红光的波长范围为0.62um~0.76um; 紫光的波长范围为0.38um-0.46um。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，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。
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断增加，红外线在夜间监视所扮演的角色更加突出，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，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(-273°C)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，其他非发热物体发出的红外光很微弱，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。
一、红外摄像机的分类
1.已淘汰的卤素灯红外摄像机
卤素灯的发光功率非常强大，当然耗电量以及发热也会相对比较大，成本比较高，它的致命缺点是体积大散热不充分，寿命非常短，一般都在一千小时以内，而且红暴现象特别严重，故不适合用于民用夜视监控方面。卤素灯红外摄像机因功率大且有滤光片光热转换，所以发热问题尤其严重，维护成本较高、寿命短。
2. LED红外摄像机
如图1所示，LED红外灯是由-定数目的红外发光二极管组成发光体。红外发射二极管由红外辐射效率高的材料(常用砷化镓GaAs)制成PN结，外加正向偏置电压向PN结注人电流激发红外光，光谱功率分布为中心波长830nm ~950nm，半峰带宽约40nm左右，它是窄带分布，为cCD摄像机可感受的范围。LED红外摄像机一般适用于10m~100m中短距离，市场占有率最高，但是存在光照不均匀问题，主要适合于楼道大厅、仓库等室内及建筑物外围小区周界、道路等中短距离监控。
3.LED阵列式红外摄像机
如图2所示，阵列式红外灯的内核为发光二极管阵列(LEDArray)，与传统的LED相比具有以下优点:
(1)亮度高，单LEDArray的输出约为1W~30W，亮度约是常规单LED的输出5mW~15mW的数十倍，所以射距远;
(2)电光转换效率高，普通红外LED的电光转换效率仅为10%左右，而LEDArray电光转换效率提升为25%左右;
(3)体积小，LEDArray技术将发光单元高度集成，在相同亮度指标下比普通LED红外灯产品体积小很多;
(4) 寿命长，LEDArray的寿命为50000h，比普通LED寿命高得多。阵列式红外灯产品有-一个明显的不足，即“偏心现象”。由于其发光角度可达到1200~1809 ，因此必须通过透镜来缩小送光角度，以配合摄像机镜头，这样不可避免的很多光就偏离了透镜的中央，造成送光效率不佳。LED阵列式红外摄像机适用范围基本与LED红外摄像机一样，比较适合大厅、仓库等室内及建筑物外围、小区周界、道路等中短距离监控应用。
4.点阵式红外摄像机
如图3所示，它采用的是点阵式红外灯光源。点阵式红外灯使用的第三代红外发光元器件是在第二代产品一阵列式红外灯 (LED-Array)的基础，上发展而来，因此也叫第二代LED-Array。第二代LED-Array跟第一代相比最大的优点是体积小、散热好衰减慢、寿命长，额定寿命为50000h。点阵式红外灯也叫大功率阵列式红外，跟小功率阵列式红外灯最大的不同是亮度更高、成本更低，并通过独立透镜，按照使用需求任意调节光的分布角度，这样就同时解决了第一代的“手电筒效应”问题和第二代的“偏心现象”。
5.激光红外摄像机
如图4所示，激光红外摄像机照射距离可达300米~500米，由于能量集中，角度小近距离不宜采用，目前成本仍较高。比较适合于森林防火、油田、铁路、水利、景区军事、养殖、港口和平安市场等场所的监控，随着成本的进一步降低，目前已经应用到包括小区在内的众多需要夜视监控的领域。因而，红外摄像机需要根据具体使用环境，特别是夜晚环境情况来确定摄像机类型。
二、常见故障处理
红外一体摄像机颇受大家的欢迎，主要原因是成本低，安装方便，但是在使用过程中总会遇到一些让我们想不到的问题，下面是笔者整理的红外防水摄像机的问题，供大家参考。
1.防水和散热效果不理想
用的时间长了之后，里面或多或少会出现汽水(此现象主要集中在北方地区)，造成这个现象的原因主要是出在外壳的密封效果不够和当时装机时没有考虑到温差。当红外灯开始工作时会产生大量的热量，同时由于外壳的散热效果不够，会大大降低摄像机的使用寿命，可以考虑把摄像机的外壳做成多条线槽构成，以利于散热。
2.夜视效果不理想
这主要表现是手电简的效果或者是距离不够等等。这是红外灯的角度和功能造成的，红外摄像机所用的红外灯又称850红外发射管，峰值波长在850nm，角度从50°~60°可以选择，红外发射管角度越小照射距离越远，手电筒的效果就越明显，反之，角度大就没有手电筒的效果，但是距离就大打折扣，要解决这个问题主要看厂家追求什么样的效果和什么样的成本，当然红外发射灯的功率和价格是成正比的。当红外灯的外观和大小一-样时，其实功率你是没有办法知道的，唯一的办法就只有实物测试了。我个人的经验是，采用多角度红外灯混合安装方式，这样资源可以充分被利用，远近都可以顾及到。
3.白天色彩还原不够
要知道，红外一体摄像机的色彩在白天都会或多或少的偏色，这个最直接的原因是摄像机滤光片的问题，一般红外一体摄像机使用能透过一定比例红外光线的双峰滤光片，其优点是成本低，但由于自然光线中含有较多的红外成分，当其进入CCD后会千扰色彩还原，比如绿色植物变成灰白等等(有阳光的室外环境尤其明显)。IPCUT 双滤光片的使用就有效地解决了这个问题，IRCUT双滤光片由一个红外截止滤光片和一个全光谱光学玻璃构成，当白天的光线充分时红外截止滤光片工作，cCD还原出真实色彩，当夜间光线不足时，红外截止滤光片自动移开，全光谱光学玻璃开始工作，使cCD充分利用到所有光线，从而大大提高红外性能。
4.临界点的反复跳变
这是因为，不管是配置了IRCUT双滤光片还是用双峰滤光片的摄像机在某些复杂的光线的环境下不能稳定的工作造成的，同时因为多数厂家都是使用简单的如光敏电阻感应器等方式去控制IRCUT双峰滤光片的工作状态，其临界点的反复跳变就不如人意了。但是如果采用智能芯片来控制，其模糊逻辑能力能有效控制IPCUT双滤光片的工作状态。换句话说很多的厂家是不愿意在这上面投入成本的。
5.图像偏色问题
所有的黑白摄像机都是感应红外光的。在可见光条件下，红外光线对于彩色摄像机来讲是一种杂光，会降低彩色摄像机的清晰度和色彩还原。而摄像机使用CCD是感应所有光线(可见光、红外线和紫外线等)的，这就造成在白天所拍摄的影像和我们肉眼观察到可见光所产生的影像很不同，由于CCD感应到了红外线，它会干扰到DSP的运算，导致偏色。
针对红外摄像机监控图像的偏色问题，业界进行了大量的技术研发，主要有三种方式解决这一问题。其一是通过调试CCD上的RGB色调来作DSP处理，这种做法治标不治本，而且并不是每个生产厂家都具备这种芯片处理能力;二是通过滤光片切换，白天用全部滤除红外线的滤光片，晚上则用一个普通石英片修整光线;三是通过机型的改变用双CCD的红外摄像机取代RCUT摄像机，在保证白天不偏色的情况下，还可以增长红外摄像机使用寿命。
6.散热问题
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)在红外摄像机前部会有热量集中，会影响摄像机等其他部件的正常工作。例如50颗05mim的红外灯板，长时间运行的话，LED板上的温度几乎可以达到90°C左右。
由于红外发光LED的辐射功率是和电流成正比的，很多不规范的厂家就用加大电流的方式来提高照射效果，然而电流越大温度越高。照射效果虽然提高了，但是机器本身由于LED过热会受到很大的伤害。中，LED板后面的cCD就是最直接的受害者。CCD一般只能支撑到600~70°视角，为了解决这个问题，各个厂商使用的方法也是不同的，大体上有以下几种:
(1)降低电流。使用功耗小的红外灯代替大功耗的红外灯，虽然降低了散热量，但是在照射长距离的时候，效果肯定不如后者。
(2)在机器内部加散热风扇，这样做效果肯定是有的，不过那样对风扇的考验是要很严格的，而且加了风扇对于外壳的设计上也是个考验，要保证美观还要实用。
(3)使用恒定电流电源供电。保持电流恒定，控制LED的散热。
(4)LED灯的分组排列。例如，以24颗的红外灯来说，可以把它排列成3组来减低热量。
(5) 结构材质的选择。例如，LED灯板和外壳选用铝合金等散热比较好的材料。
(6)使用具有强制散热散冷作用的自动冷暖空调，自动调节机体内部温度，良好地解决这一问题。
7.红外灯寿命问题
从红外灯的角度来看，提高寿命和加大距离往往是相互矛盾的。因为如果厂家需要加大红外灯的照射距离，势必需要增加红外灯的功率，而增加功率势必会缩短红外灯的寿命，一些厂家为了一味追求红外灯的距离，刻意增加红外灯的功率，使得红外灯寿命大大减小。而且随着功率的增加，使得摄像机内部温度提高，使得摄像机很容易损坏，造成恶性循环。
在这种情况下，我们就不能用提高供应电流来提高红外灯亮度，使之超负荷工作，虽然表面上优化了红外性能，实质上严重影响红外灯的寿命。要提高红外灯的寿命首先要保证红外灯不“超载”，在不“超载”的同时通过增加红外灯的数量来保证有效距离;有的厂家则通过采用铝基板等高传导率材料、加大风冷器件的使用、增加外壳面积等方式来增加机身的散热能力，从而提升寿命。
在电路控制部分，也有部分厂家采用脉宽调制定律来保持红外灯电流的恒定，从而减少红外灯的发热，以达到延长寿命的目的。采用脉宽调制定律后，无论外界输人的电流如何波动，通过电路进入到红外灯的电流都非常稳定，从而保证红外灯发挥自身最大的效率、延长寿命。
8.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940nm~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。
9.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。
10.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。
11.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，如不能均匀散热定会影响摄像机等其他部件的正常工作。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，良好地解决了这一问题。
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°C以下加热、+40°C以上致冷。实验表明该红外半球摄像机可在-40°C~+70°C(阳光直射)的室外自然环境下正常工作。
网友评论