|
紅外線和紅外燈的原理特性
在安防電視監控系統中，隨著人們安全防范意識的提高、對重要場所 24 小時連續監控電視監控的需要和紅外成像技術的成熟，紅外攝像機的使用率越來越高，已逐漸發展成為一種趨勢，不僅在銀行、金庫、博物館、檔案館、圖書文獻庫、監獄等重要部門應用，而且也在居民小區等一般電視監控工程中得到使用。北京監控安裝。
一、紅外線和紅外燈的原理特性
光是一種電磁波，具有與無線電波一樣的本質。它的波長區間從幾個納米（ 1nm=10 -9m ）到 1 毫米（ mm ）左右。人眼可見的只是其中一部分，我們稱其為可見光，可見光的波長范圍為 380nm ～ 780nm ，可見光波長由長到短分為紅、橙、黃、綠、青、蘭、紫光，波長比紫光短的稱為紫外光，波長比紅外光長的稱為紅外光。紅外光線的波長在 780nm ～ 1000 μ m 之間，位于無線電波與可見光之間。
紅外燈按其紅外線輻射機理分為半導體固體發光（紅外發射二極管 IR LED ）
紅外燈和熱輻射紅外燈兩種。目前在 CCTV 紅外攝像機中前者使用較多。
紅外發射二極管（ IR LED ）紅外燈的原理是：由紅外發光二極管矩陣組成發光體。紅外發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，外加正向偏置電壓向 PN 結注入電流激發紅外光。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，為普通 CCD 黑白攝像機可感受的范圍。
紅外發光二極管的發射功率用輻照度μ W/m2 表示。紅外二極管的最大輻射強度一般在光軸的正前方，并隨輻射方向與光軸夾角的增加而減小。輻射強度為最大值的 50% 的角度稱為半強度輻射角，即半功率角。不同封裝工藝型號的紅外發光二極管的輻射角度有所不同。
二、紅外攝像機的成像原理
在夜視監控系統中，常規的辦法是利用可見光照明，但這種方式存在不能隱蔽、容易暴露監控目標等缺點，因此使用較少；目前隱蔽、科學的夜視監控是采用紅外攝像技術。紅外攝像技術分為被動式和主動式。被動紅外攝像技術是利用任何物質在絕對零度（ -273 ℃ ）以上都有紅外線輻射，物體的溫度越高，輻射出的紅外線越多。利用此原理制成的攝像機最典型的就是紅外熱像儀，但是，這種特殊的紅外攝像機造價昂貴，因此僅限于軍事或特殊場合使用。而主動紅外攝像技術，是采用紅外燈輻射“照明”（主要是紅外光線），應用普通低照度黑白攝像機、彩色轉黑白攝像機或紅外低照度彩色攝像機，感受周圍景物和環境反射回來的紅外光實現夜視監控。主動紅外攝像技術成熟，穩定，成為夜視監控的主流。
紅外攝像機是將攝像機、防護罩、紅外燈、供電散熱單元等綜合成為一體的攝像設備。它實現夜視的基本原理是利用普通 CCD 黑白攝像機可以感受紅外光的光譜特性（即可以感受可見光，也可以感受紅外光），配合紅外燈作為“照明源”來夜視成像。紅外燈的功率和角度，攝像機的配置，一定焦距的感紅外鏡頭，以及是否有良好的供電散熱處理是判斷紅外攝像機性能的重要參數。
目前市場上也有許多產品是攝像機與紅外線投射器分開的，這需要用戶對紅外燈和攝像機的性能有足夠的了解，能夠根據紅外燈的角度、攝像機鏡頭參數等作合理的搭配。
三、紅外攝像機的性能分析
紅外攝像機在監控攝像機中具有夜視距離遠、隱蔽性強、性能穩定等突出優勢，因而在 CCTV 夜視監控中占據了大部分的市場。如何在紛雜的紅外攝像機市場中辨別優劣呢？性能優良的紅外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，使光發射功率下降。紅外二極管電流過小，將影響其輻射功率的發揮，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確、穩定，否則影響輻射功率的發揮及其可靠性。輻射功率隨環境溫度的升高 ( 包括其本身的發熱所產生的環境溫度升高 ) 會使其輻射功率下降。紅外燈特別是遠距離紅外燈，熱耗是設計和選擇時應注意的問題。
因此，紅外燈的使用必須有良好的恒流電源供電、良好的散熱設計。艾爾森的變焦 MCD 、 MDD 、 MED 、 MBB 系列攝像機都安裝了大功率紅外燈（最多可達 24 顆），且采用了大功率恒流電源供電，內部循環散熱設計，因而能達到遠距離夜視（最遠可達 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。艾爾森采用美國奧克斯特（ AUCSITER ）紅外技術，通過在保證紅外燈功率的前提下，降低紅外燈自身熱耗，調整紅外光線角度，使紅外燈的有效利用率達到了 90% 。在紅外燈的選擇上，挑選波長較大（ 910nm ）的紅外燈，嚴格降低紅暴，達到了微紅暴效果。
3. 紅外攝像機的起霧結霜問題
霧、霜的形成是由于空氣中的飽和水蒸氣遇冷凝結而成，因冷環境的強、弱分別凝結成霜和霧。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、以及雨雪環境等原因在防護罩視窗玻璃上形成霧或霜，導致攝像機無法看清物體，直接影響監控效果。艾爾森通過采用先進的電子除霜電路，有效的控制腔體內的飽和水蒸氣濃度，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境下工作，防護罩的視窗玻璃容易出現污垢，造成攝像機視線遮擋。解決的辦法通常是在防護罩上增加雨刷，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
由于配置了發熱量較大的紅外燈，紅外燈在啟動后，整個工作時間段內（以 12 小時計）在紅外攝像機前部會有熱量集中，即腔體內前端溫度偏高，如不能散熱均勻定會影響攝像機等其它部件的正常工作。艾爾森通過設計使用具有強制散熱散冷作用的自動冷暖空調，良好的解決了這一問題。
自動冷暖空調采用珀爾帖效應原理，測溫控制電路可以自動調節，將防護罩內溫度恒定在攝像機正常工作溫度范圍內，出廠時罩內溫度設置在 + 5 ℃ 以下加熱、+ 40 ℃ 以上致冷。實驗表明該紅外攝像機可在 -40 ℃ ～+ 70 ℃ （陽光直射）的室外自然環境下正常工作。
6. 紅外攝像機的全封閉
除恒溫外，使用自動冷暖空調的另一優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、腐蝕性氣體的進入，使其能夠適應粉塵大的惡劣環境，如大型煤礦也可正常使用。 |
