Tecnologia de Combate
Equipamentos Óticos e Optrônicos
Os optrônicos ou optoeletrônicos são sistemas eletrônicos que fornecem, detectam e controlam a luz, incluindo suas formas invisíveis de radiação, como raios gama, raios X, ultravioleta e infravermelho, além da luz visível. Os dispositivos optrônicos são transdutores elétrico-ópticos ou ópticos-elétricos ou equipamentos que empregam esses dispositivos em sua operação.
Nos segmentos de Defesa Nacional e Segurança Pública, os equipamentos optrônicos podem ser leves e portáteis, para emprego individual por forças terrestres e aerotransportadas, ou pesados e fixos, para instalação em veículos aéreos, terrestres e de superfície.
Dentre os equipamentos portáteis, de uso individual, existem os binóculos, monóculos, lunetas, miras, calculadores de vento e distância para tiro, dispositivos para visão infravermelha, visão noturna e de tecnologia mista ou fusão ótica, que incorporam as tecnologias de leitura do espectro visível, da visão noturna e da visão termográfica em um único equipamento. Robustos e de operação simples, são projetados para missões de combate e empregados principalmente por unidades aéreas, de infantaria terrestre e forças especiais. Provem uma elevada capacidade para busca, identificação e designação de alvos. Modulares e interoperáveis, com múltiplos recursos e funções, podem ser interconectados com sistemas e redes de telecomunicações. Os equipamentos fixos apresentam características similares, todavia, com maior desempenho por normalmente empregarem sistemas mais robustos tanto no que diz respeito à ótica como à eletrônica embarcada
Sistemas de Visão Noturna
Entre os optrônicos de maior interesse estão aqueles que permitem expandir os limites da visão humana, em especial, os OVN – Óculos de Visão Noturna ou NVG – Night Vision Goggles, que abordaremos a seguir.
A retina dos olhos humanos possui elementos chamados cones, que permitem o reconhecimento da luz colorida, e bastonetes, que reconhecem movimentos sutis sob pouca luz, mas que não reconhecem as cores. A quantidade de bastonetes (cerca de 120 milhões) é muito maior que a de cones (cerca de 6 milhões), o que torna o ser humano um ser mal preparado para ver no escuro. Alguns animais noturnos têm estrutura ocular diferente, com muito maior quantidade de cones e estrutura reflexiva que permite a amplificação da luz e, por conseguinte, uma excelente visão noturna.
Os óculos de visão noturna empregam sistema similar aos dos amplificadores sonoros. Transformam a luz em sinal elétrico, amplificam esse sinal e tornam a transformar esse sinal elétrico em luz. Simples na descrição, porém não tanto em sua implementação, com pode ser visto abaixo:
Em uma explicação simplificada, considerando a figura ao lado, teremos as seguintes etapas:
- A luz tênue de uma cena noturna entra pela lente dianteira, recordando que é composta de fótons (partículas de luz) de todas as cores (diferentes frequências).
- À medida que a energia luminosa (fótons) atinge o foto-catodo, é convertida em energia elétrica.
- A corrente elétrica é amplificada no foto-multiplicador, um tipo de célula fotoelétrica.
- Os elétrons que saem do foto-multiplicador atingem uma tela de fósforo, semelhante à tela de uma televisão antiga. Quando os elétrons atingem o fósforo, eles criam pequenos flashes de luz (fótons).
Como existem muito mais fótons na saída do que os que entraram no dispositivo, a tela de saída acaba por criar uma versão muito mais brilhante da cena original.
Os tubos intensificadores de imagem empregados nos sistemas de visão noturna são classificados pelas duas principais características de desempenho, que são a resolução e relação sinal-ruído (SNR). A resolução de um tubo intensificador é expressa em lp/mm (pares de linhas por milímetro) e determinada experimentalmente para cada tubo, ainda na fábrica. Resoluções a partir de 60 lp/mm oferecem altos níveis de detalhe de uma imagem. A relação sinal-ruído (SNR) é um valor adimensional que determina o desempenho do tubo em condições de pouca luz e é determinada dividindo o sinal de luz que atinge os olhos do operador pelo ruído percebido. Considere que o ruído é todo o sinal amplificado que não diz respeito à imagem desejada e prejudica a sua percepção. Normalmente, um tubo de bom desempenho deve apresentar um SNR igual ou superior a 20. Isso significa que o sinal recebido pelo tubo é, no mínimo, vinte vezes mais intenso que o ruído de fundo.
A Figura de Mérito ou FOM é um parâmetro que define o desempenho geral de um tubo e é calculado multiplicando o valor da resolução pela relação sinal/ruído, ou seja, FOM = Resolução X SNR. Vale ressaltar que cada tubo é ligeiramente diferente, ainda que dentro de um mesmo lote de produção. É por isso que os fabricantes fornecem faixas de FOM em vez de valores exatos. O avanço da tecnologia empregada nos NVG tem buscado continuamente melhorar tanto a resolução como a relação sinal/ruído dos equipamentos.
Ao adquirir um dispositivo de visão noturna, o cliente deve também receber uma folha de especificações para o tubo intensificador de imagem que descreve as características do tubo e sua conformidade com as especificações anunciadas.
Sistemas de Detecção Infravermelha
A energia infravermelha é apenas uma parte do espectro eletromagnético, que abrange a radiação de raios gama, raios-x, ultravioleta, uma região fina de luz visível, infravermelho, ondas terahertz, micro-ondas e ondas de rádio, que se diferenciam pelo comprimento de sua onda. Todos os objetos emitem uma certa quantidade de radiação em função de sua temperatura. De um modo geral, quanto mais alta a temperatura de um objeto, mais radiação infravermelha é emitida. Uma câmera especial pode detectar essa radiação de maneira semelhante à maneira como uma câmera comum detecta luz visível. Funciona mesmo na escuridão total, porque o nível de luz ambiente não importa.
As câmeras termográficas, também chamadas de câmeras infravermelhas, câmeras de imagem térmica ou termovisores, são dispositivos capazes de detectarem à distância a energia infravermelha e a converterem em um sinal eletrônico, que é processado para produzir uma imagem em monitor de vídeo, cujas cores ou tonalidades variam conforme a temperatura do objeto visado. Atuam de forma semelhante às câmeras visuais comuns, porém, em vez da faixa de 400 a 700 nanômetros da luz visível, as câmeras infravermelhas são sensíveis a radiações com comprimentos de onda de cerca de 1.000nm (1μm) a cerca de 14.000nm (14μm), correspondentes à faixa infravermelha, não visível a olho nu.
O calor detectado por uma câmera infravermelha pode ser quantificado com bastante precisão, permitindo não apenas monitorar o desempenho térmico, mas também identificar e avaliar a intensidade de falhas que possam estar relacionados ao calor produzido pelo equipamento monitorado. Esse tipo de equipamento também permite visualizar pessoas e objetos sob escuridão total, desde que exista algum contraste térmico ao redor.
Uma grande diferença para as câmeras ópticas comuns é que as lentes de foco não podem ser feitas de vidro, pois bloqueiam a luz infravermelha de ondas longas. Materiais especiais como germânio, fluoreto de cálcio e silício cristalino têm sido empregados. Exceto pelo fluoreto de cálcio, todos esses materiais são bastante duros e têm alto índice de refração (para germânio n=4), o que leva a uma reflexão Fresnel muito alta de superfícies não revestidas (até mais de 30%). Por esse motivo, a maioria das lentes para câmeras térmicas possui revestimentos antirreflexo. O custo mais alto dessas lentes especiais é uma das razões para as câmeras termográficas terem preços elevados.
As imagens das câmeras infravermelhas tendem a ser monocromáticas, porque empregam um sensor de imagem que não distingue diferentes comprimentos de onda da radiação infravermelha. Os sensores de imagem colorida exigem uma construção mais complexa para diferenciar os comprimentos de onda, e a cor tem menor significado fora do espectro visível normal, porque os diferentes comprimentos de onda não são mapeados uniformemente no sistema de visão de cores percebido pelos seres humanos. Por vezes, essas imagens monocromáticas são exibidas em pseudo-cor ou “cores falsas”, ou seja, cores que não correspondem às do objeto e sim à uma determinada intensidade de temperatura. Normalmente, as partes mais brilhantes (mais quentes) da imagem são geralmente brancas, as temperaturas intermediárias são vermelhas e amarelas e as partes mais escuras (mais frias), pretas. Uma escala deve ser mostrada ao lado de uma imagem em cores falsas para relacionar as cores apresentadas às temperaturas. A resolução é consideravelmente menor que a das câmeras ópticas, de 160 x 120 ou 320 x 240 pixels, embora câmeras mais caras possam atingir uma resolução de 1280 x 1024 pixels.
As câmeras termográficas profissionais são muito mais caras que as de espectro visível, podendo, inclusive, serem refrigeradas para melhor desempenho. A despeito disso, existem câmeras térmicas de baixo desempenho para smartphones, disponíveis por valores mais baixos.
As câmeras termográficas podem ser divididas em resfriadas e não resfriadas. As resfriadas estão geralmente contidas em uma caixa selada a vácuo e resfriadas por criogenia. O resfriamento é necessário para a operação dos materiais semicondutores utilizados. As temperaturas operacionais típicas variam de 4 K a um pouco abaixo da temperatura ambiente, dependendo da tecnologia do detector. A maioria dos detectores de resfriamento modernos opera na faixa de 60 K a 100 K (-213 a -173°C), dependendo do tipo e do nível de desempenho. Sem resfriamento, os que detectam e convertem a luz ficariam inundados por sua própria radiação. As desvantagens das câmeras infravermelhas de refrigeração são o alto custo de produção e de operação. O resfriamento consome muita energia e exige espaço e algum tempo até que o equipamento esteja em condições de operação. Todavia, as câmeras infravermelhas resfriadas oferecem qualidade de imagem superior às câmeras não resfriadas. Além disso, a maior sensibilidade das câmeras resfriadas também permite o uso de lentes com maior abertura, tornando as lentes de longa distância focal de alto desempenho menores e mais baratas para os detectores resfriados. Uma alternativa aos resfriadores de motores Stirling é usar gases engarrafados em alta pressão, sendo o nitrogênio uma escolha comum. O gás pressurizado é expandido por um orifício de tamanho micro e passado por um trocador de calor em miniatura, resultando em resfriamento regenerativo pelo efeito Joule-Thomson. Para tais sistemas, o suprimento de gás pressurizado é uma preocupação logística para uso em campo.
As câmeras termográficas não resfriadas usam um sensor que opera à temperatura ambiente ou um sensor estabilizado a uma temperatura próxima ao ambiente usando pequenos elementos de controle de temperatura. Todos os detectores não refrigerados modernos usam sensores que funcionam com a mudança de resistência, tensão ou corrente quando aquecidos por radiação infravermelha. Essas alterações são medidas e comparadas com os valores na temperatura de operação do sensor. Esses sensores podem ser estabilizados a uma temperatura operacional para reduzir o ruído da imagem, mas não são resfriados a baixas temperaturas e não requerem resfriadores criogênicos volumosos, caros e que consomem energia. Isso torna esse tipo de câmeras infravermelhas menores e menos caras. No entanto, sua resolução e qualidade de imagem tendem a ser inferiores à dos detectores refrigerados. Uma câmera térmica não refrigerada também precisa lidar com sua própria assinatura de calor.
Assim como os NVG de alto desempenho (elevado FOM), as câmeras térmicas de alto desempenho, com elevada resolução, podem apresentar restrição de exportação a partir de alguns países, por motivos estratégicos.
A termografia encontra muitos empregos que não os militares. Bombeiros podem empregar o equipamento para ver através da fumaça, encontrar pessoas e localizar pontos críticos de incêndio; com imagens térmicas, os técnicos de manutenção de linhas de transmissão localizam conectores e partes com superaquecimento; falhas em isolamentos térmicos podem ser facilmente localizadas e técnicos de construção civil podem ver vazamentos de calor para melhorar a eficiência do resfriamento ou aquecimento de sistemas de ar-condicionado; partes quentes em animais e pessoas podem significar doenças que passam a ter o seu diagnóstico facilitado. Câmeras de imagem térmica também são instaladas em alguns veículos para auxiliar o motorista a enxergar sob condições degradadas de visão convencional (noite, chuva forte, neblina, fumaça, etc.). Algumas alterações fisiológicas, particularmente as que resultam em febre, tanto em seres humanos como outros animais de sangue quente também podem ser monitoradas com imagens termográficas.
Sistemas de Fusão Ótica
Os dispositivos optrônicos de fusão ótica são uma conjugação dos sistemas de amplificação de luz, existente nos dispositivos de visão noturna, com os sistemas de leitura térmica. Normalmente dispõem de sensores separados para cada um dos dois sistemas internos. Trata-se basicamente da combinação de um tubo intensificador de imagem com um microbolômetro térmico (IR) em uma unidade compacta. Os dispositivos assim construídos normalmente apresentam três modos de operação: a) somente intensificador de imagem; b) somente visor térmico; e c) fusão do intensificador de imagem com visor térmico.
Os sistemas de fusão ótica apresentam como vantagem, uma melhor consciência situacional devido à maior capacidade de detecção de ameaças, quando comparado com os dois sistemas isolados. Operam sob qualquer condição de visibilidade, de alta luz até escuridão total e representam o estado da arte dos sistemas optrônicos.
A melhor qualidade da imagem resultante, permite que alguns dispositivos mais avançados incorporem ao equipamento a tecnologia de inteligência artificial para reconhecimento de face, permitindo a identificação de pessoas visadas.
Miras Holográficas
Uma mira holográfica ou mira de difração holográfica é um sistema de pontaria sem ampliação que permite ao atirador olhar através de uma janela óptica de vidro e ver uma imagem de retículo holográfico sobreposta a uma distância no campo de visão. O holograma do retículo está embutido na janela e é iluminado por um diodo laser.
As miras holográficas de armas usam um holograma de transmissão a laser de uma imagem de retículo que é gravada no espaço tridimensional em um filme holográfico no momento da fabricação. Esta imagem faz parte da janela de visualização óptica. O holograma gravado é iluminado pela luz colimada de um diodo laser embutido na mira. A mira pode ser ajustada para a distância do alvo e vento reinante, simplesmente inclinando ou girando a grade holográfica. Para compensar qualquer alteração no comprimento de onda do laser devido à temperatura, a mira emprega uma grade de holografia que dispersa a luz do laser em uma quantidade igual, mas na direção oposta à do holograma que forma o retículo de mira. Como as reflexivas, a mira holográfica também não está livre da paralaxe, podendo o ponto de mira se mover conforme a posição do olho. Isso pode ser compensado com uma imagem holográfica definida a uma distância finita com paralaxe, devido ao movimento dos olhos ser do tamanho da janela ótica a curta distância e diminuir a zero na distância definida (geralmente em torno do alcance de 100 metros).
Como o retículo é um holograma de transmissão, iluminado por um laser que brilha através do holograma, apresentando uma imagem reconstruída, não é necessário que a janela da visão seja parcialmente bloqueada por um revestimento espelhado para refletir a imagem. A janela óptica de uma mira holográfica parece um pedaço de vidro transparente com um retículo iluminado no meio. Esse retículo de mira pode ser um ponto muito pequeno, cujo limite seja aquele determinado pela acuidade do olho. Para alguém com visão 20/20, cerca de 1 minuto de arco.
As miras holográficas geralmente são superiores às miras de ponto vermelho para a maioria das aplicações. No entanto, as miras holográficas também apresentam desvantagens. São mais volumosas e consideravelmente mais caras que a miras tradicionais, devido à tecnologia empregada e ao reduzido número de fabricantes. Apresentam vida útil da bateria menor quando comparadas às miras reflexas que usam LED. O diodo laser consome mais energia e possui uma eletrônica de condução mais complexa do que um LED padrão de brilho equivalente, reduzindo a quantidade de tempo que uma mira holográfica pode funcionar com um único conjunto de baterias (cerca de 100 horas).
A QUARTZO Engenharia de Defesa conta com uma vasta e completa linha de dispositivos optrônicos de última geração, incluindo óculos de visão noturna tanto para emprego aeronáutico como por elementos de forças terrestres e unidades táticas especiais, câmeras e sensores térmicos de última geração, dispositivos de fusão-ótica (fusion), que incorporam as tecnologias do espectro visível, da visão noturna e da visão termográfica em um único equipamento, e miras holográficas. Possui, ainda, miras Tritium, designadores de alvos, calculadores de distância e de vento e lunetas de múltiplos alcances, em versão convencional ou avançada, que permite o acoplamento ótico com dispositivos optrônicos.
Os optrônicos oferecidos pela QUARTZO possuem construção robusta e são provados em combate, porém leves, compactos e portáteis, de forma a não prejudicarem a operacionalidade do utilizador. São sempre confiáveis e capazes de atender aos mais rigorosos requisitos operacionais estabelecidos pelas forças de defesa nacional e de segurança pública. Venha conhecer nossa linha de dispositivos optrônicos.
Dispositivos de Comunicação Tática
Em meio à uma ação operacional, uma comunicação clara pode significar a diferença entre a vida e a morte. Para o agente de campo, as ferramentas de comunicação tática eficiente são essenciais tanto para a comunicação com o motorista, piloto ou elementos responsáveis pela infiltração e evacuação, como para o recebimento de informações e orientações atualizadas dos postos de comando ou de observação, para localizar e identificar os alvos de forma precisa e garantir o sucesso da missão. A comunicação entre os elementos da equipe também é fundamental para uma melhor coordenação das ações e para evitar qualquer possibilidade de ocorrência de fogo amigo.
A QUARTZO Engenharia de Defesa disponibiliza sistemas que oferecem funcionalidade completa de comunicação para os mais diferentes cenários operacionais, esteja ele embarcado em algum tipo de veículo marítimo, aéreo ou terrestre ou no terreno, em equipe ou sozinho. Dentre os mais diversos itens que compõem o conjunto de comunicações seja para agentes de segurança pública ou privada ou elementos de equipes de combate a incêndio ou de resgate e salvamento, estão ascultadores intra-auriculares, auscultadores sobre-auriculares, auriculares submersíveis, unidades de controle (PTT) multifuncionais e caixas de intercomunicação, dentre outros.
Os sistemas de auscultadores intra-auriculares mais modernos do mercado empregam tecnologia de condução óssea em substituição à tecnologia tradicional de ondas de som, o que reduz sobremaneira os ruídos indesejáveis. Trabalham com um sensor pequeno e confortável capaz de detectar as vibrações do maxilar do utilizador, convertendo essas vibrações em sinais sonoros, proporcionando uma comunicação cristalina mesmo que o elemento transmissor esteja sob condições externas de ruído extremo e fale em tom muito baixo (sussurros).
Auscultadores sobre-auriculares são alimentados e acionados por uma unidade de controle. Ainda que maiores, são leves e fáceis de usar, sem necessidade de usar uma bateria interna ou de se acionar botões. Com peso reduzido e capacidade de submersão de até 1 metro de profundidade, com microfone em haste flexível. Poderá ter capacidade de redução ativa de ruídos, tornando seu uso confortável e livre de ruídos indesejáveis.
Em se tratando de estruturar as múltiplas comunicações de uma missão em um único sistema, a QUARTZO disponibiliza uma unidade de controle com PTT de alta qualidade e capacidade, que, em posse de um oficial líder ou comandante da operação, torna-se indispensável para viabilizar o acesso dinâmico e simultâneo a diferentes canais de comunicação, incluindo rádios de redes distintas, smartphones, auscultadores táticos e intercomunicadores como veículos terrestres, marítimos e aéreos. O dispositivo permite um controle otimizado e simplificado de um conjunto meios de comunicação distintos e ainda é capaz de submergir até 20 metros de profundidade.
Dispor de um sistema de comunicação tática moderno, confiável e de elevada capacidade é essencial para os programas de modernização de forças militares ou policiais. Um bom sistema de comunicação, emprega processamento digital avançado de sinais e componentes de áudio miniaturizados e design ergonômico de fone de ouvido para fornecer a audição mais fiel possível. Com isso, são capazes de oferecer ao usuário conforto, confiabilidade, proteção auditiva e qualidade de áudio superior, provendo as equipes táticas com uma excelente consciência situacional, com som natural e direcionalidade precisa, enquanto provê proteção contra ruído ambientes que atrapalhariam a compreensão das mensagens, tais como o gerados por veículos e aeronaves, bem como contra ruídos intensos potencialmente prejudiciais, tais como tiros e explosões.
Para as forças militares e de segurança pública, equipes de segurança privada, de combate a incêndio e de resgate e salvamento, dispor de sistemas modernos, capazes de prover comunicação clara, mesmo em ambientes ruidosos, com elevada proteção auditiva, se torna uma vantagem tática que pode salvar vidas. A QUARTZO Engenharia de Defesa disponibiliza em seu portfólio dispositivos e acessórios de comunicação totalmente compatíveis com os mais diversos modelos de capacetes operacionais, balísticos ou não, óculos, aparelhos respiratórios e abafadores. Sistemas que se adaptam com perfeição aos diferentes perfis auditivos e proporcionando uma melhoria significativa em relação aos modelos tradicionais.
Dispositivos de Sinalização
Além da capacidade de enxergarem e se comunicarem, os elementos das forças de segurança e de preservação da vida também necessitam serem vistas e eventualmente identificadas, seja para que possam ter sua trajetória de avanço acompanhada ou para que seus elementos possam se reconhecer mutuamente, ainda que sob condições de visibilidade reduzida, tais como operação noturna. Em situações de emergência, essa sinalização torna-se ainda mais necessária, exigindo uma correta aplicação dos diferentes tipos de sinalizadores luminosos, tais como bastões luminosos de curta e longa duração, fitas e adesivos reflexivos (do tipo “olho de gato”) ou fosforescentes, ou sinalizadores pessoais ativos em espectro visível ou infravermelho.
Os sinalizadores pessoais ativos podem ser adesivados a capacetes ou peças do uniforme e devem dispor de bateria que ofereça capacidade que permita o pleno cumprimento das missões operacionais. Os que emitem luz no espectro visível são normalmente empregados por equipes de combate a incêndio ou de socorro e resgate. As forças de segurança pública normalmente só empregam sinalizadores com emissão de luz em espectro visível em elementos que estejam realizando policiamento ostensivo, de forma a poderem ser melhor e mais facilmente reconhecidos pelo público em geral.
Já os elementos de forças especiais ou de elite costumam empregar sinalizadores com emissão de luz em espectro não visível (infravermelho) de maneira que só possam ser vistos e reconhecidos por elementos das tropas amigas que estiverem empregando óculos de visão noturna. Importa ressaltar que em um combate noturno sob condições de visibilidade baixa ou nula, pode ser difícil, mesmo empregando óculos de visão noturna, reconhecer e diferenciar elementos amigos de inimigos.
Por esse motivo, equipar as tropas amigas com sinalizadores luminosos infravermelhos se torna fundamental para o adequado reconhecimento desses elementos e a importante redução da possibilidade de baixas por fogo amigo. Alguns equipamentos de sinalização individual operam em água de maneira a contribuir para o deslocamento organizado de equipes de demolição submarina ou forças especiais em deslocamento submerso.
Os equipamentos de sinalização também podem ser empregados para sinalização de área para estacionamento de veículos terrestres, atracação de veículos de superfície ou submarinos e pouso de aeronaves. Com funcionamento similar, podem emitir tanto no espectro visível como infravermelho, conforme a necessidade.
Empregando tecnologia avançada e componentes de elevada qualidade, os dispositivos luminosos e sinalizadores individuais e de área comercializados pela QUARTZO Engenharia de Defesa estão entre os mais leves e confiáveis do mercado internacional, Desenvolvidos e testados por nossos parceiros em condições realistas, os produtos de sinalização temporária, oferecem elevada qualidade e duração adequada ao cumprimento da missão desejada.
