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紅外攝像機簡述及常見故障處理技巧
來源:本站整理  作者:佚名  2014-04-15 10:25:27

    人的眼睛能看到的可見光按波長從長到短依次為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫。比紫光波長更短的光叫紫外線;比紅光波長更長的光叫紅外線,人的肉眼是看不到紅外線的。因為數碼攝像機用CCD感應所有光線這就造成所拍攝影像和我們肉眼只看到可見光所產生的影像很不同。為了解決這個問題,數碼攝像機在鏡頭和CCD之間加裝了一個紅外濾光鏡,其作用就是讓一定波段內的紅外光通過,吸收或反射可見光和紫外線。目前大多數的紅外攝像機采用LED紅外發光二級管作為紅外攝像機的主要材料。
    紅光的波長范圍為0.62μm0.76μm;紫光的波長范圍為0.38μm~0.46μm。紅外夜視,就是在夜視狀態下,數碼攝像機會發出人們肉眼看不到的紅外光線去照亮被拍攝的物體,關掉紅外濾光鏡,這時我們所看到的是由紅外線反射所成的影像,而不是可見光反射所成的影像,即此時可拍攝到黑暗環境下肉眼看不到的影像。
    在電視監控系統工程中,過去很少應用紅外燈,但由于現今社會犯罪比率不斷增加,紅外線在夜間監視所扮演的角色更加突出,對重要的場所越來越要求做到24小時連續監控。實現夜視的方法,可以采用常規的可見光照明,但此法不僅不能隱蔽,反而更加暴露監控目標。隱蔽的夜視監控,都是采用紅外攝像技術。紅外攝像技術分為被動紅外攝像技術和主動紅外攝像技術。被動紅外攝像技術是利用任何物體在絕對零度(-273℃)以上都有紅外光發射的原理。由于人的身體和發熱物體發出的紅外光較強,其他非發熱物體發出的紅外光很微弱,因此,利用特殊的紅外攝像機就可以實現夜間監控。被動紅外攝像技術由于設備造價高且不能反映周圍環境狀況,因此在夜視系統中不被采用。主動紅外攝像技術是利用特制的“紅外燈”人為產生紅外輻射,產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”去感受周圍環境反射回來的紅外光,從而實現夜視功能。

    一、紅外攝像機的分類
    1.已淘汰的鹵素燈紅外攝像機
    鹵素燈的發光功率非常強大,當然耗電量以及發熱也會相對比較大,成本比較高,它的致命缺點是體積大、散熱不充分,壽命非常短,一般都在一千小時以內,而且紅暴現象特別嚴重,故不適合用于民用夜視監控方面。鹵素燈紅外攝像機因功率大且有濾光片光熱轉換,所以發熱問題尤其嚴重,維護成本較高、壽命短。
    2. LED紅外攝像機
    如圖1所示,LED紅外燈是由一定數目的紅外發光二極管組成發光體。紅外發射二極管由紅外輻射效率高的材料(常用砷化稼GaAs)制成PN結,外加正向偏置電壓向PN結注入電流激發紅外光,光譜功率分布為中心波長830nm~950nm,半峰帶寬約40nm左右,它是窄帶分布,為CCD攝像機可感受的范圍。LED紅外攝像機一般適用于10m~100m中短距離,市場占有率最高,但是存在光照不均勻問題,主要適合于樓道、大廳、倉庫等室內及建筑物外圍、小區周界、道路等中短距離監控。

    3.LED陣列式紅外攝像機
    如圖2所示,陣列式紅外燈的內核為發光二極管陣列(LEDArray ),與傳統的LED相比具有以下優點:

    (1)亮度高,單LEDArray的輸出約為1W-30W,亮度約是常規單LED的輸出5rnW~15mW的數十倍,所以射距遠;
    (2)電光轉換效率高,普通紅外LED的電光轉換效率僅為10%左右,而LEDArray電光轉換效率提升為25%左右;
    (3)體積小,LEDArray技術將發光單元高度集成,在相同亮度指標下比普通LED紅外燈產品體積小很多;
    (4)壽命長,LEDArray的壽命為50000h,比普通LED壽命高得多。陣列式紅外燈產品有一個明顯的不足,即“偏心現象”。由于其發光角度可達到120°~180°,因此必須通過透鏡來縮小送光角度,以配合攝像機鏡頭,這樣不可避免的很多光就偏離了透鏡的中央,造成送光效率不佳。LED陣列式紅外攝像機適用范圍基本與LED紅外攝像機一樣,比較適合大廳、倉庫等室內及建筑物外圍、小區周界、道路等中短距離監控應用。
    4.點陣式紅外攝像機
    如圖3所示,它采用的是點陣式紅外燈光源。點陣式紅外燈使用的第三代紅外發光元器件是在第二代產品—陣列式紅外燈(LED-Array)的基礎上發展而來,因此也叫第二代LED-Array。第二代LED-Array跟第一代相比最大的優點是體積小、散熱好、衰減慢、壽命長,額定壽命為50000h。點陣式紅外燈也叫大功率陣列式紅外,跟小功率陣列式紅外燈最大的不同是亮度更高、成本更低,并通過獨立透鏡,按照使用需求任意調節光的分布角度,這樣就同時解決了第一代的“手電筒效應”問題和第二代的“偏心現象。

    5.激光紅外攝像機
    如圖4所示,激光紅外攝像機照射距離可達300米~-500米,由于能量集中,角度小近距離不宜采用,目前成本仍較高。比較適合于森林防火、油田、鐵路、水利、景區、軍事、養殖、港口和平安市場等場所的監控,隨著成本的進一步降低,目前已經應用到包括小區在內的眾多需要夜視監控的領域。因而,紅外攝像機需要根據具體使用環境,特別是夜晚環境情況來確定攝像機類型。

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關鍵詞:紅外攝像機

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