجنبها باستخدام جهاز إضاءة الأشعة تحت الحمراء
الخطأ الأول هو شراء الطاقة بدون زاوية، وهو كيف يصل مصباح الأشعة تحت الحمراء بقدرة 5 وات إلى 60 مترًا بدلاً من 200 لأن شعاعه يبلغ عرضه 45 درجة. والثاني هو استخدام وحدة 850 نانومتر حيث يجب ألا يرى الموضوع توهج الباعث - النطاق المفيد غير ذي صلة إذا تم اختراق المراقبة. والثالث هو تركيب المصباح على ذراع مرن وبافتراض أن المحاذاة ستصمد؛ ينجرف الشعاع خلال دقائق من حمل المعدات. الرابع هو تجاهل الحرارة، لأن الباعث الذي يعمل بشكل مستمر عند الحد الأقصى للإنتاج إما يختنق أو يفشل، وكلاهما يبدو وكأنه خطأ في الجهاز في الميدان. الخامس هو الحكم على الأداء في الضباب أو المطر الغزير، حيث ينتج شعاع ضيق تشتتًا خلفيًا يخفي الهدف؛ اختبره في شعاع أوسع ونطاق أقرب بدلاً من ذلك،{10}وأعد التحقق من الإعداد في ظروف واضحة.
التعليمات
س1: هل أحتاج إلى جهاز إضاءة بالأشعة تحت الحمراء مع جهاز رؤية ليلية من الجيل الثالث؟
بشكل أقل إلحاحًا من الجيل الأول أو الجيل الثاني، لأن أنبوب الجيل الثالث يضخم ضوء النجوم بشكل فعال بحيث يعمل بدون ضوء إضافي في معظم الظروف. في المظلة الكثيفة، داخل المباني أو في الليالي الملبدة بالغيوم، لا يزال مصباح الأشعة تحت الحمراء يمتد النطاق القابل للاستخدام بشكل ملحوظ.
س2: هل الـ 940 نانومتر أفضل دائمًا لأنها غير مرئية؟
لا. يوفر مصباح الأشعة تحت الحمراء الذي يبلغ طوله 940 نانومتر نطاقًا أقل فعالية بنسبة 30 إلى 40 بالمائة تقريبًا بنفس الطاقة ويعتمد على مستشعر يتمتع باستجابة معقولة للأشعة تحت الحمراء القريبة-. اختره عندما تكون التغطية أكثر أهمية من المسافة.
Q3: هل يمكن لإضاءة الأشعة تحت الحمراء أن تلحق الضرر بجهاز الرؤية الليلية الخاص بي؟
يمكن للباعث الساطع الموجه نحو الهدف من مسافة قريبة أن يؤدي إلى تشبع مكثف الصورة أو إتلافه. حافظ على الحد الأدنى من مسافة العمل، ولا توجه مطلقًا الباعث نحو العدسة، وقم بتركيب غطاء الهدف عندما لا يكون الجهاز قيد الاستخدام.
س4: كم من الوقت ستستمر البطارية؟
وحدة LED مدمجة تعمل بكامل طاقتها من خلية واحدة 18650 تدوم عادة من 1.5 إلى 3 ساعات، أقل في الطقس البارد. يؤدي التشغيل بطاقة متوسطة إلى مضاعفة وقت التشغيل تقريبًا، ولهذا السبب يستحق جهاز إضاءة IR -المنظمة والمتعدد المستويات التكلفة الإضافية.
س 5: هل يعمل جهاز إضاءة الأشعة تحت الحمراء مع كاميرا الرؤية الليلية الرقمية؟
نعم، بشرط أن يتمتع مستشعر الكاميرا بحساسية قريبة من -الأشعة تحت الحمراء، وهو ما تفعله معظم مستشعرات الرؤية الليلية CMOS. عادةً ما تكون الكاميرات الرقمية أكثر حساسية عند 850 نانومتر منها عند 940 نانومتر، وقد تعرض صورة أكثر سطوعًا وضوضاء بقدرة متساوية مقارنة بالجهاز الذي يعتمد على الأنبوب-.
س6: كيف أختار بين الكمرات الفيضانات والكمرات الموضعية؟
استخدم الفيضان لمسح منطقة واسعة وبقعة لتحديد هدف محدد. يغطي مصباح الأشعة تحت الحمراء القابل للتركيز كلا الأمرين، وحيثما يكون هناك شعاع ثابت واحد عمليًا، فإن زاوية 15 إلى 25 درجة هي الحل الوسط الأكثر فائدة لمسافات المراقبة التي تتراوح من 100 إلى 150 مترًا.
س7: هل يكشف جهاز إضاءة الأشعة تحت الحمراء عن موقعي؟
ليس بالعين المجردة، إلا إذا كان الهدف قريبًا بدرجة كافية لرؤية توهج الباعث الخافت لوحدة 850 نانومتر أو يستخدم مستشعر كاميرا أو جهاز رؤية ليلية خاصًا به. يعمل مصباح الأشعة تحت الحمراء بطول 940 نانومتر على تقليل هذا الخطر بشكل كبير.
خاتمة
يمثل مصباح الأشعة تحت الحمراء مشكلة-في توصيل الضوء، وليس مسابقة في تقييم الطاقة-. اختر 850 نانومتر للنطاق و940 نانومتر للتقدير، وقم بمطابقة زاوية الشعاع مع مجال رؤية جهاز الرؤية الليلية، واحتفظ بالمحاذاة مع حامل قضيبي صلب بدلاً من ذراع مرن. قم بتشغيل بواعث بقوة معتدلة مع سائق منظم، وخطط لفقدان البطارية من الحرارة والبرودة، وتعامل مع سلامة العين كقاعدة تشغيل دائمة. تقوم شركة Shenzhen Detyl Optoelectronics Co., Ltd. بتزويد مناظير الرؤية الليلية وأنظمة المشابك وأجهزة الدمج الحراري ومصابيح الأشعة تحت الحمراء المطابقة مع بيانات الطول الموجي وزاوية الشعاع والمدى المنشورة. أرسل لنا طراز جهازك ومسافة المراقبة وما إذا كان يجب أن يظل الشعاع مخفيًا، وسيقوم مهندسونا بتحديد مصباح الأشعة تحت الحمراء والتركيب وتكوين الطاقة الذي يناسب المهمة.
