紅外攝像機系列目前是監控工程中最常用的了,而早期的紅外夜視系統不是用在民用的,崦主要應用于軍事方面,但主動紅外夜視系統由于發射紅外線,易于被敵軍所發現,因而在軍事上基本淘汰,但應用于民用方面還是有很大發展的。
現階段的紅外系統最簡單的配置是:攝像機、鏡頭、紅外燈、紅外燈電源;這里所指的攝像機要求是低照度攝像機,且紅外燈發射的紅外波長該攝像機能夠接收,鏡頭則要求是夜視鏡頭,主要指標是F值,F值越小,夜視效果越好。
夜視系統的夜視距離是個綜合指標,只有攝像機、鏡頭、紅外燈三者配置合理才能實現理想的視距,此外還與所觀察的目標的對比度有關,有些人不把夜視距離看成是有機體的綜合指標,而只是片面的強調某一因素,而忽略其它因素,這在工程選配器材上是不可能的。在實際應用中,準確一點的說法應如下表述:用底照度為0.01LX,清晰度為420TVL的攝像機,配一個F值1.4的8mm鏡頭,配一個15米的紅外燈,觀察人的夜視清晰距離為15米。所以說夜視距離是個綜合指標。此外,還應注意彩色攝像機是不能用于夜視的,因為彩色攝像機前的濾色片會濾掉紅外光,CCD不可能成像。有經驗的器材商及工程商一般不會出現器材配置問題。但由于有些工程商對夜視系統的了解并不全面,所以在實際工程中經常會發生夜視距離不理想的問題,給工程商的驗收造成了很多麻煩,所以建議工程商在購買夜視器材時向紅外燈生產廠家多咨詢,講一講工程現場環境,以及所要達到的效果,這樣廠家將會配合你把器材配得更合理,使驗收順利通過。
另外一個最常見的問題,是客戶經常會問到一個紅外距離的問題,比如:你們紅外40米的多少錢?碰到這種問題,我們總是需要很耐心的跟提問者溝通,因為這個問題,無異于跟整形醫生說:醫生,弄漂亮要多少錢?呵,不同的人,漂亮的標準不一樣,不同的人,其的改造工程也不一樣;說紅外攝像機的距離問題,其實是一個老生常談的問題;要弄清楚幾個因素;
1.攝像機在最低照度時產生的圖像清晰度,是用電視信號測試卡進行測式的,其黑白相間的條紋,要求黑色反射率近于0%,白色反射率大于89.9%。而我們在現場觀察時有時不具備這樣的條件,比如:樹葉和草地及一些黑色的東西的反射率很低,反差很小,就不易獲得清晰圖像,白色的東西反射率高,反差就大,就易獲得清晰圖像。紅外攝像機,是被動紅外;也就是說,紅外的效果不但與紅外燈的質量有關系,與CCD的感紅有關系,還有被照物體的反射強度有關系...也就是說,同一個攝像機,一個穿白衣服的人,在一百米可能看得清楚,而穿黑衣服的人,可能在四十米看不清楚;
2.每個人的標準也是不一樣的,100米看清楚,是指看清楚一百米的大象還是看清楚一個小雞??更有可能的標準是,有點標的是發現距離與實際距離是有區別的....發現距離看清楚是有一個人,是指能看到一個人影;實際距離看清楚一個人是指能看清楚一個人的輪廓;還有一個可能,主觀性的區別也是差別在的,每個人的眼睛不一樣,主觀感覺也是有差別的,我就有客戶,同一個攝像機,有人說要可以看六十米,有的人說只能看三十米;
其實,根據我們多年對紅外技術的認識,其實紅外燈并不神秘,它只是發出的光波長單一(大于780nm),因人的肉眼看不見而顯得較為神秘。紅外燈的工作原理是發射的紅外線,攝像機的CCD光滑感應對此波段敏感,因而會產生黑白圖像,鏡頭F值越小,紅外光進入的光線越多,因此會使夜視系統的圖像更加清晰。
現在的紅外燈的結構目前有兩種形式:一種是燈泡型的,外如紅外濾光片,這種紅外燈一般是功率較大,燈體耗熱能多,維修周期較短,需經常更換燈泡。另一種紅外燈是用半導體發光二極管,這種紅外燈,紅外發射率高,功耗小,燈體熱量小,使用壽命較長,價格也合理,現應用范圍較廣,現在這種紅外燈的夜視距離可達200米以上。另外,有些廠家為了用戶調試方便,專門設置了包括全天候的防護罩,讓用戶使用起來方便可靠。紅外燈向遠距離夜視系統發展方向是使用紅外激光器,相信隨著半導體器件的發展,將會出現適用于民用的紅外激光器,激光紅外也是我們以后追求與發展方向;我們相信,激光紅外的使用會使紅外夜視系統有一個突破性發展。
總之,紅外夜視系統的應用越來越廣泛,所起的作用也是有目共睹的,但愿國內的紅外夜視器材廠家與我們一道,在紅外方面有更大的發展,不但能在國內創下名牌,也爭取早日走出國門,在同行業中占有一片天空。
1、紅暴問題:有些廠家把能不能做出無紅暴紅外燈當做一個技術問題來宣傳,好像有紅
暴 就是低技術,沒有紅暴就是高技術。其實,有沒有紅暴只是一個選擇問題,并不是技術問題。我們知道,波長超過700nm的光線叫做紅外線,900nm以上的 紅外線基本沒有紅暴,波長越短(越接近可見光),紅暴越強,同時,攝像機感應紅外線效率也越高。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,一種是沒有紅暴的,波長在940nm左右。同一款攝像機,在850nm波長的感應度,比在940nm波長的感應度要好到10倍。所以 850nm這種有輕微紅暴的紅外燈擁有更高的效率,已被做為紅外夜視監控的首選。
2、壽命問題: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制造原理。目前紅外燈主要由三種模式制造:1、鹵素燈,2、多芯片LED,3、單芯片LED。
鹵素燈是一個十分古老的技術,能耗高,發熱量驚人,使用壽命很短,因其使用效率低下,并不能夠做到很遠距離,現在已基本退出市場。
多芯片LED是一個很“概念”的說法。多芯片LED主要有兩種,一種是“食人魚”,包含4到8棵芯片,另外一種是陣列式發光片,含有10棵到30棵芯片。 為什么做多芯片呢?他們認可的理論是: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,也就認為照射距離更遠!這可真是典型的外行技術理論。當然,更遠的距離需要更大的能量,但并不是紅外燈發出了多少紅外光,就能把它簡單換算成距離,而是被攝像機吸收了多少紅外光。相反,因其結構先天固有的缺點,多芯片LED沒有發光焦點,發光光學系統不合理,有用光效率也比較低(當然,比鹵素燈強幾倍)。
優點沒有發揮出來,致命傷卻出來了,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,所以,這種紅外燈在采用的同時就決定了它的壽命很短。同時,多芯片LED的生產要求非常嚴格,每棵芯片都不能有性能上的一點差異,否則,一顆芯片壞掉,就會導致整機全部毀壞。總體而言,相對于單芯片LED而言,多芯片LED的壽命會差很多。
單芯片LED生產工藝簡單,品質容易保證,發熱量低,發光光學系統合理,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。這里面原因很多,比如,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;有的超功率使用,額定50mA,使用70mA以上,這樣短時間內效果很好,可是幾個月后就會因過度勞累而衰竭壞掉,或發光功率降低很多!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紅外燈快速壞掉。
要想保證紅外燈的壽命,首先要選用高等級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,一顆高等級LED比普通的LED好幾十倍,當 然價格也比較昂貴。其次,光學系統設計要合理,發光均勻,利用率高,散熱快。第三,嚴格控制電壓,LED對電壓非常敏感,電壓稍高,LED管內芯片就會燒 掉;電壓略低,發光量又會大大降低。最好在紅外燈內就匹配好高質量的開關電源,根據中國的惡劣電源環境,最好從170伏到270伏電壓輸入都能穩定使用, 現在存在比較常見的問題是,大多數工程商對紅外燈的電源認識不深刻,而是采取攝像機常用的12V集中供電方式,這樣盡管解決了一些其他的問題,但對紅外燈 或紅外一體機來說則無法滿足正常使用的要求,圖像效果自然不好。
3、角度的問題:紅外燈是不是角度越 大越好?不論是制造商還是工程商一般都認可這種說法,他們認為紅外燈發射角度越大,選用鏡頭余地也越大,選擇廣角鏡頭不會出現“手電筒”現象。因此,大家都拼命地說自己的紅外燈角度如何之大,有80度還有180度。這種好像很有道理的說法其實是很不負責任的而且也是不科學的。其實,從某一個具體的紅外燈來說,它的功率是額定的,也就是他的發光轉換功率是固定的,如果想發光角度大,那自然會犧牲照射距離,相反,如果保證照射距離就會犧牲角度!
另外,使用大角度的紅外燈配合小角度的鏡頭,存在光的浪費現象。比如,一盞紅外燈,發光角度是80度,(相當于f3.5mm鏡頭的角度),如果配合 f35mm的鏡頭,那么,會有百分之九十九的光是在鏡頭視場以外,也就是說,只有百分之一的光是有用的,其它都浪費了。一般情況下,紅外燈的角度與鏡頭的角度一致,是最科學的搭配。
其次,并不是紅外燈角度越大,畫面效果越好。有的環境,紅外燈角度過大,還會影響成像,比如走廊,因其“狹長”的特點,如果紅外燈角度大,近處邊緣成像太亮,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,最適宜做法是走廊的紅外燈應該比鏡頭的角度略窄。
第三,可以利用“接燈”技術,兩個窄角紅外燈搭配,調整位置,可以達到廣角燈的效果,我們采用的系列紅外夜視系統,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”技術可以很好提高作用效果。
總體而言,紅外燈角度的問題既是選擇問題也是技術問題。不同焦距的鏡頭選擇相適應角度的紅外燈,紅外燈的角度在什么樣的條件下也不應該大于鏡頭的角度,狹長環境應該選用比鏡頭角度更小的紅外燈。窄角的紅外燈通過搭配,可以得到理想的廣角效果,效果更佳,成本更低。
4、通光量的問題:相對孔徑,決定了鏡頭的通光能力,相對孔徑F1.0的鏡頭通光量是相
對孔徑F2.0的鏡頭通光量的四倍。同樣的攝像機、紅外燈,采用不同的兩種鏡頭,紅外作用距離可相差一倍或更多。
大孔徑鏡頭在紅外監控方面,比常規普通鏡頭好四到十倍,按理說應該成為紅外夜視監控的必須配套產品。但由于成本高昂,技術難度大,絕大多數紅外產品制造商不具備供貨能力。
由于眾所周知的國情,市場上虛標F值的鏡頭大量充斥市場。尤其是變焦鏡頭,只標短焦距的F值,不標長焦距時F 值,誤導工程商,致使用戶根本無法辨清質量好壞。
5、焦點偏移的問題:可 見光與紅外光由于波長不同,成像焦點不在一個平面上,導致白天可見光條件下清晰,夜間紅外線條件下模糊,或者夜間紅外線條件下清晰,白天可見光條件下模糊。可以用三個辦法解決。第一,采用自動聚焦一體機,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不偏移。
6、色彩問題:紅 外線在可見光條件下對于攝像機來講是一種雜光,會降低攝像機的清晰度和色彩還原,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個做法,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,這種方案圖像質量好,但成本高,切換機構有一定故障率。第二,在濾光片上設計一個特定的紅外線通道,允許與紅外燈波長相同的紅外線進來,這種辦法不增加成本,但色彩還原略差。
7、靈敏度的問題: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0.1-0.01Lux的攝像機就比較好;50米到 100米范圍的夜視系統應該選用0.01Lux或更低照度的攝像機;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,和其它許多產品一樣,攝像機虛標指標的現象也是特別嚴重。我們曾拿過0.1Lux攝像機和一款號稱0.0001勒克斯的攝像機作對比,后者竟不如前者。
8、距離的問題:一 百個人做紅外產品就有一百個紅外夜視距離的標準。我們認為還是應該以滿足客戶的要求為標準。客戶的標準是什么?是看清!什么可視距離,發現距離,這些不確定說法都是比較模糊。不同檔次的攝像機、鏡頭之間的匹配,對于同一盞紅外燈發出的光線感應度可能相差幾十倍。所以說,一盞紅外燈的作用距離,只能與非常確定的攝像機和鏡頭共同測定,才能標定其作用距離。因為應用環境不同,最好留有一定余量。
紅外夜視到底能做多遠?技術到家,100米以上的紅外夜視系統并不是什么難事。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。
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