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红外摄像机简述及常见故障处理技巧
来源:本站整理  作者:佚名  2014-04-15 10:25:27

    人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。比紫光波长更短的光叫紫外线;比红光波长更长的光叫红外线,人的肉眼是看不到红外线的。因为数码摄像机用CCD感应所有光线这就造成所拍摄影像和我们肉眼只看到可见光所产生的影像很不同。为了解决这个问题,数码摄像机在镜头和CCD之间加装了一个红外滤光镜,其作用就是让一定波段内的红外光通过,吸收或反射可见光和紫外线。目前大多数的红外摄像机采用LED红外发光二级管作为红外摄像机的主要材料。
    红光的波长范围为0.62μm0.76μm;紫光的波长范围为0.38μm~0.46μm。红外夜视,就是在夜视状态下,数码摄像机会发出人们肉眼看不到的红外光线去照亮被拍摄的物体,关掉红外滤光镜,这时我们所看到的是由红外线反射所成的影像,而不是可见光反射所成的影像,即此时可拍摄到黑暗环境下肉眼看不到的影像。
    在电视监控系统工程中,过去很少应用红外灯,但由于现今社会犯罪比率不断增加,红外线在夜间监视所扮演的角色更加突出,对重要的场所越来越要求做到24小时连续监控。实现夜视的方法,可以采用常规的可见光照明,但此法不仅不能隐蔽,反而更加暴露监控目标。隐蔽的夜视监控,都是采用红外摄像技术。红外摄像技术分为被动红外摄像技术和主动红外摄像技术。被动红外摄像技术是利用任何物体在绝对零度(-273℃)以上都有红外光发射的原理。由于人的身体和发热物体发出的红外光较强,其他非发热物体发出的红外光很微弱,因此,利用特殊的红外摄像机就可以实现夜间监控。被动红外摄像技术由于设备造价高且不能反映周围环境状况,因此在夜视系统中不被采用。主动红外摄像技术是利用特制的“红外灯”人为产生红外辐射,产生人眼看不见而普通摄像机能捕捉到的红外光,辐射“照明”景物和环境,利用普通低照度CCD黑白摄像机或使用“白天彩色夜间自动变黑白”的摄像机或“红外低照度彩色摄像机”去感受周围环境反射回来的红外光,从而实现夜视功能。

    一、红外摄像机的分类
    1.已淘汰的卤素灯红外摄像机
    卤素灯的发光功率非常强大,当然耗电量以及发热也会相对比较大,成本比较高,它的致命缺点是体积大、散热不充分,寿命非常短,一般都在一千小时以内,而且红暴现象特别严重,故不适合用于民用夜视监控方面。卤素灯红外摄像机因功率大且有滤光片光热转换,所以发热问题尤其严重,维护成本较高、寿命短。
    2. LED红外摄像机
    如图1所示,LED红外灯是由一定数目的红外发光二极管组成发光体。红外发射二极管由红外辐射效率高的材料(常用砷化稼GaAs)制成PN结,外加正向偏置电压向PN结注入电流激发红外光,光谱功率分布为中心波长830nm~950nm,半峰带宽约40nm左右,它是窄带分布,为CCD摄像机可感受的范围。LED红外摄像机一般适用于10m~100m中短距离,市场占有率最高,但是存在光照不均匀问题,主要适合于楼道、大厅、仓库等室内及建筑物外围、小区周界、道路等中短距离监控。

    3.LED阵列式红外摄像机
    如图2所示,阵列式红外灯的内核为发光二极管阵列(LEDArray ),与传统的LED相比具有以下优点:

    (1)亮度高,单LEDArray的输出约为1W-30W,亮度约是常规单LED的输出5rnW~15mW的数十倍,所以射距远;
    (2)电光转换效率高,普通红外LED的电光转换效率仅为10%左右,而LEDArray电光转换效率提升为25%左右;
    (3)体积小,LEDArray技术将发光单元高度集成,在相同亮度指标下比普通LED红外灯产品体积小很多;
    (4)寿命长,LEDArray的寿命为50000h,比普通LED寿命高得多。阵列式红外灯产品有一个明显的不足,即“偏心现象”。由于其发光角度可达到120°~180°,因此必须通过透镜来缩小送光角度,以配合摄像机镜头,这样不可避免的很多光就偏离了透镜的中央,造成送光效率不佳。LED阵列式红外摄像机适用范围基本与LED红外摄像机一样,比较适合大厅、仓库等室内及建筑物外围、小区周界、道路等中短距离监控应用。
    4.点阵式红外摄像机
    如图3所示,它采用的是点阵式红外灯光源。点阵式红外灯使用的第三代红外发光元器件是在第二代产品—阵列式红外灯(LED-Array)的基础上发展而来,因此也叫第二代LED-Array。第二代LED-Array跟第一代相比最大的优点是体积小、散热好、衰减慢、寿命长,额定寿命为50000h。点阵式红外灯也叫大功率阵列式红外,跟小功率阵列式红外灯最大的不同是亮度更高、成本更低,并通过独立透镜,按照使用需求任意调节光的分布角度,这样就同时解决了第一代的“手电筒效应”问题和第二代的“偏心现象。

    5.激光红外摄像机
    如图4所示,激光红外摄像机照射距离可达300米~-500米,由于能量集中,角度小近距离不宜采用,目前成本仍较高。比较适合于森林防火、油田、铁路、水利、景区、军事、养殖、港口和平安市场等场所的监控,随着成本的进一步降低,目前已经应用到包括小区在内的众多需要夜视监控的领域。因而,红外摄像机需要根据具体使用环境,特别是夜晚环境情况来确定摄像机类型。

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关键词:红外摄像机

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