CN207652585U - 微光夜视仪的多重保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微光夜视仪的多重保护装置，包括开关控制管理器以及均与其连接的微光成像系统、锂电池和外部控制开关；该多重保护装置还包括固定在微光夜视仪壳体上的光敏探测器，且其光轴与微光成像系统的光轴相平行，并与所述开关控制管理器连接。本实用新型可实现微光夜视仪多重保护的、适应于各代像增强器的自动保护装置，既能有效防止强光对光电阴极和荧光屏的损伤，同时可以给微光夜视仪整机工作进行全方位自动保护。

Description

微光夜视仪的多重保护装置

技术领域

本实用新型涉及微光夜视仪，尤其涉及一种可实现微光夜视仪多重保护的、适应于各代像增强器的自动保护装置。

背景技术

微光夜视仪是一种通用军民特殊功能夜间观测设备，它能够利用光电效应将夜晚微弱光照条件下的微弱光通过图像信息之间相互转换、增强、处理等过程使微弱光能够被使用者看见。人们通过微光夜视仪可以看见人眼无法看见的X光、紫外光、近红外辐射等。随着科技的不断发展，微光夜视仪被广泛地应用在军事、天文、航天、生物、高速摄影、光电火控等诸多领域，在民用领域，微光夜视仪的重要性也逐渐凸显，在安防、搜救、野外活动等方面发挥越来越重要的作用。但是，我国的微光夜视技术相对发达国家较为落后，所以加强微光夜视相关技术的研究、改进微光夜视仪的功能和性能具有重大意义。

微光夜视技术的技术原理是，通过光学物镜对目标光辐射信号的采集，经光电转换并由光电子像增强器传输、增强电子图像，在工作时光电阴极发射出均匀的电子，电子通过像增强器后强度进一步增强，放大后的电子束轰击荧光粉发光，实现信息图像显示。微光夜视技术具有体积小、重量轻、分辨力好、增益高、噪声低、使用电压低功耗低等优点。

传统微光夜视仪一般采用微光或光增强器技术，因此决定了微光成像系统怕强光，强光会损害设备。理论上，强闪光(或持续强光照)对像增强器的荧光屏和光电阴极都会造成损害。一方面，像增强器荧光屏只能承受最大约10～200W/mm2的电子束流功率密度，而战场上强闪光进入系统时，屏上产生的电子束流功率密度却远大于这个值，从而造成荧光屏的温度急剧升高而被灼伤。例如在使用微光夜视仪进行夜间侦查时，有可能会遇到突发的爆炸，爆炸所产生的强光不仅会对使用者的眼睛造成短暂性失明，还会烧坏微光夜视仪的荧光屏，损坏微光夜视仪。

另一方面，由于用户的原因，在使用传统的微光夜视仪时不小心在白天或太阳光照等强光环境下使用，强光射到光电阴极上，会使光电阴极在极短时间内发出过多的光电子而产生疲劳甚至永久性的破坏，也会损坏微光夜视仪，从而增加了微光夜视仪的使用成本。

目前，传统的微光夜视仪在保护装置上有很多方法，不同代的像增强器采用了不同的解决办法。例如第一代像增强器中，采用的是散焦法和降压法。散焦法是在光电阴极和阴极内筒之间串接100MΩ保护电阻，当有强闪光时光电流达5到10μA，保护电阻上的压降达2到4千伏，从而使光电阴极附近电场明显变化而暂时破坏了聚焦成像特性，使得电子束到达荧光屏时的成像面积扩大，使荧光屏所承受的电子束功率密度减少，从而保护了荧光屏不受灼伤。降压法则是在荧光屏与髙压电源的正输出端之间串接一个高阻值电阻R,当像增强器的光电流随入射照度的增加而增加时，电阻R上的压降将随之上升，使供给像增强器的工作电压随之下降。适当选择电阻R的值，会使在强光作用下电阻上的压降足够大，从而使打在荧光屏上的电子束流功率密度下降而起到保护荧光屏的作用。同时，由于像增强器工作电压的急剧下降，光电阴极发射的电子不能被正常加速，而是停留在光电阴极附近形成一个负电荷区，从而阻挡了电子的继续发射，起到了保护光电阴极的作用。

但是对于上述还存在一定的问题，散焦法只能保护荧光屏，而对光电阴极则起不到保护作用；降压法对荧光屏和光电阴极虽然都能起到保护作用，但它是通过负反馈进行的,无法防止强光在开始的一瞬间对像增强器的损伤。也不能在产生突发强光时保护使用者的眼睛，另外，在像增强器中设置大电阻不仅结构复杂而且价格昂贵。也不能进行其他意外情况下的保护，增加了使用微光夜视仪的难度(或限制了使用范围)。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可实现微光夜视仪多重保护的、适应于各代像增强器的自动保护装置，既能有效防止强光对光电阴极和荧光屏的损伤，同时可以给微光夜视仪整机工作进行全方位自动保护的装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种微光夜视仪的多重保护装置，包括开关控制管理器以及均与其连接的微光成像系统、锂电池和外部控制开关；

该多重保护装置还包括固定在微光夜视仪壳体上的光敏探测器，且其光轴与微光成像系统的光轴相平行，并与所述开关控制管理器连接。

接上述技术方案，所述开关控制管理器、所述微光成像系统、所述锂电池均置于微光夜视仪的壳体内部。

接上述技术方案，所述外部控制开关置于微光夜视仪壳体外部。

接上述技术方案，所述锂电池为单节或者多节可充电锂离子电池。

接上述技术方案，所述光敏探测器为光敏电阻。

接上述技术方案，所述开关控制管理器包括光敏探测器信号接口、电池保护电路和按键开关控制电路；所述光敏探测器信号接口与光敏探测器连接，所述电池保护电路与所述锂电池连接，所述按键开关控制电路与所述外部控制开关连接。

接上述技术方案，所述电池保护电路包括充电器检测电路、过流检测电路、过放电检测电路和过充电检测电路。

接上述技术方案，所述微光成像系统包括像增强器微光管和电阴极；当所述光敏探测器检测到环境光强度低于设定的保护阈值时，所述开关控制管理器控制输出稳定的工作电压到像增强器；当所述光敏探测器检测到环境光强度高于该保护阈值时，所述开关控制管理器控制切断工作电压，像增强器停止工作。

本实用新型产生的有益效果是：本实用新型的多重保护装置适应于各代的微光像增强器；且能利用低电压锂电池做电源，为微光像增强器提供稳定可靠的直流工作电压，且通过光敏探测器和开关控制管理器为微光夜视仪提供多重保护，使得夜视仪不在强光下工作，延长使用寿命。

进一步地，电池保护电路具很强的过流、过充、过放和短路等多重保护功能；此外，开关控制管理器可以瞬间切断电源彻底防止强光对荧光屏和光电阴极的损害，强光下保证无法上电开机且强光保护的阈值可以根据实际情况进行设定。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1为本实用新型的保护装置组成原理示意图；

图2为保护装置的光敏探测器电路原理图；

图3为保护装置的电池保护电路原理图；

图4为保护装置的开关控制管理器控制原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1显示了按照本实用新型的一种微光夜视仪的多重保护装置10的实施实例的组成原理示意图。如图1中所示，按照本实用新型实施实例提供了一种微光夜视仪的多重保护装置10，该装置包括：光敏探测器11(可为光敏电阻)、开关控制管理器12、锂电池13和微光成像系统14(可包括荧光屏和光电阴极)及外部控制开关15等。根据图1，光敏探测器11可选用硫化镉材料的光敏电阻，暗电阻≥10MΩ，光谱峰值为560nm，亮电阻(10Lux)≤10KΩ。开关控制管理器12的电路有光敏探测器信号接口和电池保护电路、按键开关控制电路组成。

本实用新型实施例的微光成像系统14采用一代+像增强器微光管(含荧光屏和光电阴极、真空管等)，阴极电压18KV。但不限于产品。根据图1，本实用新型提出的多重保护装置的电源来自于微光夜视仪系统的锂电池13，其+3V输出端接像增强器的输入端。通电开始工作后，若光敏探测器感受到环境光强度低于设定的保护阈值，该装置即输出稳定的+3V电压，使像增强器正常工作。当环境光强高于这个阈值，+3V输出立即被切断，从而使像增强器停止工作，免受强光的损害。一旦光强降低到保护阈值之下，+3V输出又立即恢复，系统重新正常工作。与此同时，另外一个条件是电池供电电压必须是+2.5V～+4.3V之间，电池供电时电压低于+2.5V或高于+4.3V或负载短路系统也将切断电源保护像增强器。

如图2所示，光敏探测器11是一个无源器件，它的安装在微光夜视仪的壳体上，光敏探测器固定在壳体上且其光轴与夜视仪光学系统的光轴相平行。通过引线和接插件X5接入电路板中，光敏探测器11的一端接地，另一端信号PHK接入控制电路的输入端。当光环境为“黑暗”时，光敏探测器(光敏电阻)11电阻值大，此时PHK为高电平，则控制电路运行电路处于正常工作状态。当光环境为“明亮”时，光敏探测器11电阻值小，此时PHK为低电平，则控制电路运行电路处于保护(关闭)状态，不允许给像增强器加电。PHK信号跳变的阈值可调，需根据实际进行调整。

如图3所示，本实用新型提出了多重保护装置的电池保护电路，其中下列所述信号分别是OD管脚输出电压VODL(1脚)、电源电压VDD(5脚)、OC管脚输出电压VOCU(3脚)、充电器检测电压VCH、CSI管脚(2脚)输入电压VCSI、过流1检测电压VOI1、过流2(短路)检测电压VOI2、MOS管M1、MOS管M2、过充电检测迟延时间TOC、过充电释放电压VOCR、过放电检测迟延时间TOD、过电流1检测迟延时间TOI1、过电流2(短路电流)检测迟延时间TOI2。其工作原理：正常状态下，如果VODL＞VDD＞VOCU且VCH＜VCSI＜VOI1，那么M1和M2都开启。此时充电和放电均可正常进行。充电过程状态，当从正常状态进入充电状态时，可以通过VDD检测到电池电压。当电池电压进入到这充电状态时，VDD大于VOCU，迟滞时间超过TOC，M2关闭。释放过冲状态，进入过记电状态后要解除过记电状态进入正常状态可以有两种方法，如果电池自放电且VDD＜VOCR，M2开启，返回正常状态；在移除充电器后，连接负载后当VOCR＜VDD＜VOCU，VCSI＞VOI1，M2打开，返回正常模式(状态)。过放电检测，当由正常状态进入放电状态时，可以通过VDD检测到电池电压。当VDD小于VODL，迟延时间超过TOD，则M1关闭。此时CSI管脚通过内部电阻上拉到VDD，如果VCSI＞VOI2则电路进入断电模式。释放断电模式，在断电模式下若接入一个充电器且此时VCH＜VCSI＜VOI2，VDD＜VOCR，M1依然关闭但是释放断电模式。如果VDD＞VOCR则M1开启并返回正常状态。过电流或短路电流检测，在正常模式下，当放电电流太大时，由CSI管脚检测到电压大于VOIX(VOI1或VOI2)，并且迟延时间大于TOIX(TOI1或TOI2)则代表过电流(短路)状态。M1关闭，CSI通过内部电阻下拉到VSS(6脚，地)。释放过电流(短路)状态，当保护电路保持在过电流/短路状态时，移除负载或介于VBAT+和VBAT-之间的阻抗大于500KΩ且VCSI＜VOI1，那么M1开启返回正常条件。

如图4所示，本实用新型提出了多重保护装置的开关管理器电路12，二极管V4为单向导通肖特基二极管，额外可以增加电路防反接保护功能。外控按键开关S2是微光夜视仪电源控制按键，在正常状态下或在设备发生保护切断电源之后又恢复正常使用状态时进行设备开机。PHK信号是光敏探测器(光敏电阻)11的输出信号，与R13结合完成强光保护的信号源，R13和光敏探测器(光敏电阻)之间的比值是调整光敏阈值的位置所在。V3是开关管理器电路12的输出保护双向二极管。D3是电子开关，由主芯片LTC2950来控制，以实现接通/切断像增强器的供电。

作为应用的拓展，对于红外热成像夜视仪而言可以将光敏探测器中的光敏电阻更换为红外型光敏管即可实现同等的保护功能。

当然，此微光夜视仪的多重保护装置10还可以采用其他结构，如光敏探测器可以是光敏三极管或是其他光电探测器等。同样，开关控制管理电路还可以使用其他类似的集成电路，电子开关使用其他同类型的MOS器件或可控硅等。微光成像系统可以换成二代、三代甚至四代微光管等。

尽管本文较多地使用了像增强器、光敏电子、光电阴极等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明但不限于上述特定的实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方法予以实施。任何熟悉本技术领域的人员在不脱离本实用新型技术方案范围的情况下，可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的保护范围。

Claims (8)

1.一种微光夜视仪的多重保护装置，其特征在于，包括开关控制管理器以及均与其连接的微光成像系统、锂电池和外部控制开关；

该多重保护装置还包括固定在微光夜视仪壳体上的光敏探测器，且其光轴与微光成像系统的光轴相平行，并与所述开关控制管理器连接。

2.根据权利要求1所述的微光夜视仪的多重保护装置，其特征在于，所述开关控制管理器、所述微光成像系统、所述锂电池均置于微光夜视仪的壳体内部。

3.根据权利要求1所述的微光夜视仪的多重保护装置，其特征在于，所述外部控制开关置于微光夜视仪壳体外部。

4.根据权利要求1所述的微光夜视仪的多重保护装置，其特征在于，所述锂电池为单节或者多节可充电锂离子电池。

5.根据权利要求1所述的微光夜视仪的多重保护装置，其特征在于，所述光敏探测器为光敏电阻。

6.根据权利要求1所述的微光夜视仪的多重保护装置，其特征在于，所述开关控制管理器包括光敏探测器信号接口、电池保护电路和按键开关控制电路；所述光敏探测器信号接口与光敏探测器连接，所述电池保护电路与所述锂电池连接，所述按键开关控制电路与所述外部控制开关连接。

7.根据权利要求6所述的微光夜视仪的多重保护装置，其特征在于，所述电池保护电路包括充电器检测电路、过流检测电路、过放电检测电路、短路检测电路和过充电检测电路。

8.根据权利要求1所述的微光夜视仪的多重保护装置，其特征在于，所述微光成像系统包括像增强器微光管和电阴极；当所述光敏探测器检测到环境光强度低于设定的保护阈值时，所述开关控制管理器控制输出稳定的工作电压到像增强器；当所述光敏探测器检测到环境光强度高于该保护阈值时，所述开关控制管理器控制切断工作电压，像增强器停止工作。