光电传感器在军事武器上的应用
2013-09-28 09:01:22 点击：
传感器，顾名思义，是对某些事物特别敏感的装置。多种类别的传感器几乎可以探测任何信息，特别是，光电传感器可以探测可见光、红外辐射、微波、无线电信号等等。由传感器输出的信号通常被送往其他电子仪器中进行处理。传感器及信号处理装置所包含的技术都十分重要，同时也是相当复杂的。随着光电技术的迅速发展，形形色色的光电传感器在各种军事装备和武器系统中得到日益广泛的应用，军事力量对光电传感器的依赖与日俱增。光电传感器已成为范围广泛的电子装备的重要组成部分而普遍应用于命令、控制、通信及情报获取，即通常所说的无论是激光测距机，还是激光雷达，或者是各种激光制导系统，都离不开一定类型的传感器。
光电传感器犹如这些武器火控系统的“眼睛”，离开它们，测距机和雷达就“看”不到由目标反射回来的激光，从而无法对目标的距离和其他运动参数进行测量，而激光制导导弹或炸弹也无法跟踪和准确地打击这些目标。一般说来，将一枚正在追踪目标的导弹“致盲”要比把一个普通士兵致盲具有更高的“效益”，因此，传感器就像人眼一样成为低能激光武器的主要攻击目标，甚至是低能激光武器最主要的攻击目标。更何况，人眼致盲激光武器会遭到人道主义的谴责乃至被禁止使用，而攻击传感器的激光武器则不会受到任何非难。激光对传感器的破坏也基于完全相同的机制。即使入射到传感器窗口的辐射相当弱，但由于光学元件的会聚作用，仍可在探测器上得到非常高的能量密度。
一个典型的光电传感器中通常包含很多光学元件，光束进入传感器后经多次会聚，使探测器表面实际入射的能量密度可以高达照射到传感器表面能量密度的100万倍这和角膜在视网膜上产生的能量密度增益属同一量级。传感器这样设计的目的是为了提高灵敏度，以具备探测极微弱光的能力；不幸的是，这一特性使其成为极易受激光武器伤害的目标。由于光电传感器对红外辐射，或可见光，或对二者都特别灵敏，因而就更加容易成为激光攻击的目标。此外，电子系统及传感器本身还极易受到激光产生的热噪声和电磁噪声的干扰而无法正常工作。战场上的激光武器攻击光电传感器的方式主要有以下几种：用适当能量的激光束将传感器“致盲”，使其无法探测或继续跟踪已经探测到的目标。或者，如果传感器正在导引武器飞向目标，则致盲将使其失去目标。对引爆导弹和炸弹战斗部的传感器进行干扰或诱骗，要么使其远离目标时过早爆炸而不会伤害其预期目标，要么使其根本不爆炸。破坏传感器或有关电子装置的关键元件，导致武器系统失灵并脱靶。引起传感器本身，或者有关光学系统热损伤或物理损伤，同样可以导致武器系统失灵并脱靶。大多数传感器在有限的波长范围内工作，不同的传感器有不同的工作波长，一般来说，传感器工作波长越长，波长范围越宽，传感器的灵敏度越高，同时也就越容易受到激光束的攻击。最容易受攻击的光电传感器之一是工作波长范围为8-12微米的探测热辐射的传感器。之所以将这一波段的辐射称为“热辐射”，就是因为普通的温暖物体，如士兵，正在工作的飞机和坦克的发动机等都会自发产生这一波段的辐射。所以，军用夜视系统上的传感器就对此波段特别敏感，以便在夜间有效地探测如上所述的一类目标。
典型情况下，热寻的制导导弹上采用工作波长比以上所述稍短的其他红外光电传感器。这种导弹主要用于攻击飞机。适当波长的红外激光可以作为假目标诱使导弹沿错误的路径飞行，或者将传感器完全毁掉，使导弹彻底变为“盲弹”。激光武器的一类重要目标是“引信”。引信经过预编程，当武器足够接近目标时引爆战斗部并将目标摧毁。大多数现代信息依赖于某种光电传感器，例如，用在很多反飞机导弹上的光电传感器包括一个发射短脉冲激光的小型、低功率半导体激光器，由目标返回的激光被探测器接收。如果脉冲发出后在很短的时间内便接收到反射光，就意味着目标已非常接近。当目标足够近时，引信引爆战斗部。被这种导弹追踪的飞机驾驶员可以采取的对抗措施就是，要 么当导弹还足够远，它的爆炸不会造成任何危害时使用激光诱饵目标触发引信装置将导弹引爆；要么用能量足够高的激光束将引信装置摧毁，使导弹再也不会被引爆。战场上也可以用同样的方法阻止导弹威胁其他目标。
光电传感器犹如这些武器火控系统的“眼睛”，离开它们，测距机和雷达就“看”不到由目标反射回来的激光，从而无法对目标的距离和其他运动参数进行测量，而激光制导导弹或炸弹也无法跟踪和准确地打击这些目标。一般说来，将一枚正在追踪目标的导弹“致盲”要比把一个普通士兵致盲具有更高的“效益”，因此，传感器就像人眼一样成为低能激光武器的主要攻击目标，甚至是低能激光武器最主要的攻击目标。更何况，人眼致盲激光武器会遭到人道主义的谴责乃至被禁止使用，而攻击传感器的激光武器则不会受到任何非难。激光对传感器的破坏也基于完全相同的机制。即使入射到传感器窗口的辐射相当弱，但由于光学元件的会聚作用，仍可在探测器上得到非常高的能量密度。
一个典型的光电传感器中通常包含很多光学元件，光束进入传感器后经多次会聚，使探测器表面实际入射的能量密度可以高达照射到传感器表面能量密度的100万倍这和角膜在视网膜上产生的能量密度增益属同一量级。传感器这样设计的目的是为了提高灵敏度，以具备探测极微弱光的能力；不幸的是，这一特性使其成为极易受激光武器伤害的目标。由于光电传感器对红外辐射，或可见光，或对二者都特别灵敏，因而就更加容易成为激光攻击的目标。此外，电子系统及传感器本身还极易受到激光产生的热噪声和电磁噪声的干扰而无法正常工作。战场上的激光武器攻击光电传感器的方式主要有以下几种：用适当能量的激光束将传感器“致盲”，使其无法探测或继续跟踪已经探测到的目标。或者，如果传感器正在导引武器飞向目标，则致盲将使其失去目标。对引爆导弹和炸弹战斗部的传感器进行干扰或诱骗，要么使其远离目标时过早爆炸而不会伤害其预期目标，要么使其根本不爆炸。破坏传感器或有关电子装置的关键元件，导致武器系统失灵并脱靶。引起传感器本身，或者有关光学系统热损伤或物理损伤，同样可以导致武器系统失灵并脱靶。大多数传感器在有限的波长范围内工作，不同的传感器有不同的工作波长，一般来说，传感器工作波长越长，波长范围越宽，传感器的灵敏度越高，同时也就越容易受到激光束的攻击。最容易受攻击的光电传感器之一是工作波长范围为8-12微米的探测热辐射的传感器。之所以将这一波段的辐射称为“热辐射”，就是因为普通的温暖物体，如士兵，正在工作的飞机和坦克的发动机等都会自发产生这一波段的辐射。所以，军用夜视系统上的传感器就对此波段特别敏感，以便在夜间有效地探测如上所述的一类目标。
典型情况下，热寻的制导导弹上采用工作波长比以上所述稍短的其他红外光电传感器。这种导弹主要用于攻击飞机。适当波长的红外激光可以作为假目标诱使导弹沿错误的路径飞行，或者将传感器完全毁掉，使导弹彻底变为“盲弹”。激光武器的一类重要目标是“引信”。引信经过预编程，当武器足够接近目标时引爆战斗部并将目标摧毁。大多数现代信息依赖于某种光电传感器，例如，用在很多反飞机导弹上的光电传感器包括一个发射短脉冲激光的小型、低功率半导体激光器，由目标返回的激光被探测器接收。如果脉冲发出后在很短的时间内便接收到反射光，就意味着目标已非常接近。当目标足够近时，引信引爆战斗部。被这种导弹追踪的飞机驾驶员可以采取的对抗措施就是，要 么当导弹还足够远，它的爆炸不会造成任何危害时使用激光诱饵目标触发引信装置将导弹引爆；要么用能量足够高的激光束将引信装置摧毁，使导弹再也不会被引爆。战场上也可以用同样的方法阻止导弹威胁其他目标。
综上所述，由于传感器在战场上发挥的作用越来越重要，同时又很容易遭受激光攻击，它们已成为低能激光武器的首选目标。然而，用激光武器攻击传感器也存在一些潜在的问题，主要是有些“杀伤”机制迄今尚缺乏实战成功的证据。此外，被导弹跟踪的飞机驾驶员可能会感到用自己的武器“实实在在”地摧毁敌人的导弹比采取“欺骗”的手法仅仅使其“迷失方向”更能得到心理上的满足。
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