光電傳感器在軍事武器上的應用
2013-09-28 09:01:22??????點擊：
傳感器，顧名思義，是對某些事物特別敏感的裝置。多種類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光、紅外輻射、微波、無線電信號等等。由傳感器輸出的信號通常被送往其他電子儀器中進行處理。傳感器及信號處理裝置所包含的技術都十分重要，同時也是相當復雜的。隨著光電技術的迅速發展，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，即通常所說的無論是激光測距機，還是激光雷達，或者是各種激光制導系統，都離不開一定類型的傳感器。
光電傳感器猶如這些武器火控系統的“眼睛”，離開它們，測距機和雷達就“看”不到由目標反射回來的激光，從而無法對目標的距離和其他運動參數進行測量，而激光制導導彈或炸彈也無法跟蹤和準確地打擊這些目標。一般說來，將一枚正在追蹤目標的導彈“致盲”要比把一個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最主要的攻擊目標。更何況，人眼致盲激光武器會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，但由于光學元件的會聚作用，仍可在探測器上得到非常高的能量密度。
一個典型的光電傳感器中通常包含很多光學元件，光束進入傳感器后經多次會聚，使探測器表面實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100萬倍這和角膜在視網膜上產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生的熱噪聲和電磁噪聲的干擾而無法正常工作。戰場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”，使其無法探測或繼續跟蹤已經探測到的目標?；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行干擾或誘騙，要么使其遠離目標時過早爆炸而不會傷害其預期目標，要么使其根本不爆炸。破壞傳感器或有關電子裝置的關鍵元件，導致武器系統失靈并脫靶。引起傳感器本身，或者有關光學系統熱損傷或物理損傷，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范圍內工作，不同的傳感器有不同的工作波長，一般來說，傳感器工作波長越長，波長范圍越寬，傳感器的靈敏度越高，同時也就越容易受到激光束的攻擊。最容易受攻擊的光電傳感器之一是工作波長范圍為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動機等都會自發產生這一波段的輻射。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目標。
典型情況下，熱尋的制導導彈上采用工作波長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，使導彈徹底變為“盲彈”。激光武器的一類重要目標是“引信”。引信經過預編程，當武器足夠接近目標時引爆戰斗部并將目標摧毀。大多數現代信息依賴于某種光電傳感器，例如，用在很多反飛機導彈上的光電傳感器包括一個發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。如果脈沖發出后在很短的時間內便接收到反射光，就意味著目標已非常接近。當目標足夠近時，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，它的爆炸不會造成任何危害時使用激光誘餌目標觸發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，使導彈再也不會被引爆。戰場上也可以用同樣的方法阻止導彈威脅其他目標。
光電傳感器猶如這些武器火控系統的“眼睛”，離開它們，測距機和雷達就“看”不到由目標反射回來的激光，從而無法對目標的距離和其他運動參數進行測量，而激光制導導彈或炸彈也無法跟蹤和準確地打擊這些目標。一般說來，將一枚正在追蹤目標的導彈“致盲”要比把一個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最主要的攻擊目標。更何況，人眼致盲激光武器會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，但由于光學元件的會聚作用，仍可在探測器上得到非常高的能量密度。
一個典型的光電傳感器中通常包含很多光學元件，光束進入傳感器后經多次會聚，使探測器表面實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100萬倍這和角膜在視網膜上產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生的熱噪聲和電磁噪聲的干擾而無法正常工作。戰場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”，使其無法探測或繼續跟蹤已經探測到的目標?；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行干擾或誘騙，要么使其遠離目標時過早爆炸而不會傷害其預期目標，要么使其根本不爆炸。破壞傳感器或有關電子裝置的關鍵元件，導致武器系統失靈并脫靶。引起傳感器本身，或者有關光學系統熱損傷或物理損傷，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范圍內工作，不同的傳感器有不同的工作波長，一般來說，傳感器工作波長越長，波長范圍越寬，傳感器的靈敏度越高，同時也就越容易受到激光束的攻擊。最容易受攻擊的光電傳感器之一是工作波長范圍為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動機等都會自發產生這一波段的輻射。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目標。
典型情況下，熱尋的制導導彈上采用工作波長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，使導彈徹底變為“盲彈”。激光武器的一類重要目標是“引信”。引信經過預編程，當武器足夠接近目標時引爆戰斗部并將目標摧毀。大多數現代信息依賴于某種光電傳感器，例如，用在很多反飛機導彈上的光電傳感器包括一個發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。如果脈沖發出后在很短的時間內便接收到反射光，就意味著目標已非常接近。當目標足夠近時，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，它的爆炸不會造成任何危害時使用激光誘餌目標觸發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，使導彈再也不會被引爆。戰場上也可以用同樣的方法阻止導彈威脅其他目標。
綜上所述，由于傳感器在戰場上發揮的作用越來越重要，同時又很容易遭受激光攻擊，它們已成為低能激光武器的首選目標。然而，用激光武器攻擊傳感器也存在一些潛在的問題，主要是有些“殺傷”機制迄今尚缺乏實戰成功的證據。此外，被導彈跟蹤的飛機駕駛員可能會感到用自己的武器“實實在在”地摧毀敵人的導彈比采取“欺騙”的手法僅僅使其“迷失方向”更能得到心理上的滿足。
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