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红外摄像机
红外摄像机　　拼音:hong wai she xiang ji
 
　　英语:Infrared camera
 
　　人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。其中红光的波长范围为0.62～0.76μm；紫光的波长范围为0.38～0.46μm。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(可见光、红外线和紫外线等),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，其作用就是阻挡红外线进入CCD,让CCD只能感应到可见光，这样就使数码摄像机拍摄到的影像和我们肉眼看到的影像相一致了。
 
　　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，不再阻挡红外线进入CCD，红外线经物体反射后进入镜头进行成像，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。
 
　　目前大多数的红外摄像机都采用LED红外发光二级管作为红外摄像机的主要材料，详细产品图和外观如图：
 
　　红外线摄像机的原理特性及其选择与使用
 
　　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但增加，红外线在夜间监视所扮演的角色更加突出，不仅金库、油库、军械库、图书文献库、文物部门、监狱等重要部门采用，而且也在一般监控系统中都被采用。甚至居民小区电视监控工程也应用了红外线摄像机。这说明人们对电视监控系统工程的要求愈来愈规范、愈来愈高。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，目前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**零度(一273℃)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，其它非发热物体发出的红光很微弱，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���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。　
 
　　红外线摄像机的原理特性
 
　　光是一种电磁波，它的波长区间从几个纳米（1nm=10-9m）到1毫米（mm）左右。人眼可见的只是其中一部分，我们称其为可见光，可见光的波长范围为380nm~780nm，可见光波长由长到短分为红、橙、黄、绿、青、兰、紫光，波长比紫光短的称为紫外光，波长比红外光长的称为红外光。通常人们将红外光划分为近、中、远红外三部分。近红外指波长为0.75～3.0微米；中红外指波长为3.0～20微米；远红外则指波长为20～1000微米。
 
　　红外灯有不同的功率及715、830nM两种波长，波长的不同决定了红外灯照明距离和效果：
 
　　715nM的红外灯由于其照明距离远，效果好，但是会产生红暴情况（现在家用数码相机的补光用的就是这种红外灯）；
 
　　使用830nM的红外灯基本没有红暴现象或是红暴很
 
　　红外灯按其红外光辐射机理分为半导体固体发光（红外发射二级管）红外灯和热辐射红外灯两种。一般市场上主要采用红外发射二极管的红外灯，其原理及特性我们介绍如下：由红外发光二级管矩阵组成发光体。红外发射二级管由红外辐射效率高的材料（常用砷化镓GaAs）制成PN结，外加正向偏压向PN结注入电流激发红外光。光谱功率分布为中心波长830～950nm，半峰带宽约40nm左右，它是窄带分布，为普通CCD黑白摄像机可感受的范围。其*大的优点是可以完全无红暴，（采用940～950nm波长红外管）或仅有微弱红暴（红暴为有可见红光）和寿命长。红外发光二极管的发射功率用辐照度μW/m2表示。一般来说，其红外辐射功率与正向工作电流成正比，但在接近正向电流的*大额定值时，器件的温度因电流的热耗而上升，使光发射功率下降。红外二极管电流过小，将影响其辐射功率的发挥，但工作电流过大将影响其寿命，甚至使红外二极管烧毁。针对这一情况，富视康公司FI-930C和FI-970C在设计时充分考虑了这个问题，采用高效率发光二极管，在摄像机里面内置散热系统，使摄像机稳定工作时间达到25000小时！　
 
　　红外线摄像机的选择和使用
 
　　红外灯的选择*重要的问题是红外灯与摄像机、镜头、防护罩、供电电源等成套性。目前市场上大多是摄像机和红外线投射器分开的，这样我们在设计方案时就必须对所有的器材统一考虑，是选择黑白摄像机搭配红外灯呢，还是用彩色转黑白的摄像机？还有安装方式和防水方面的考虑。一般来说，黑白摄像机采用的CCD传感器有很宽的感光光谱范围，其感光光谱不但包括可见光区域，还延长到红外区域，利用辅助红外灯照明就可在CCD传感器上清晰的成像，而普通彩色摄像机其感光光谱只在可见光区，因此不能适用于红外灯泡照射摄像；日夜两用型摄像机采用两个CCD进行切换或者采用一个CCD传感器，利用数字电路的切换也可以实现红外灯泡照射摄像，但存在黑白照度偏高或对彩色有不利影响等缺点。除此之外，还有一体化的红外线摄像机，就是将摄像机、镜头、防护罩、红外灯等集中在一起，典型的产品如富视康公司的FI-930C和FI-970C，这两种采用上等的铝型外壳，通过一次成型的生产工艺，使产品的防水级别达到IP55等级，可以在室内室外通用，由于采用一体化的设计，就自然降低了施工和调试的难度。
 
　　随着红外夜视系统的迅速发展，红外灯生产供应厂家也会增加，但红外线产品并非象有的人想象的那样容易，在技术、检测仪器设备等方面条件也不同，希望用户多多加比较，慎重选择。
 
　　用户使用红外灯首先要仔细阅读使用说明书，特别是为保证人身设备**的注意事项。检查前面所讲述的配套性方面是否达到要求，应考虑到的影响因素是否考虑到，如未达到要求，可及时调整所用器材。
 
　　红外摄像机的性能分析
 
　　红外摄像机在监控摄像机中具有夜视距离远、隐蔽性强、性能稳定等突出优势，因而在CCTV夜视监控中占据了大部分的市场。如何在纷杂的红外半球摄像机市场中辨别优劣呢？性能优良的红外半球摄像机必须能够具备以下性能：
 
　　1. 红外灯工作条件
 
　　一般来说，其红外灯辐射功率与正向工作电流成正比，但在接近正向电流的*大额定值时，器件的温度因电流的热耗而上升，使光发射功率下降。红外二极管电流过小，将影响其辐射功率的发挥，但工作电流过大将影响其寿命，甚至使红外二极管烧毁。
 
　　当电压越过正向阈值电压（约0.8V左右）电流开始流动，而且是一很陡直的曲线，表明其工作电流要求十分敏感。因此要求工作电流准确、稳定，否则影响辐射功率的发挥及其可靠性。辐射功率随环境温度的升高(包括其本身的发热所产生的环境温度升高)会使其辐射功率下降。红外灯特别是远距离红外灯，热耗是设计和选择时应注意的问题。
 
　　因此，红外灯的使用必须有良好的恒流电源供电、良好的散热设计。中路通讯公司的变焦MCD、MDD、MED、MBB系列摄像机都安装了大功率红外灯（*多可达24颗），且采用了大功率恒流电源供电，内部循环散热设计，因而能达到远距离夜视（*远可达220米）和红外灯寿命长的效果。
 
　　2. 红外光的利用率和红暴问题
 
　　什么是红暴呢？红暴是由于所发射的红外线中包含可见光的成分。
 
　　红外灯可以做到完全无红暴（采用940～950nm波长红外管）或仅有微弱红暴。中路通讯公司采用美国奥克斯特（AUCSITER）红外技术，通过在保证红外灯功率的前提下，降低红外灯自身热耗，调整红外光线角度，使红外灯的有效利用率达到了90%。在红外灯的选择上，挑选波长较大（910nm）的红外灯，严格降低红暴，达到了微红暴效果。
 
　　3. 红外摄像机的起雾结霜问题
 
　　雾、霜的形成是由于空气中的饱和水蒸气遇冷凝结而成，因冷环境的强、弱分别凝结成霜和雾。红外摄像机在工作过程中，尤其是室外摄像机常常会因四季变化、昼夜温差、以及雨雪环境等原因在防护罩视窗玻璃上形成雾或霜，导致摄像机无法看清物体，直接影响监控效果。中路通讯公司通过采用先进的电子除霜电路，有效的控制腔体内的饱和水蒸气浓度，做到了自动除雾除霜。
 
　　4. 红外摄像机的视窗玻璃清洁
 
　　红外半球摄像机在雨雪天或粉尘大的环境下工作，防护罩的视窗玻璃容易出现污垢，造成摄像机视线遮挡。解决的办法通常是在防护罩上增加雨刷，通过控制雨刷清洁玻璃；另外一种办法是使用隐形雨刷视窗玻璃。与普通视窗玻璃相比，隐形雨刷视窗玻璃具有排斥水、灰尘、雪花的功能。
 
　　5. 红外摄像机的恒温
 
　　由于配置了发热量较大的红外灯，红外灯在启动后，整个工作时间段内（以12小时计）在红外半球摄像机前部会有热量集中，即腔体内前端温度偏高，如不能散热均匀定会影响摄像机等其它部件的正常工作。中路通讯公司通过设计使用具有强制散热散冷作用的自动冷暖空调，良好的解决了这一问题。
 
　　自动冷暖空调采用珀尔帖效应原理，测温控制电路可以自动调节，将防护罩内温度恒定在摄像机正常工作温度范围内，出厂时罩内温度设置在+5℃以下加热、+40℃以上致冷。实验表明该红外半球摄像机可在-40℃～+70℃（阳光直射）的室外自然环境下正常工作。
 
　　6. 红外摄像机的全封闭
 
　　除恒温外，使用自动冷暖空调的另一优点是可以将红外摄像机做成全封闭，不留任何散热孔，阻止灰尘、湿气、腐蚀性气体的进入，使其能够适应粉尘大的恶劣环境，如大型煤矿也可正常使用。
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