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文檔簡介
1、技術之透析紅外夜視監控系統的技術問題 技術到家的話,100米以上的紅外夜視并不是什么難事。技術到家,指的是必須同時精通紅外燈技術,紅外感應攝像機技術和紅外感應鏡頭技術,三者缺一不可。技術到家的話,100米以上的紅外夜視并不是什么難事。技術到家,指的是必須同時精通紅外燈技術,紅外感應攝像機技術和紅外感應鏡頭技術,三者缺一不可。視頻監控的發展方向在于室外,室外監控的發展方向在于夜視,夜視的發展方向在于紅外技術,這個趨勢越來越明顯。在紅外夜視這個 技術到家的話,100米以上的紅外夜視并不是什么難事。技術到家,指的是必須
2、同時精通紅外燈技術,紅外感應攝像機技術和紅外感應鏡頭技術,三者缺一不可。 技術到家的話,100米以上的紅外夜視并不是什么難事。技術到家,指的是必須同時精通紅外燈技術,紅外感應攝像機技術和紅外感應鏡頭技術,三者缺一不可。 視頻監控的發展方向在于室外,室外監控的發展方向在于夜視,夜視的發展方向在于紅外技術,這個趨勢越來越明顯。在紅外夜視這個領域中國企業已經走在世界前列,但是,這畢竟是一個新興產業,大量劣質產品泛濫市場,影響了人們對紅外夜視產品的信任。本文涉及到了紅外夜視監控中的常見技術問題,希望能為工程
3、商和用戶對紅外夜視監控的進一步認識提供有價值的參考。 許多的紅外燈制造商信誓旦旦地標稱自己的紅外燈照射距離是100米或200米等等,還發明了"足米"這一名詞,從而誤導工程商好像紅外燈真的有固定照射距離。而不管廠家如何宣傳,工程商就是不信并認為標稱100米的紅外燈能勉強用到50米就不錯了。 那么紅外燈真的有固定照射距離嗎?紅外夜視監控就只涉及紅外燈技術嗎?無數的事實證明,答案是否定的。事實上,就紅外燈本身來說,絕對不存在固定的照射距離,任何孤立地標注紅外燈照射距離的做法都是不科學的
4、。也有還算專業的人士和廠家,朦朧地意識到紅外燈要想達到理想的照射效果,需要優秀的攝像機和性能出色的紅外鏡頭。而最經常聽到的說法是,需要0.001Lux以上的紅外感應攝像機,最好是黑白的;需要某種特別的紅外鏡頭,紅外透過率達到百分之九十五以上。問題是,任何一個從事專業光學研究和制造的工作者都知道,這些所謂的紅外透過率達到百分之九十五以上的鏡頭,真的要達到百分之九十五以上的紅外透過率是比較困難的。 有些廠家把能不能制造出無紅暴紅外燈當作一個技術問題來宣傳,好像有紅暴就是低技術,無紅暴就是高技術。其實,有無紅暴只是一個選擇問題,并不是技術問題。波長超過
5、700nm的光線叫做紅外線,900nm以上的紅外線基本無紅暴,波長越短,紅暴越強,紅外線感應度也越高。現在市場上有兩種主流紅外燈,一種是有輕微紅暴的,波長在850nm左右,一種是無紅暴的,波長在940nm左右。同一款攝像機,在 850nm波長的感應度,比在940nm波長的感應度好到10倍。所以850nm這種有輕微紅暴的紅外燈有更高的效率,應當作為紅外夜視監控的首選。 攝像機的使用壽命可達10年以上,紅外燈的壽命是否也能達到這個水平?正確回答這個問題,首先要了解目前紅外燈的原理。目前紅外燈主要有三種模式:1、鹵素燈,2、多芯片LED,3、單芯片LE
6、D。鹵素燈是一個較傳統的技術,能耗高,發熱量大,使用壽命較短,因其使用效率低下,估計會逐步地淡出市場。 多芯片LED也有兩種形式,一種是包含4到8顆芯片;另外一種是陣列式發光片,含有10到30顆芯片。為什么要多芯片呢?來自一些廠家的理論是:紅外燈照射距離不夠是因為能量不夠,更多的芯片集合在一起,當然能量就大,想當然地認為照射距離更遠。固然,更遠的距離需要更大的能量,但并不是紅外燈發出了較多紅外光,攝像機就能接收更多有效的反射紅外光。多芯片LED因其結構上的固有缺點沒有發光焦點,光學系統不合理,有用光效率也比較低(當然,比鹵素燈強幾倍),其優點沒有
7、充分地發揮出來,比如陣列式LED,電流高達1000mA以上,基本只是一分錢硬幣大小,散熱就成為一個問題。 可LED最怕的就是高熱,不壞才怪呢。同時,多芯片LED的生產要求非常嚴格,每顆芯片都不能有性能上的一點差異,否則一顆芯片壞掉的話整機就全部完了。總體而言,相對于單芯片LED而言,多芯片LED的壽命是遠遠不夠的。 單芯片LED生產工藝簡單,品質容易保證、發熱量低、光學系統合理是做紅外燈理想的器件,理論上使用壽命可達10萬小時以上。那么,是不是所有的單芯片LED燈的壽命都很好呢?事實上,遠不是這么回事。這里面原因有很多,比
8、如有的LED芯片級別很低,雜質超標;有的生產工藝不過關有漏電現象;有的超功率使用,額定20mA,卻使用50mA以上;有的沒有保護電路,或電路設計不合理,這些都會導致單芯片LED紅外燈壞掉。 要想保證紅外燈的壽命,首先要選用高等級的LED芯片。高等級芯片功率大、一致性好、發光效率高、發熱量很小,高等級LED比普通LED的品質好得多,當然價格也非常昂貴。其次,光學系統設計要合理、發光要均勻、利用率要高、散熱要快。第三,要嚴格控制工作電壓。LED對電壓非常敏感,電壓稍高LED管芯就會燒掉;而電壓略低則發光量又會大大降低。最好匹配高質量的開關電源,交流輸
9、入電壓最好從170伏到270伏電壓都能做到較好的穩壓,以適合惡劣的供電環境。第四,輸入電源線最好選用耐高低溫、柔軟抗彎曲的。有一個廠家生產的紅外燈,輸入電源線可在低溫零下60度、高溫零上250度正常使用。 紅外燈是不是視角越大越好?不論是制造商還是工程商想當然地認可這種說法,他們認為紅外燈發射視角越大,選用鏡頭的余地也就越大,選擇廣角鏡頭不會出現"手電筒"現象。所以說,大家都拼命地說自己的紅外燈的視角是如何之大。這種好像很有道理的說法其實是很不科學的。 f16mm的鏡頭角度一致,兩者可以配套。
10、 其次,并不是紅外燈的發射角度越大,畫面效果就越好。有的場合如果紅外燈角度過大,還會影響成像。比如走廊,因其“狹長”的特點,如果紅外燈的發射角度過大,則近處邊緣的成像就會太亮,形成“光幕”現象;遠處中心反而看不見,只有一片發白現象。所以,走廊的紅外燈應該是鏡頭角度的二分之一或三分之一。 第三,可以利用“接燈”技術,兩個窄角紅外燈搭配并調整位置,可以達到廣角燈的效果,市場上的“夜鷹”系列紅外夜視系統,就是利用“接燈”這種技術,做到了既望遠又廣角。在同樣功率條件下,“接燈”技術可以成倍提高作用距離。
11、160; 總體而言,紅外燈的發射角度的問題既是選擇問題也是技術問題。不同焦距的鏡頭應選擇相適應發射角度的紅外燈。紅外燈的發射角度無論在什么樣的條件下都不應該大于鏡頭的視角,而在狹長環境中的應用,就該選用比鏡頭視角更小乃至三分之一的紅外燈。窄視角紅外燈通過搭配,可以得到理想的廣角效果。 大孔徑鏡頭在紅外監控方面,比常規普通鏡頭好4到10倍,按理說應該成為紅外夜視監控的必須配套產品,但成本高昂,技術難度大。 由于眾所周知的原因,市場上大量充斥虛標F值的鏡頭,尤其是變焦鏡頭,只標短
12、焦不標長焦因而誤導工程商,致使用戶根本無法辨清誰家賣的是真貨。建議用戶要到專業大型廠家購買鏡頭。 可見光與紅外光由于波長不同,成像焦點不在一個平面上,導致在白天可見光條件下圖像清晰,而夜間紅外光條件下模糊,或者夜間紅外光條件下圖像清晰,白天可見光條件下圖像模糊。可以用三種辦法解決。第一,采用自動聚焦一體化攝像機;第二,采用IR專用焦點不偏移鏡頭;第三,采用專業的調整工具在現有鏡頭條件下,也可以實現焦點不偏移。 所有的黑白攝像機都可以感應紅外光。紅外光線對于彩色攝像機來講是一種雜光,會降低彩色攝像機的
13、清晰度和色彩還原,彩色攝像機的濾光片就是阻止紅外線參與成像。要想使彩色攝像機感應紅外線現在有兩種做法。第一,切換濾光片,在可見光條件下擋住紅外線進入;在無可見光的條件下移開濾光片,讓紅外線進入,這種方案得到的圖像質量好,但成本高,并且切換機構會導致故障率提高。第二,在濾光片上打開一個特定的紅外線通道,允許與紅外燈波長相同的紅外光線進來,這種辦法不增加成本,但色彩還原略差。 攝像機靈敏度是紅外夜視監控的核心部分。靈敏度越好,對紅外線的感應能力也越強。當然,靈敏度越好的攝像機價格也越昂貴。一般來講,50米以內的紅外夜視系統,選用0.1勒克斯的攝像機就比較好;50米到100米范圍的夜視系統應該選用0.01勒克斯的攝像機;100米以上的夜視系統應選用0.001勒克斯以上的攝像機。當然,隨著靈敏度提高,攝像機的價格會有較大的遞增。 不同的廠家的紅外產品會有不同紅外夜視距離的標準。我看還是應該以客
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