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在電視監(jiān)控系統(tǒng)工程中,過去很少應用紅外燈,但由于現(xiàn)今社會犯罪比率不但增加,紅外線在夜間監(jiān)視所扮演的角色更加突出,不僅金庫、油庫、軍械庫、圖書文獻庫、文物部門、監(jiān)獄等重要部門采用,而且也在一般監(jiān)控系統(tǒng)中都被采用。甚至居民小區(qū)電視監(jiān)控工程也應用了紅外線攝像機。這說明人們對電視監(jiān)控系統(tǒng)工程的要求愈來愈規(guī)范、愈來愈高。對重要的場所越來越要求做到24小時連續(xù)監(jiān)控。

實現(xiàn)夜視的方法,可以采用常規(guī)的可見光照明,但此法不僅不能隱蔽,反而更加暴露監(jiān)控目標。隱蔽的夜視監(jiān)控,都是采用紅外攝像技術(shù)。紅外攝像技術(shù)分為被動紅外攝像技術(shù)和主動紅外攝像技術(shù)。被動紅外攝像技術(shù)是利用任何物體在絕對零度(一273℃)以上都有紅外光發(fā)射的原理。由于人的身體和發(fā)熱物體發(fā)出的紅外光較強,其它非發(fā)熱物體發(fā)出的紅光很微弱,因此,利用特殊的紅外攝像機就可以實現(xiàn)夜間監(jiān)控。被動紅外攝像技術(shù)由于設備造價高且不能反映周圍環(huán)境狀況,因此在夜視系統(tǒng)中不被采用。主動紅外攝像技術(shù)是利用特制的"紅外燈"人為產(chǎn)生紅外輻射,產(chǎn)生人眼看不見而普通攝像機能捕捉到的紅外光,輻射"照明"景物和環(huán)境,利用普通低照度CCD黑白攝像機或使用"白天彩色夜間自動變黑白"的攝像機或"紅外低照度彩色攝像機"去感受周圍環(huán)境反射回來的紅外光,從而實現(xiàn)夜視功能。

光是一種電磁波,它的波長區(qū)間從幾個納米(1nm=10-9m)到1毫米(mm)左右。人眼可見的只是其中一部分,我們稱其為可見光,可見光的波長范圍為380nm~780nm,可見光波長由長到短分為紅、橙、黃、綠、青、蘭、紫光,波長比紫光短的稱為紫外光,波長比紅外光長的稱為紅外光。

紅外燈按其紅外光輻射機理分為半導體固體發(fā)光(紅外發(fā)射二級管)紅外燈和熱輻射紅外燈兩種。一般市場上主要采用紅外發(fā)射二極管的紅外燈,其原理及特性我們介紹如下: 由紅外發(fā)光二級管矩陣組成發(fā)光體。紅外發(fā)射二級管由紅外輻射效率高的材料(常用砷化鎵GaAs)制成PN結(jié),外加正向偏壓向PN結(jié)注入電流激發(fā)紅外光。光譜功率分布為中心波長830~950nm,半峰帶寬約40nm左右,它是窄帶分布,為普通CCD黑白攝像機可感受的范圍。其最大的優(yōu)點是可以完全無紅暴,(采用940~950nm波長紅外管)或僅有微弱紅暴(紅暴為有可見紅光)和壽命長。紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率用輻照度μW/m2表示。一般來說,其紅外輻射功率與正向工作電流成正比,但在接近正向電流的最大額定值時,器件的溫度因電流的熱耗而上升,使光發(fā)射功率下降。紅外二極管電流過小,將影響其輻射功率的發(fā)揮,但工作電流過大將影響其壽命,甚至使紅外二極管燒毀。針對這一情況,富視康公司FI-930C和FI-970C在設計時充分考慮了這個問題,采用高效率發(fā)光二極管,在攝像機里面內(nèi)置散熱系統(tǒng),使攝像機穩(wěn)定工作時間達到25000小時!

紅外燈的選擇最重要的問題是紅外燈與攝像機、鏡頭、防護罩、供電電源等成套性。市場上大多是攝像機和紅外線投射器分開的,這樣我們在設計方案時就必須對所有的器材統(tǒng)一考慮,是選擇黑白攝像機搭配紅外燈呢,還是用彩色轉(zhuǎn)黑白的攝像機?還有安裝方式和防水方面的考慮。一般來說,黑白攝像機采用的CCD傳感器有很寬的感光光譜范圍,其感光光譜不但包括可見光區(qū)域,還延長到紅外區(qū)域,利用輔助紅外燈照明就可在CCD傳感器上清晰的成像,而普通彩色攝像機其感光光譜只在可見光區(qū),因此不能適用于紅外燈泡照射攝像;日夜兩用型攝像機采用兩個CCD進行切換或者采用一個CCD傳感器,利用數(shù)字電路的切換也可以實現(xiàn)紅外燈泡照射攝像,但存在黑白照度偏高或?qū)Σ噬�有不利影響等缺點。除此之外,還有一體化的紅外線攝像機,就是將攝像機、鏡頭、防護罩、紅外燈等集中在一起,典型的產(chǎn)品如富視康公司的FI-930C和FI-970C,這兩種采用優(yōu)質(zhì)的鋁型外殼,通過一次成型的生產(chǎn)工藝,使產(chǎn)品的防水級別達到IP55等級,可以在室內(nèi)室外通用,由于采用一體化的設計,就自然降低了施工和調(diào)試的難度。

隨著紅外夜視系統(tǒng)的迅速發(fā)展,紅外燈生產(chǎn)供應廠家也會增加,但紅外線產(chǎn)品并非象有的人想象的那樣容易,在技術(shù)、檢測儀器設備等方面條件也不同,希望用戶多多加比較,慎重選擇。

用戶使用紅外燈首先要仔細閱讀使用說明書,特別是為保證人身設備安全的注意事項。檢查前面所講述的配套性方面是否達到要求,應考慮到的影響因素是否考慮到,如未達到要求,可及時調(diào)整所用器材。

紅外攝像機在監(jiān)控攝像機中具有夜視距離遠、隱蔽性強、性能穩(wěn)定等突出優(yōu)勢,因而在CCTV夜視監(jiān)控中占據(jù)了大部分的市場。如何在紛雜的紅外半球攝像機市場中辨別優(yōu)劣呢?性能優(yōu)良的紅外半球攝像機必須能夠具備以下性能:

1、紅外燈工作條件

一般來說,其紅外燈輻射功率與正向工作電流成正比,當電壓越過正向閾值電壓(約0.8V左右)電流開始流動,而且是一很陡直的曲線,表明其工作電流要求十分敏感。因此要求工作電流準確、穩(wěn)定,否則影響輻射功率的發(fā)揮及其可靠性。輻射功率隨環(huán)境溫度的升高(包括其本身的發(fā)熱所產(chǎn)生的環(huán)境溫度升高)會使其輻射功率下降。紅外燈特別是遠距離紅外燈,熱耗是設計和選擇時應注意的問題。

因此,紅外燈的使用必須有良好的恒流電源供電、良好的散熱設計。中路通訊公司的變焦MCD、MDD、MED、MBB系列攝像機都安裝了大功率紅外燈(最多可達24顆),且采用了大功率恒流電源供電,內(nèi)部循環(huán)散熱設計,因而能達到遠距離夜視(最遠可達220米)和紅外燈壽命長的效果。

2、紅外光的利用率和紅暴問題

什么是紅暴呢?紅暴是由于所發(fā)射的紅外線中包含可見光的成分。

紅外燈可以做到完全無紅暴(采用940~950nm波長紅外管)或僅有微弱紅暴。中路通訊公司采用美國奧克斯特(AUCSITER)紅外技術(shù),通過在保證紅外燈功率的前提下,降低紅外燈自身熱耗,調(diào)整紅外光線角度,使紅外燈的有效利用率達到了90%。在紅外燈的選擇上,挑選波長較大(910nm)的紅外燈,嚴格降低紅暴,達到了微紅暴效果。

3、紅外攝像機的起霧結(jié)霜問題

霧、霜的形成是由于空氣中的飽和水蒸氣遇冷凝結(jié)而成,因冷環(huán)境的強、弱分別凝結(jié)成霜和霧。紅外攝像機在工作過程中,尤其是室外攝像機常常會因四季變化、晝夜溫差、以及雨雪環(huán)境等原因在防護罩視窗玻璃上形成霧或霜,導致攝像機無法看清物體,直接影響監(jiān)控效果。中路通訊公司通過采用先進的電子除霜電路,有效的控制腔體內(nèi)的飽和水蒸氣濃度,做到了自動除霧除霜。

4、紅外攝像機的視窗玻璃清潔

紅外半球攝像機在雨雪天或粉塵大的環(huán)境下工作,防護罩的視窗玻璃容易出現(xiàn)污垢,造成攝像機視線遮擋。解決的辦法通常是在防護罩上增加雨刷,通過控制雨刷清潔玻璃;另外一種辦法是使用隱形雨刷視窗玻璃。與普通視窗玻璃相比,隱形雨刷視窗玻璃具有排斥水、灰塵、雪花的功能。

5、紅外攝像機的恒溫

由于配置了發(fā)熱量較大的紅外燈,紅外燈在啟動后,整個工作時間段內(nèi)(以12小時計)在紅外半球攝像機前部會有熱量集中,即腔體內(nèi)前端溫度偏高,如不能散熱均勻定會影響攝像機等其它部件的正常工作。中路通訊公司通過設計使用具有強制散熱散冷作用的自動冷暖空調(diào),良好的解決了這一問題。

自動冷暖空調(diào)采用珀爾帖效應原理,測溫控制電路可以自動調(diào)節(jié),將防護罩內(nèi)溫度恒定在攝像機正常工作溫度范圍內(nèi),出廠時罩內(nèi)溫度設置在+5℃以下加熱、+40℃以上致冷。實驗表明該紅外半球攝像機可在-40℃~+70℃(陽光直射)的室外自然環(huán)境下正常工作。

6、紅外攝像機的全封閉

除恒溫外,使用自動冷暖空調(diào)的另一優(yōu)點是可以將紅外攝像機做成全封閉,不留任何散熱孔,阻止灰塵、濕氣、腐蝕性氣體的進入,使其能夠適應粉塵大的惡劣環(huán)境,如大型煤礦也可正常使用。

紅外一體化攝像機,有指半球型紅外一體機、快速球型紅外一體機、結(jié)合云臺的紅外一體化攝像機和鏡頭內(nèi)建的紅外一體機。

與傳統(tǒng)攝像機相比,紅外一體機體積小巧、美觀,在安裝方面具有優(yōu)勢,比較方便,其電源、視頻、控制信號均有直接插口,不似傳統(tǒng)攝像機有麻煩的連線。一體機成像系統(tǒng)(鏡頭)、CCD、DSP技術(shù)專利均被國際知名大廠所掌握,相對傳統(tǒng)攝像機來說,一體機質(zhì)量可以得到較好的控制。同時,一體化攝像機監(jiān)控范圍廣、性價比高。傳統(tǒng)攝像機定位系統(tǒng)不夠靈活,多需要手動對焦,而一體化攝像機最大的優(yōu)點就是具有自動聚焦功能。

可以做到良好的防水功能也是紅外一體化攝像機的特色之一,一體化攝像機室外型都具有防水功能,而傳統(tǒng)攝像機需和云臺、防護罩配合使用才可以達到防水的功能。更有專門為水下作業(yè)開發(fā)出的潛水型一體化攝像機。

另外紅外一體式攝像機集成的紅外燈可以在光照度低于一定的數(shù)值甚至夜晚時自動打開以達到穩(wěn)定的成像效果。

紅外一體化攝像機多用于政府項目、高檔次高層大樓,以及商場、學校、酒店、賓館大堂等,另外還有專門適合醫(yī)院手術(shù)室等對環(huán)境要求較高場所的防塵型以及低溫、電機無火花的防爆型產(chǎn)品。其他專業(yè)用一體化攝像機,如軍用、航空、極地、海底、生化環(huán)境用等,因為用途不同,相應具有不同的特殊功能,如防高壓、防腐蝕、防震動等。

紅外一體攝像機常見問題及解決方法

紅外一體攝像機頗受大家的歡迎,主要原因是成本低,安裝方便,但是在使用過程中總會遇到一些讓我們想不到的問題,下面是我在生產(chǎn)和銷售紅外防水攝像機中所遇到的問題,供大家參考:

1、防水和散熱效果不理想:

用的時間長了之后,里面或多或少會出現(xiàn)汽水(此現(xiàn)象主要集中在北方地區(qū)),造成這個現(xiàn)象的原因主要是出在外殼的密封效果不夠和當時裝機時沒有考慮到溫差。當紅外燈開始工作時會產(chǎn)生大量的熱量,同時由于部外殼的散熱效果不夠,這樣就會大大降低攝像機的使用壽命,要解決這個問題其實可以考慮把攝像機的外殼做成多條線槽構(gòu)成,這樣有利于散熱。

2、夜視效果不理想:

此現(xiàn)象主要表現(xiàn)是手電筒的效果或者是距離不夠等等。其實這個問題主要是紅外燈的角度和功能所造成的,我們紅外攝像機所使用的紅外燈又稱850紅外發(fā)射管,峰值波長在850,角度從5-60度可以選擇,當紅外發(fā)射管角度越小時照射距離越遠,手電筒的效果就越明顯,反之,角度越大就沒有手電筒的效果,但是距離就大打折扣,要解決這個問題主要是看廠家想追求什么樣的效果和什么樣的成本,當然紅外發(fā)射燈的功率和價格是成正比的,有的廠家在告訴顧客時一般都是說多少個燈?距離可以達到多少?但是大家可能忽略了一個問題——紅外燈的功率和直徑大小?當紅外燈的外觀和大小一樣時,其實功率你是沒有辦法知道的,可能唯一的辦法就只有實物測試了。從我個人生產(chǎn)紅外攝像機的經(jīng)驗來解決這個問題,我采用的是多角度紅外燈混合安裝方式,這樣資源可以充分被利用,遠近都可以顧及到。

3、白天色彩還原不夠

大家不知道有沒有注意到紅外一體攝像機的色彩在白天都會或多或少的偏色,這個最直接的原因是攝像機濾光片的問題,一般紅外一體攝像機使用能透過一定比例紅外光線的雙峰濾光片,其優(yōu)點是成本低,但由于自然光線中含有較多的紅外成份,當其進入CCD后會干擾色彩還原,比如綠色植物變成灰白等等(有陽光的室外環(huán)境尤其明顯)。IPCUT雙濾光片的使用就有效的解決了這個問題,IRCUT雙濾光片由一個紅外截止濾光片和一個全光譜光學玻璃構(gòu)成,當白天的光線充分時紅外截止濾光片工作,CCD還原出真實色彩,當夜間光線不足時,紅外截止濾光片自動移開,全光譜光學玻璃開始工作,使CCD充分利用到所有光線,從而大大提高紅外性能。

4、臨界點的反復跳變:

這是因為部分不管是配置了IRCUT雙濾光片還是用雙峰濾光片的攝像機在某些復雜的光線的環(huán)境下不能穩(wěn)定的工作造成的,同時因為多數(shù)廠家都是使用簡單的如光敏電阻感應器等方式去控制IRCUT雙峰濾光片的工作狀態(tài),其臨界點的反復跳變就不能盡人意了。但是如果采用智能芯片來控制,其模糊邏輯能力能有效控制IPCUT雙濾光片的工作狀態(tài)。換句話說很多的廠家是不愿意在這上面投入成本的。