Малогабаритный тепловизионный модуль на основе микроболометрического фотоприемного устройства

Киселев Михаил Владимирович; Золотцев Владимир Васильевич; Козлов Александр Александрович; Шелковой Денис Сергеевич

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: [email protected]

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: [email protected]

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: [email protected]

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: [email protected]

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.

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