红外线摄像机的选择与使用及原理特性

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红外线摄像机的选择与使用及原理特性

红外线摄像机夜晚为什么会夜视？

一般来说，任何动物和物体都能发出或反射红外线，这种光线我们的眼睛是感受不到的，夜晚很“黑暗”，那只是人眼能感受到的可见光很少，但是红外线并没有因此而减弱，红外线摄像机是能感觉到红外线的，它能利用物体发出的红外线成像，转变成的图像就能被我们看到了，所以它有“夜视”功能。另外，一些红外线摄像机还能发出红外光用来“照亮”被拍摄的物体。

红外线摄像机的射程有多远？

一般小于70米，小型的5--20米，如果要射比较远的距离，要加红外探头，射的越远的，探头越多，功率越大

红外线摄像机能否分辨出物体的颜色？

先得说一下彩色成象的原理，色彩是不同波长的电磁波组成的，光是电磁波的一种，红色光的波长要长些，兰色要短些，人的眼睛只能接受红绿蓝三种波长的光，这些颜色是大脑合成出来的，红外线、紫外线人眼不能看见，也就没有办法转换为对应的颜色，据说蜜蜂可以看到紫外线，不知道它的感觉如何。

人发明了红外线摄象机，但是要把红外线转成颜色可是个难办的事，其实也是有的，热成像仪就是将红外线按能量大小不同变成红、黄、蓝等颜色，红色高温、蓝色低温，按普朗克的黑体辐射原理，不同大小的能量可以分别对应不同的中心波长，按人眼识别图象颜色的原理,也可以这样和可见光颜色来对应，但是这样的图象看起来非常不真实，反不如黑白图象好辨别。黑白的红外图象，实际就是把红外线作为光源，用来看黑暗中的物体红外图象。

所以说红外线摄象机可以看到颜色，但这个颜色不是真实意义的颜色。常规商业上使用的红外线摄象机基本不会将图象按颜色转换出来，而是转为黑白图象，这样更容易分辩些。

更准确说红外线摄像机应该叫做红外线增强摄像机，由于红外线到可见光是连续谱，只要感光元件的频谱足够宽，就可以对包括红外线在内的光敏感，这样感光元件在相同可见光强下，增加了红外频段，相当于增加了感光元件的灵敏度，在弱视条件下，可以获得更为清楚的图像。不采用颜色表示的原因有2：1、由于?增的红外线谱段没有办法用人所能感知颜色表示，通过黑白图像表示反而更好。2、本来在弱光照条件下，再进行分光感应，则灵敏度要求更高，采用混合谱段按光强拍摄，变相提高了感光元件的灵敏度，则摄像机可以拍到更暗的图像。

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。

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