簡介
夜視紅外攝像機
夜視紅外攝像機
COLIN紅外攝像機分析，並通過舉例對具體紅外夜視攝像機及其各主要零部件的詳細剖析，以達到增強本文的技術性和通俗易懂性。紅外攝像機由攝像機、鏡頭、紅外燈、紅外燈電源等組成，通過幾者間的搭配能將夜間的物體在特定的範圍抓拍的清清晰楚，而為了適合各行各業夜間的室外監控工作，紅外攝像機的防雨機能也是首屈一指的。通常在紅外攝像機中一般是使用低照度攝像機當配備的紅外燈發出指定的波長信號時，紅外攝像機則通過夜視鏡頭，將效果施展出最好。
組成及原理
紅外夜視攝像機的技術原理
紅外夜視攝像機主要用於在無可見光或者微光的黑暗環境下，採用紅外發射裝置主動將紅外光投射到物體上，紅外光經物體反射後進入鏡頭進行成像。這時我們所看到的是由紅外光反射所成的畫面，而不是可見光反射所成的畫面，這時便可拍攝到黑暗環境下肉眼看不到的畫面。光是一種電磁波，它的波長區間從幾納米（1nm=10-9m）到1毫米（mm）左右。人眼可見的只是其中一部分，我們稱之為可見光，可見光的波長範圍為380nm~780nm，可見光波長由長到短分為紅、橙、黃、綠、青、藍、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。通常人們將紅外光劃分為近、中、遠紅外三部分。近紅外指波長為0.75～3.0微米；中紅外指波長為3.0～20微米；遠紅外則指波長為20～1000微米。由於紅外光屬於非可見光，肉眼無法看見它在空間的存在，因此以一種能發射紅外光的LED二極體紅外燈主動發射紅外光的形式被大量使用於要求具有隱蔽性的夜視監控中，代替傳統隱蔽性低的照明燈夜視監控。紅外燈有不同的功率及715、850nm兩種波長，波長的不同決定了紅外燈照距和效果
紅外夜視攝像機主要組成部件
1、紅外燈板通電後經PCB電路板將電流傳輸到可把電能轉化為光能及熱能的紅外燈芯上，由紅外燈發射出紅外光並投射到物體上。
2、鏡頭
收集紅外燈投射到物體上後反射的紅外光，經聚焦處理成像後傳送至攝像主機板感光元器件（CCD/CMOS）。
3、攝像主機板
感光元器件（CCD/CMOS）將接收到的紅外光成像由光轉換為電流信號經PCB電路板傳輸到各工作IC電子元器件進行處理，最終經微處理晶片（DSP）轉化為視頻信號輸出。
4、攝像機外殼
同時讓整個產品更美觀。
選擇使用
紅外燈的選擇最重要的問題是紅外燈與攝像機、鏡頭、防護罩、供電電源等成套性。目前市場上大多是攝像機和紅外線投射器分開的，這樣我們在設計方案時就必須對所有的器材統一考慮，是選擇黑白攝像機搭配紅外燈呢，還是用彩色轉黑白的攝像機？還有安裝方式和防水方面的考慮。一般來說，黑白攝像機採用的CCD感測器有很寬的感光光譜範圍，其感光光譜不但包括可見光區域，還延長到紅外區域，利用輔助紅外燈照明就可在CCD感測器上清晰的成像，而普通彩色攝像機其感光光譜只在可見光區，因此不能適用於紅外燈泡照射攝像；日夜兩用型攝像機採用兩個CCD進行切換或者採用一個CCD感測器，利用數字電路的切換也可以實現紅外燈泡照射攝像，但存在黑白照度偏高或對彩色有不利影響等缺點。除此之外，還有一體化的紅外線攝像機，就是將攝像機、鏡頭、防護罩、紅外燈等集中在一起，典型的產品如富視康公司的FI-930C和FI-970C，這兩種採用優質的鋁型外殼，通過一次成型的生產工藝，使產品的防水級別達到IP55等級，可以在室內室外通用，由於採用一體化的設計，就自然降低了施工和調試的難度。
隨著紅外夜視系統的迅速發展，紅外燈生產供應廠家也會增加，但紅外線產品並非象有的人想像的那樣容易，在技術、檢測儀器設備等方麵條件也不同，希望用戶多多加比較，慎重選擇。
用戶使用紅外燈首先要仔細閱讀使用說明書，特別是為保證人身設備安全的注意事項。檢查前面所講述的配套性方面是否達到要求，應考慮到的影響因素是否考慮到，如未達到要求，可及時調整所用器材。
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。如何在紛雜的紅外半球攝像機市場中辨別優劣呢？性能優良的紅外半球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。紅外二極體電流過小，將影響其輻射功率的發揮，但工作電流過大將影響其壽命，甚至使紅外二極體燒毀。
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恆流電源供電、良好的散熱設計。中路通訊公司的變焦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），且採用了大功率恆流電源供電，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
什麼是紅暴呢？紅暴是由於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（採用940～950nm波長紅外管）或僅有微弱紅暴。中路通訊公司採用美國奧克斯特（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、霜的形成是由於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。中路通訊公司通過採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
紅外半球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.紅外攝像機的恆溫
由於配置了發熱量較大的紅外燈，紅外燈在啟動後，整個工作時間段內（以12小時計）在紅外半球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。中路通訊公司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。
自動冷暖空調採用珀爾帖效應原理，測溫控制電路可以自動調節，將防護罩內溫度恆定在攝像機正常工作溫度範圍內，出廠時罩內溫度設定在+5℃以下加熱、+40℃以上致冷。實驗表明該紅外半球攝像機可在-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
除恆溫外，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。
機常見問題
紅外一體攝像機近年來頗受大家的歡迎，主要原因是成本低，安裝方便，但是在使用過程中總會遇到一些讓我們想不到的問題，下面是我在生產和銷售紅外防水攝像機中所遇到的問題，供大家參考：1.防水和散熱效果不理想：
用的時間長了之後，裡面或多或少會出現汽水（此現象主要集中在北方地區），造成這個現象的原因主要是出在外殼的密封效果不夠和當時裝機時沒有考慮到溫差。當紅外燈開始工作時會產生大量的熱量，同時由於部外殼的散熱效果不夠，這樣就會大大降低攝像機的使用壽命，要解決這個問題其實可以考慮把攝像機的外殼做成多條線槽構成，這樣有利於散熱。
2.夜視效果不理想：
此現象主要表現是手電筒的效果或者是距離不夠等等。其實這個問題主要是紅外燈的角度和功能所造成的，我們現在紅外攝像機所使用的紅外燈又稱850紅外發射管，峰值波長在850，角度從5-60度可以選擇，當紅外發射管角度越小時照射距離越遠，手電筒的效果就越明顯，反之，角度越大就沒有手電筒的效果，但是距離就大打折扣，要解決這個問題主要是看廠家想追求什麼樣的效果和什麼樣的成本，當然紅外發射燈的功率和價格是成正比的，有的廠家在告訴顧客時一般都是說多少個燈？距離可以達到多少？但是大家可能忽略了一個問題——紅外燈的功率和直徑大小？當紅外燈的外觀和大小一樣時，其實功率你是沒有辦法知道的，可能唯一的辦法就只有實物測試了。從我個人生產紅3.白天色彩還原不夠
大家不知道有沒有注意到紅外一體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，一般紅外一體攝像機使用能透過一定比例紅外光線的雙峰濾光片，其優點是成本低，但由於自然光線中含有較多的紅外成份，當其進入CCD後會干擾色彩還原，比如綠色植物變成灰白等等（有陽光的室外環境尤其明顯）。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玻璃構成，當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，當夜間光線不足時，紅外截止濾光片自動移開，全光譜光學玻璃開始工作，使CCD充分利用到所有光線，從而大大提高紅外性能。
4.臨界點的反覆跳變：
這是因為部分不管是配置了IRCUT雙濾光片還是用雙峰濾光片的攝像機在某些複雜的光線的環境下不能穩定的工作造成的，同時因為多數廠家都是使用簡單的如光敏電阻感應器等方式去控制IRCUT雙峰濾光片的工作狀態，其臨界點的反覆跳變就不能盡人意了。但是如果採用智慧型晶片來控制，其模糊邏輯能力能有效控制IPCUT雙濾光片的工作狀態。換句話說很多的廠家是不願意在這上面投入成本的。
優缺點
優勢
一、紅外夜視技術，成像清晰。大多數紅外攝像機使用主動式紅外成像技術，能夠應對複雜的監控環境，在夜視方面，畫質清晰明亮。與其他類型的低照度監控攝像機相比，更具優勢，能夠真正實現0Lux照度監控。二、工作隱蔽，不易被監控目標察覺。無紅暴紅外攝像機在工作過程中具有極高隱蔽性，它不會發生任何可見光源，不易被監控目標察覺到，在小區使用，也不會存在光源擾民問題。
三、價格低廉，安裝簡便。紅外攝像機在夜晚通過照明燈板為攝像機補充光源，要比低照度的星光型、月光型監控攝像機價格要低廉，安裝也更便捷。
缺點
一、攝像機紅暴問題。紅暴就是紅外燈板發出的紅外光線中夾雜了一部分可見光，這部分可見光在夜晚反射回攝像機鏡頭後會干擾紅外攝像機成像。會產生紅暴問題，主要是因為紅外監控攝像機的CCD晶片能夠感應兩種光線，一種是紅外光，一種是可見光，如果兩種光線夾雜在一起，會干擾攝像機成像。其實監控攝像機紅暴問題也並非壞事，只要控制好紅暴範圍即可，事實上，有輕微紅暴的攝像機在夜視方面，效果更加優異。想要完全解決紅暴問題的話，可以選擇940nm波長的紅外燈板即可。二、攝像機壽命問題。在各類監控工程中的紅外攝像機，一般能夠使用三、四年左右，不同品牌之間的攝像機有一定的差異，整體來說，使用壽命有點偏短。延長紅外攝像機的壽命，首先就要解決散熱問題。監控攝像機使用壽命偏短的主要原因就是機器內部產生的熱量無法及時散失，導致攝像機內部元件過早老化。其次就是要選擇好點的紅外燈，質量上乘的紅外燈板能減少發熱。
三、攝像機偏色問題。紅外攝像機偏色在白天比較常見，這是由攝像機內部的CCD感測器決定的。紅外監控攝像機所使用的CCD感光晶片能夠同時感應可見光與紅外光，在白天監控時，攝像機主要通過感應可見光線來生成彩色圖像，但在感應過程中會有一部分紅外光線夾雜在其中，導致色彩比例失調，偏色嚴重。
維護技巧
攝像機一般都需要24小時不間斷地工作，因此做好攝像機的維護，則可以延長攝像機的壽命和保障攝像機圖像效果的穩定性，具體應注意以下幾點。·應注意攝像機電壓的穩定性，否則會影響圖像的效果，甚至導致攝像機被損壞;
·經常檢查線材是否出現損壞、老化現象，避免異常情況發生;
·應儘量避免陽光或者強光長時間直射，以免造成攝像機CCD損壞;
·需要經常對攝像機進行清潔，如經常清理攝像機的外殼表面灰塵等，儘量不打開外殼，如需要打開，則先斷電;
·建立攝像機檔案，以便日後方便檢查、檢測。
產品參數
名稱 ：夜視紅外攝像機成像器件 ：1/3"SONYSuper 1/3"SONYExviewCCD 1/4"ADSPixelColorCMOS 1/3"1.3MPmegapixel
hadCCDII II+Effio-ENewDSP ColorCMOS+DSP
感光面積 4.8mm(H)*3.6mm(V) 3.6mm(H)*2.7mm(V) 4.8mm(H)*3.6mm(V)
像素 PAL:500(H)X582(V) PAL:976(H)X582(V) PAL:1020(H)X596(V) PAL:1024(H)X768(V) PAL:1280(H)X960P(V)
NTSC:510(H)*494(V) NTSC:976(H)X494(V) NTSC:1020(H)X508(V) NTSC:1024(H)X670(V) NTSC:1280(H)X960P(V)
水平解析度 480TVL/520TVL 700TVL 700TVL 800TVL 1200TVL
最低照度： 0Lux(LEDON)
信噪比： >48dB
電子快門： PAL:1/50-1/1000000secNTSC:1/60-1/1000000sec
增益控制 ：自動
背光補償 ：自動
白平衡 ：自動
同步方式 ：內同步
工作溫度 ：-20°C~+50°C
防水等級 ：IP66
鏡頭 ：3.9-85.8mm
電源輸入 ：DC12V2A
視頻輸出 ：1.0Vp-P/75Ω(BNC)
