光電傳感器在軍 事上的作用
傳感器,顧名思義,是對某些事物特別敏感的裝置。多種類(lèi)別的傳感器幾乎可以探測任何信息,特別是,光電傳感器可以探測可見(jiàn)光、紅外輻射、微波、無(wú)線(xiàn)電信號等等。由傳感器輸出的信號通常被送往其他電子儀器中進(jìn)行處理。傳感器及信號處理裝置所包含的技術(shù)都十分重要,同時(shí)也是相當復雜的。隨著(zhù)光電技術(shù)的迅速發(fā)展,形形色 色的光電傳感器在各種軍 事裝備和武器系統中得到日益廣泛的應用,軍 事力量對光電傳感器的依賴(lài)與日俱增。光電傳感器已成為范圍廣泛的電子裝備的重要組成部分而普遍應用于命令、控制、通信及情報獲取,即通常所說(shuō)的無(wú)論是激光測距機,還是激光雷達,或者是各種激光制導系統,都離不開(kāi)一定類(lèi)型的傳感器。
光電傳感器猶如這些武器火控系統的“眼睛”,離開(kāi)它們,測距機和雷達就“看”不到由目標反射回來(lái)的激光,從而無(wú)法對目標的距離和其他運動(dòng)參數進(jìn)行測量,而激光制導導彈或炸彈也無(wú)法跟蹤和準確地打擊這些目標。一般說(shuō)來(lái),將一枚正在追蹤目標的導彈“致盲”要比把一個(gè)普通士兵致盲具有更高的“效益”,因此,傳感器就像人眼一樣成為低能激光武器的主要攻擊目標,甚至是低能激光武器zui主要的攻擊目標。更何況,人眼致盲激光武器會(huì )遭到人道主義的譴責乃至被禁止使用,而攻擊傳感器的激光武器則不會(huì )受到任何非難。激光對傳感器的破壞也基于完全相同的機制。即使入射到傳感器窗口的輻射相當弱,但由于光學(xué)元件的會(huì )聚作用,仍可在探測器上得到非常高的能量密度。
一個(gè)典型的光電傳感器中通常包含很多光學(xué)元件,光束進(jìn)入傳感器后經(jīng)多次會(huì )聚,使探測器表面實(shí)際入射的能量密度可以高達照射到傳感器表面能量密度的100萬(wàn)倍這和角膜在視網(wǎng)膜上產(chǎn)生的能量密度增益屬同一量級。傳感器這樣設計的目的是為了提高靈敏度,以具備探測極微弱光的能力;不幸的是,這一特性使其成為極易受激光武器傷害的目標。
由于光電傳感器對紅外輻射,或可見(jiàn)光,或對二者都特別靈敏,因而就更加容易成為激光攻擊的目標。此外,電子系統及傳感器本身還極易受到激光產(chǎn)生的熱噪聲和電磁噪聲的干擾而無(wú)法正常工作。戰場(chǎng)上的激光武器攻擊光電傳感器的方式主要有以下幾種:用適當能量的激光束將傳感器“致盲”,使其無(wú)法探測或繼續跟蹤已經(jīng)探測到的目標?;蛘?,如果傳感器正在導引武器飛向目標,則致盲將使其失去目標。對引爆導彈和炸彈戰斗部的傳感器進(jìn)行干擾或誘騙,要么使其遠離目標時(shí)過(guò)早爆炸而不會(huì )傷害其預期目標,要么使其根本不爆炸。
破壞傳感器或有關(guān)電子裝置的關(guān)鍵元件,導致武器系統失靈并脫靶。引起傳感器本身,或者有關(guān)光學(xué)系統熱損傷或物理?yè)p傷,同樣可以導致武器系統失靈并脫靶。大多數傳感器在有限的波長(cháng)范圍內工作,不同的傳感器有不同的工作波長(cháng),一般來(lái)說(shuō),傳感器工作波長(cháng)越長(cháng),波長(cháng)范圍越寬,傳感器的靈敏度越高,同時(shí)也就越容易受到激光束的攻擊。zui容易受攻擊的光電傳感器之一是工作波長(cháng)范圍為8-12微米的探測熱輻射的傳感器。之所以將這一波段的輻射稱(chēng)為“熱輻射”,就是因為普通的溫暖物體,如士兵,正在工作的飛機和坦克的發(fā)動(dòng)機等都會(huì )自發(fā)產(chǎn)生這一波段的輻射。所以,軍 用夜視系統上的傳感器就對此波段特別敏感,以便在夜間有效地探測如上所述的一類(lèi)目標。
典型情況下,熱尋的制導導彈上采用工作波長(cháng)比以上所述稍短的其他紅外光電傳感器。這種導彈主要用于攻擊飛機。適當波長(cháng)的紅外激光可以作為假目標誘使導彈沿錯誤的路徑飛行,或者將傳感器完全毀掉,使導彈徹底變?yōu)椤懊棥?。激光武器的一?lèi)重要目標是“引信”。引信經(jīng)過(guò)預編程,當武器足夠接近目標時(shí)引爆戰斗部并將目標摧毀。大多數現代信息依賴(lài)于某種光電傳感器,例如,用在很多反飛機導彈上的光電傳感器包括一個(gè)發(fā)射短脈沖激光的小型、低功率半導體激光器,由目標返回的激光被探測器接收。如果脈沖發(fā)出后在很短的時(shí)間內便接收到反射光,就意味著(zhù)目標已非常接近。
當目標足夠近時(shí),引信引爆戰斗部。被這種導彈追蹤的飛機駕駛員可以采取的對抗措施就是,要 么當導彈還足夠遠,它的爆炸不會(huì )造成任何危害時(shí)使用激光誘餌目標觸發(fā)引信裝置將導彈引爆;要么用能量足夠高的激光束將引信裝置摧毀,使導彈再也不會(huì )被引爆。戰場(chǎng)上也可以用同樣的方法阻止導彈威脅其他目標。