红外线摄像机的原理特性及其选择与使用

一、概述 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绝对零度(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。 二、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。 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。其最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最大额定值时,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! 三、红外线摄像机的选择和使用 红 外灯的选择最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,这两种采用优质的铝型外壳,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安全的注意事项。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。