红外线通信和观察

在现代军事通信和观察技术中，红外线的使用已经愈来愈被注意了。

红外线是什么呢？红外线是一种看不见的光线。光线同无线电波一样，都属于电磁波。所以红外线也属于电磁波。在电磁波中，其所以有无线电波、红外线、可见光线等等之分，只不过因为他们的波长范围各自不同。无线电波的波长最长，红外线次之，可见光线等等又次之；在可见光线中波长最长的是红色光线。这就是说，红外线的波长介乎可见光线的红光和无线电波之间，也就是波长在0.00075公厘（O．75微米）到0.5公厘（500微米）之间。这样我们就可以明白：红外线之所以称为红外线，是因为它们的波长比红色光线的长，超出于“红”光之“外”的原故。

红外线有些什么性能呢？它的性能和可见光线基本上一样。可见光线可以产生反射、折射、散射等等现象，红外线也不例外。但是红外线同可见光线也有某些不同。不同之一是：它们所能透过的物质并不一样。像厚纸板、照相纸、硬橡胶薄片等物质都是可见光线所不能透过的，而红外线却能透过；相反，另一些物质，像玻璃和水晶等能够被可见光线透过，而波长较长一些的红外线却不能透过。利用红外线和可见光线的这种不同的性能，我们就能够将红外线同可见光线分开。能够发出可见光线的物体如电灯，也就能够发出红外线；如果 我们用只能让红外线秀过的材料做成罩子（滤光器）蒙 在灯头上，那么电灯就只能将红外线发出去了。红外线 在大气中的传播能力也比可见光线强。它能够比可见光线较好地穿过烟、雨、雪天和薄雾。在同一条件下，红外线所能传播的距离总是超过可见光线的传播距离。例如，波长0.0008—0.0012公厘的红外线在薄雾中的传播距离差不多是可见光线的两倍。

任何发热的物体都能够发射红外线。太阳放出的能量中有50%是属于红外线的；灯丝温度达到摄氏2000-2500度的电灯放出的能量中约有90%是红外线的能量。发热体的温度越高，发射红外线的能力也越强。温度为几十度或几百度的物体已经是相当好的红外线发射源。所以舰艇的烟囱、热水管或热气管，以及其他军事目标（如飞机、坦克）的发动机都是发射相当强的红外线的物体。绝大多数有军事意义的目标所发射的红外线，其波长大约在0.0008-0.01公厘（0.8-10微米）之间。

由于红外线同光线比较起来，它的传播距离来得远，而且又不会被人们的眼睛看到，因此, 我们就可以利用它隐蔽地进行通信联络。利用红外线进行通信联络有许多好处。一方面，利用红外线通信时不像利用无线电波一样要有一套比较复杂的发射和接收设备，这样就可以减小通信工具的体积和重量，便于军事上使用，而且成本也较低。另一方面，发信一方可以把红外线集成一束发到收信的一方去，这就不易受到干扰或被敌人截获。利用红外线进行观察也很方便；应用专门接收红外线的仪器可以发现发射红外线的目标。下面就谈一谈红外线在通信和观察上的应用。

红外线通话、通报工具能将红外线信号转变成声音的信号。它同无线电工具一样，也分为发信机和收信机（图1）。发信机包括红外线探照灯、音频放大器、话筒（或电键）。收信机包括红外线反射器、音频放大器、耳机。

红外线发信机发话时，话筒的声音的振功先变为电流的脉动；这种音频的脉动电流经过放大器放大，加到探照灯回路里去。探照灯能发出光线来是因为电能变成了光能；因此改变探照灯两极间电压的大小，就能使探照灯发出的光线时强时弱。从放大器输出的脉动电流正能起到这个作用。于是，探照灯发出的红外线强弱就随着话音而变化了。发报的原理也与此类似：在发报时探照灯发出的红外线随着电键的启闭而时断时续。探照灯的灯头装在球面或抛物面的焦点上，和汽车的前灯差不多。红外线先射到球面和抛物面上，然后再从球面或抛物面反射出去；这样就可使射到对方去的红外线集成一束。在探照灯上蒙着滤光器，可以挡着可见光线，只让红外线射出去。

红外线收信机在接收红外线信号时，红外线先投射到球面的或抛物面的反射器上，然后反射回来，聚集到球面或抛物面的焦点上，在焦点上装有光电管或光电阻，由它们把红外线的光强度变化变成电流强度变化。光电管或光电阻电路中所产生的强弱不断变化的电流再经过放大器放大以后，送到耳机中，耳机里就听到对方讲话或电报信号的声音。

红外线通话、通报工具的通信距离可以达到20公里。在空中和海洋上进行通信联络时，如果要求的通信距离并不远，使用红外线是相当适宜的。

红外线通话、通报工具能够把红外线转变成可听的声音达到通信的目的，另外也有一些仪器能够把红外线转变成可见的光线来这观察和通信服务。这里要谈的是电子-光转换器。

远在第二次世界大战期间，电子-光转换器就开始作为一种特殊的“电力望远镜”应用于夜间侦察和瞄准。在现代的夜间条件下的战斗中，它是一种重要的在夜视器材。电子-光转换器（图2）的主要部分是光电管；不过这里的光电管的阳极是一块萤光屏，上面涂着能够发生萤光的物质。在进行观察时，被观察的目标发出的红外线射到电子-光转换器的光电管阴极上，阴极就有电子飞向阳极的萤光屏。由于光电管的阴极和阳极之间有着高电压，所以从阴极飞出的电子以很高的速度冲击着萤光屏，使它发生可见的萤光。被观察物体的各部分情况不同，放出的红外线的强弱不一样，光电管阴极上各部位飞出的电子的数量也就各异，因而萤光屏上各个部位的明暗程度也就不同。这样就显现出了物体内形象。如果被观察的目标不能发射较强的红外线，那可以用红外线探照灯向目标照射，让目标把红外线反射到观察者的电子-光转换器里来。

电子-光转换器也可以用于拍发信号（光号）进行通信联络。在它用于通信时，只要它能在受到红外线照射以后发出可见的光线就行，并不需要从它那里看到明晰的物体形象，所以它的构造就可以比较简单些。飞机在飞行中为了相互识别，分清敌我，可以携带一套专门的识别工具。这套工具包括电子-光转换仪器，呼叫器、回答器和红外线前灯。飞行人员在发现别的飞机以后，就把电子-光转换仪器对准所发现的飞机，并打开询问器，把询问信号用红外线发出去。对方飞机打开红外线前灯，按照询问的信号用回答器回答。飞行人员观察电子-光转换器中所显现的光号，就能识别所发现的飞机是我们的还是敌人的。但是这种识别工具的作用半径受气象条件的限制。因为红外线穿过云层时要发生散射和被吸收，所以在多云的高空使用就不太可靠。

装有电子-光转换仪器的飞机也能同地面的红外线工具进行联络。在军事上防御前沿和空投地点设置红外线探照灯，就能使飞机识别防御前沿、确定空投地点。在进行灯火管制的机场上设置“红外线归航台”，就能引导飞机着击。外国有一种电子-光转换仪器，在机场上有红外线探照灯向上空照射时，能够使飞行员在600公尺的上空看清夜间无灯的降落场。

在舰艇与舰艇之间为了相互识别，也可以利用上述红外线工具。

利用电子-光转换器，可以作成一种红光线观察镜（如图3），这种仪器可以供军事观察用，也可以在无光的工业制造车间和科学研究室中作观察用。

热力测向仪是利用从目标发出的红外线来测定目标方位的一种仪器。用它可以发现几十公里以外的舰艇和飞机等，凡是能发出相当强的红外线的目标。在陆上的固定地点以及在舰艇上、飞机上都可以使用（图4是海军中使用的一种热力测向仪）。热力测向仪的组成部分和工作原理同上面谈到的红外线收信机差不多。它主要包括：凹面镜反射器，放在凹面镜焦点上的光电阻或温差电偶（温差电偶也叫热电偶，它能将红外线的热能转变成电能），调制放大器，显示装置。热力测向仪的凹面镜反射器可以转动，以便搜索目标。当反射器对准目标时，就接收到目标发出的红外线；根据显示装置的显示，就可以知道目标的方位。如果把两架热力测向仪放在两个不同的地点上，就能根据这两部仪器测得的不同方位，确定目标的具体位置。热力测向仪的优点是：装置简单、动作迅速，能够发现温度不高（相对而言）的目标，而且它的工作受气象条件的影响较小。但是它的作用半径却要比雷达的作用半径小。（杨锺濂 邹明达）