Научная статья на тему 'Малогабаритный тепловизионный модуль на основе микроболометрического фотоприемного устройства'

Малогабаритный тепловизионный модуль на основе микроболометрического фотоприемного устройства Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
500
228
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ТЕПЛОВИДЕНИЕ / ТЕПЛОВИЗОР / МИКРОБОЛОМЕТР / THERMOGRAPHY / THERMAL CAMERA / MICROBOLOMETER FPA

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Киселев Михаил Владимирович, Золотцев Владимир Васильевич, Козлов Александр Александрович, Шелковой Денис Сергеевич

Разработан малогабаритный тепловизионный модуль на основе неохлаждаемого микроболометрического ФПУ со спектральной чувствительностью в диапазоне длин волн от 8 до 14 мкм. Вывод видеоизображения производится в аналоговом и цифровом виде. Конструкция модуля предусматривает использование в жестких условиях эксплуатации.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Киселев Михаил Владимирович, Золотцев Владимир Васильевич, Козлов Александр Александрович, Шелковой Денис Сергеевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

A compact thermal module based on microbolometer FPA is developed. Output video is produced in both analog and digital. Module design provides using in severe environment operation.

Текст научной работы на тему «Малогабаритный тепловизионный модуль на основе микроболометрического фотоприемного устройства»

МАЛОГАБАРИТНЫЙ ТЕПЛОВИЗИОННЫЙ МОДУЛЬ НА ОСНОВЕ МИКРОБОЛОМЕТРИЧЕСКОГО ФОТОПРИЕМНОГО УСТРОЙСТВА

Михаил Владимирович Киселев

Филиал ОАО «ПО УОМЗ» «Урал-СибНИИОС», 630049, Россия, г. Новосибирск, ул. Дуси Ковальчук, 179/2, кандидат технических наук, директор, тел./факс (383)225-68-40, тел.(383)225-87-46

Владимир Васильевич Золотцев

Филиал ОАО «ПО УОМЗ» «Урал-СибНИИОС», 630049, Россия, г. Новосибирск, ул. Дуси Ковальчук, 179/2, начальник научно-исследовательского отделения, тел. (383)225-87-46, e-mail: z_w_w@mail.ru

Александр Александрович Козлов

Филиал ОАО «ПО УОМЗ» «Урал-СибНИИОС», 630049, Россия, г. Новосибирск, ул. Дуси Ковальчук, 179/2, начальник конструкторско-технологического отдела, тел. (383)216-09-64

Денис Сергеевич Шелковой

Филиал ОАО «ПО УОМЗ» «Урал-СибНИИОС», 630049, Россия, г. Новосибирск, ул. Дуси Ковальчук, 179/2, кандидат технических наук, ведущий инженер, тел. (383)216-08-57, email: shelden@ngs.ru

Разработан малогабаритный тепловизионный модуль на основе неохлаждаемого микроболометрического ФПУ со спектральной чувствительностью в диапазоне длин волн от 8 до 14 мкм. Вывод видеоизображения производится в аналоговом и цифровом виде. Конструкция модуля предусматривает использование в жестких условиях эксплуатации.

Ключевые слова: тепловидение, тепловизор, микроболометр.

IMPACT THERMAL IMAGING MODULE BASED ON MICROBOLOMETER PHOTODETECTOR

Michael V. Kiselev

Branch «Production Association «Urals Optical & Mechanical Plant» «Ural-SibNIIOS», 630049, Russia, Novosibirsk, 179/2 D. Kovalchuk St., Director, Ph. D., tel/fax (383)225-68-40

Vladimir V. Zolotcev

Branch «Production Association «Urals Optical & Mechanical Plant» «Ural-SibNIIOS», 630049, Russia, Novosibirsk, 179/2 D. Kovalchuk St., Chief of Research and Development Division, tel. (383)225-87-46, e-mail: z_w_w@mail.ru

Alexander A. Kozlov

Branch «Production Association «Urals Optical & Mechanical Plant» «Ural-SibNIIOS», 630049, Russia, Novosibirsk, 179/2 D. Kovalchuk St., Chief of Design and Technology Department, tel. (383)216-09-64

Denis S. Shelkovoy

Branch «Production Association «Urals Optical & Mechanical Plant» «Ural-SibNIIOS», 630049, Russia, Novosibirsk, 179/2 D. Kovalchuk St., Leading Engineer, Ph. D., tel. (383)216-08-57, e-mail: shelden@ngs.ru

A compact thermal module based on microbolometer FPA is developed. Output video is produced in both analog and digital. Module design provides using in severe environment operation.

Key words: thermography, thermal camera, microbolometer FPA.

Открытое акционерное общество АО «ПО «Уральский оптикомеханический завод» (ОАО «ПО “УОМЗ”») является разработчиком и поставщиком оптико-электронной аппаратуры ведущих российских производителей авиационной техники, таких как обзорно-пилотажные, обнаружительные круглосуточные оптико-электронные системы турельные (ТОЭС) и гиростабилизированные (ГОЭС) [1]. В состав данных систем входят тепловизионные каналы с охлаждаемыми фотоприемными устройствами (ФПУ).

В последние годы всё большее распространение в системах тепловидения находят неохлаждаемые микроболометрические матричные фотоприёмные устройства (ФПУ). Микроболометрические ФПУ не требуют криогенной системы охлаждения, и, следовательно, тепловизионный прибор имеет меньшие энергопотребление, габариты и массу. Производство микроболометрических ФПУ на основе оксида ванадия или на кремниевой основе значительно дешевле, чем охлаждаемых ФПУ [2]. Разработка малогабаритных тепловизионных модулей на основе современных неохлаждаемых микроболометрических ФПУ и их применение в ТОЭС и ГОЭС позволит улучшить массогабаритные показатели всей системы в целом.

В Филиале ОАО «ПО “УОМЗ”» «Урал-СибНИИОС» разработан малогабаритный тепловизионный модуль на основе неохлаждаемого микроболометрического ФПУ фирмы ULIS (Франция). Формат устанавливаемого ФПУ может быть 384x288 или 640x480 пикселей.

Конструкция тепловизионного модуля позволяет легко интегрировать его в состав различных комплексов оптико-электронных систем для OEM-производителей комплектного оборудования. Также данный модуль может использоваться автономно, например, для охранных систем, в БПЛА для обнаружения очагов лесных и подземных пожаров, при проведении технического мониторинга нефтегазовых трубопроводов и ЛЭП.

Внешний вид образца тепловизионного модуля показан на рисунке, а основные параметры и характеристики приведены в таблице.

Тепловизионный модуль может быть укомплектован как атермализованным объективом производства ОАО «ПО «УОМЗ», так и различными объективами других производителей.

Применение оригинального программно-математического обеспечения и современных высокопроизводительных электронных компонентов, основными из которых являются программируемая логическая интегральная схема и цифровой сигнальный процессор, позволило сократить время выхода

на рабочий режим модуля до одной секунды, при этом потребляемая мощность не превышает 2 Вт.

Рис. Внешний вид тепловизионного модуля на испытательном кронштейне с установленным атермализованным объективом с углом поля зрения !5x20°

Таблица

Основные параметры и характеристики тепловизионного модуля

Наименование параметра Вариант модуля с ФПУ формата 384x288 Вариант модуля с ФПУ формата 640x480

Спектральный диапазон, мкм от 8 до і4

Размер пикселя, мкм 25 і7

NETD (^/1, 300 К, 30...50 Гц), мК менее і00 менее 75

Время выхода на рабочий режим (до получения изображения), не более, с і і

Вывод видеоизображения аналоговый по ГОСТ 7845-92 и цифровой DVI

Цифровое увеличение, крат x4 x2

Внешнее управление RS-232 и RS-422

Напряжение питания, В і2 ± 5

Потребляемая мощность, Вт, не более і,8 2,0

Диапазон рабочих температур, °С от минус 40 до плюс 60

Г абаритные размеры, мм (без объектива) 57x57x67

Масса, кг, не более 0,27

Корпус модуля выполнен из алюминиевого сплава, на задней стенке корпуса расположены соединители: для подачи электропитания, выводы видеоизображения в цифровом стандарте DVI и в аналоговом виде по ГОСТ 7845-92, управление по протоколу RS-232 и RS-422. Предусмотрена возможность обработки видеосигнала и работа с автоматами захвата и сопровождения цели.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Каталог специальной продукции УОМЗ [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://uomz.ru/download/Katalog_spec_RU S_EN G_web .pdf

2. Тарасов В. В., Якушенков Ю. Г. Современное состояние и перспективы развития зарубежных тепловизионных систем // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. - 2013. - № 3 (85). - С. 1-13.

© М. В. Киселев, В. В. Золотцев, А. А. Козлов, Д. С. Шелковой, 2014

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.