en profundidad Fig. 3. En la región espectral del MWIR (3-5 micras/área amarilla) la discriminación espectral es óptima (Fuente: Ver referencias 1). disparo de un rifle. Se observa que la duración del evento es menor de 2 ms lo que, como veremos más adelante, condiciona en gran medida las características del detector de imagen IR a emplear. En el caso de un misil los tiempos de empuje (boost) es de unas decenas de milisegundos mientras que los tiempos de crucero (sustain) son más largos, del orden de muy pocos segundos pero mucho menos intensos. Los sistemas HFI deberán detectar el disparo cuanto antes, en fase de empuje cuando la emisión es muy intensa pero muy breve. La aplicación requerirá tiempos de detección efectivos por debajo de unos pocos milisegundos para tener tiempo de realizar maniobras disuasorias o utilizar contramedidas. Hay dos factores que limitan la resolución temporal de un detector de infrarrojo de imagen: • La constante de tiempo del propio detector debe ser del orden o menor que la propia duración del evento. La figura 5 resume perfectamente la limitación impuesta por esta condición. Se observa la curva de pérdida de energía de destello útil sobre el detector frente a su tiempo de respuesta. Esta es la razón principal por la que los detectores térmicos de banda larga (8- 12 micras) no refrigerados de IR no son adecuados para la aplicación, pues tienen constantes de tiempo típicas por encima de 10 ms. • El tiempo impuesto por la electrónica de lectura de la cámara es otro de los factores importantes a tener en cuenta. La frecuencia de trabajo de la electrónica de lectura de una cámara de infrarrojo convencional se encuentra en el orden de las decenas de MHz. Para tasas de toma de imágenes del orden de los 100 Hz los tiempos de integración y transmisión de datos pueden resultar en una pérdida del registro de eventos, sobre todo si estos son muy rápidos como es el caso del destello de boca asociado al disparo de un arma ligera (~ 1.5 ms). Es necesario tener tiempos de integración muy cortos y tasas de imágenes muy altas para que esto no ocurra (> 400 Hz). En consecuencia, los sistemas HFI y HFDS requieren detectores muy rápidos con constantes de tiempo cortas y tasas de imagen muy altas. No refrigerado La idea es que el mayor número de plataformas que necesiten sistemas HFI y HFDS los tengan instalados y operativos o si fuera posible en todas. Es necesaria una gran cantidad de unidades, lo que en la práctica traduce en la necesidad de avanzar en sensores y tecnologías denominadas “SWaP-C”, acrónimo utilizado para sensores pequeños, con poco consumo y, sobre todo, bajo coste (Small Size, Weight and Power - Cost). Desgraciadamente, en el caso de los detectores sensibles en la banda espectral MWIR, SWaP-C es un requisito muy restrictivo. La razón es que la gran mayoría de los detectores existentes que trabajan en MWIR necesitan ser refrigerados a temperaturas muy bajas, por debajo de los -150 ºC, para obtener la sensibilidad que la aplicación requiere. Este hecho impone el uso de sistemas criogénicos lo que en la práctica, constituye una gran limitación: los sistemas criogénicos son caros, tienen un impacto negativo en la fiabilidad, la vida de operación, el consumo y el volumen de los sistemas y requieren un mantenimiento muy costoso. El desarrollo de detectores sensibles en el MWIR que no necesiten refrigeración para trabajar es fundamental para avanzar en los sistemas HFI y HFDS del futuro. El detector Siguiendo la línea argumental, lo que se desprende hasta ahora de los requisitos necesarios es que los sistemas de detección de fuego enemigo Fig. 4. Evolución temporal de la emisión radiante de un disparo de arma ligera estándar (Fuente: Ver referencias 2). 24 Boletín de Observación Tecnológica en Defensa n.º 46. Primer trimestre 2015
BOLETIN OBSERVACION TECNOLOGICA 46
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