紅外攝像機:技術(shù)分類與購買關(guān)注剖解
來源:數(shù)字音視工程網(wǎng) 編輯:merry2013 2013-05-16 06:07:44 加入收藏
紅外一體化攝像機在監(jiān)控攝像機中具有夜視距離遠(yuǎn)、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。
紅外攝像機技術(shù)分類
紅外技術(shù)在1800年被英國天文學(xué)家Herschel發(fā)現(xiàn)之后,就被越來越多的科學(xué)家在研究如何在各種場合的應(yīng)用,其中主動紅外攝像技術(shù)在安防監(jiān)控中的應(yīng)用經(jīng)過近二十多年的快速發(fā)展技術(shù)上都較為成熟。紅外攝像機在以迅雷不及掩耳之勢發(fā)展壯大的同時,產(chǎn)品類型也在不斷多樣化,應(yīng)用領(lǐng)域也在進(jìn)一步拓展。歸納起來有以下幾種類型:
第一,已經(jīng)淘汰的鹵素?zé)艏t外攝像機:鹵素?zé)舻陌l(fā)光功率非常強大,當(dāng)然耗電量以及發(fā)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(nèi),而且紅暴現(xiàn)象特別嚴(yán)重,故不適合用于民用夜視監(jiān)控方面。鹵素?zé)艏t外攝像機因功率大且有濾光片光熱轉(zhuǎn)換,所以發(fā)熱問題尤其嚴(yán)重,維護(hù)成本較高、壽命短。
第二,LED紅外攝像機:LED紅外燈是由一定數(shù)目的紅外發(fā)光二極管組成發(fā)光體。紅外發(fā)射二極管由紅外輻射效率高的材料(常用砷化鎵GaAs)制成PN結(jié),外加正向偏置電壓向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CCD攝像機可感受的范圍。LED紅外攝像機一般適用于10~100米中短距離,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(nèi)及建筑物外圍、小區(qū)周界、道路等中短距離監(jiān)控。
第三,LED陣列式紅外攝像機:陣列式紅外燈的內(nèi)核為發(fā)光二極管陣列(LEDArray),與傳統(tǒng)的LED相比具有以下優(yōu)點:1、亮度高,單LEDArray的輸出約為1W~30W,亮度約是常規(guī)單LED的輸出5~15mW的數(shù)十倍,所以射距遠(yuǎn);2、電-光轉(zhuǎn)換效率高,普通紅外LED的電光轉(zhuǎn)換效率僅為10%左右,而LEDArray電光轉(zhuǎn)換效率提升為25%左右;3、體積小,LEDArray技術(shù)將發(fā)光單元高度集成,在相同亮度指標(biāo)下比普通LED紅外燈產(chǎn)品體積小很多;4、壽命長,LEDArray的壽命為50,000h,比普通LED壽命高得多。陣列式紅外燈產(chǎn)品有一個明顯的不足,即“偏心現(xiàn)象”。由于其發(fā)光角度可達(dá)到120-180度,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(nèi)及建筑物外圍、小區(qū)周界、道路等中短距離監(jiān)控應(yīng)用。
第四,點陣式紅外攝像機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(fā)光元器件是在第二代產(chǎn)品陣列式紅外燈(LEDArray)的基礎(chǔ)上發(fā)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(yōu)點是體積小、散熱好、衰減慢、壽命長,額定壽命為50000個小時。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(diào)節(jié)光的分布角度,這樣就同時解決了第一代的“手電筒效應(yīng)”問題和第二代的“偏心現(xiàn)象”。
第五,激光紅外攝像機:激光紅外攝像機照射距離最遠(yuǎn)一般可達(dá)300~5000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(qū)、軍事、養(yǎng)殖、港口和平安市場等場所的監(jiān)控,隨著成本的進(jìn)一步降低,目前已經(jīng)應(yīng)用到包括小區(qū)在內(nèi)的眾多需要夜視監(jiān)控的領(lǐng)域。因而,紅外攝像機需要根據(jù)具體使用環(huán)境,特別是夜晚環(huán)境情況來確定攝像機類型。
紅外攝像機購買關(guān)注
那么如何在紛雜的紅外一體化攝像機市場中辨別優(yōu)劣呢?性能優(yōu)良的紅外一體化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,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。當(dāng)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(zhǔn)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(yuǎn)距離紅外燈,熱耗是設(shè)計和選擇時應(yīng)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(shè)計。中暉公司的變焦系列攝像機都安裝了大功率紅外燈(最多可達(dá)24顆),且采用了大功率恒流電源供電,內(nèi)部循環(huán)散熱設(shè)計,因而能達(dá)到遠(yuǎn)距離夜視(最遠(yuǎn)可達(dá)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。中暉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(dá)到了 90%。在紅外燈的選擇上,挑選波長較大(910nm)的紅外燈,嚴(yán)格降低紅暴,達(dá)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(hù)罩視窗玻璃上形成霧或霜,導(dǎo)致攝像機無法看清物體,直接影響監(jiān)控效果。中暉科技通過采用先進(jìn)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攝像機在雨雪天或粉塵大的環(huán)境下工作,防護(hù)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(hù)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。中暉公司通過設(shè)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(yīng)原理,測溫控制電路可以自動調(diào)節(jié),將防護(hù)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(shè)置在+5℃以下加熱、+40℃以上致冷。實驗表明該紅外一體化攝像機可在-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(jìn)入,使其能夠適應(yīng)粉塵大的惡劣環(huán)境,如大型煤礦也可正常使用。
7. 攝像機白天偏色問題
中暉大部分紅外攝像機采用雙濾光片設(shè)計,白天使用的是德國的藍(lán)玻璃,通光頻譜特性平滑,完全截止紅外線,真正的還原了清麗的圖像;晚上電動自動切換到一塊鍍膜的白玻璃上,有效增加了光通總量,也直通了紅外線,增強了攝像機的感應(yīng)紅外的能力,廣泛應(yīng)用于小區(qū)、道路、廣場等場所。
大家不知道有沒有注意到紅外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(dāng)其進(jìn)入CCD后回干擾色彩還原,比如綠色植物變成灰白等等(有陽光的市外環(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(xué)玻璃構(gòu)成,當(dāng)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(dāng)夜間光線不足時,紅外截止濾光片自動移開,全光譜光學(xué)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。
8 紅外反白的問題
600線攝像機采用256分區(qū)嚗光補償,近距離人臉和物體不會反白,畫面整體層次感強,輪廓效果均勻。
9. 如何選擇紅外燈
紅外燈的種類見附件。
A.矩陣紅外鋁基板是一種獨特的金屬基覆銅板鋁基板,它具有良好的導(dǎo)熱性、電氣絕緣性能和機械加工性能。
a、鋁基板的特點
采用表面貼裝技術(shù)(SMT);
在電路設(shè)計方案中對熱擴(kuò)散進(jìn)行極為有效的處理;
降低產(chǎn)品運行溫度,提高產(chǎn)品功率密度和可靠性,延長產(chǎn)品使用壽命;
縮小產(chǎn)品體積,降低硬件及裝配成本;
取代易碎的陶瓷基板,獲得更好的機械耐久力。
b、鋁基板的結(jié)構(gòu)
鋁基覆銅板是一種金屬線路板材料、由銅箔、導(dǎo)熱絕緣層及金屬基板組成,它的結(jié)構(gòu)分三層:
Cireuitl.Layer線路層:相當(dāng)于普通PCB的覆銅板,線路銅箔厚度loz至10oz。
DielcctricLayer絕緣層:絕緣層是一層低熱阻導(dǎo)熱絕緣材料。厚度為:0.003”至0.006”英寸是鋁基覆銅板的核心計術(shù)所在,已獲得UL認(rèn)證。
BaseLayer基層:是金屬基板,一般是鋁或可所選擇銅。鋁基覆銅板和傳統(tǒng)的環(huán)氧玻璃布層壓板等
電路層(即銅箔)通常經(jīng)過蝕刻形成印刷電路,使組件的各個部件相互連接,一般情況下,電路層要求具有很大的載流能力,從而應(yīng)使用較厚的銅箔,厚度一般35m~280m;導(dǎo)熱絕緣層是鋁基板核心技術(shù)之所在,它一般是由特種陶瓷填充的特殊的聚合物構(gòu)成,熱阻小,粘彈性能優(yōu)良,具有抗熱老化的能力,能夠承受機械及熱應(yīng)力。該公司生產(chǎn)的高性能鋁基板的導(dǎo)熱絕緣層正是使用了此種技術(shù),使其具有極為優(yōu)良的導(dǎo)熱性能和高強度的電氣絕緣性能;金屬基層是鋁基板的支撐構(gòu)件,要求具有高導(dǎo)熱性,一般是鋁板,也可使用銅板(其中銅板能夠提供更好的導(dǎo)熱性),適合于鉆孔、沖剪及切割等常規(guī)機械加工。
PCB材料相比有著其它材料不可比擬的優(yōu)點。適合功率組件表面貼裝SMT公藝。
無需散熱器,體積大大縮小、散熱效果極好,良好的絕緣性能和機械性能。
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