红外线摄像机的几个常见问题

 

红外摄像机系列目前是监控工程中最常用的了,而早期的红外夜视系统不是用在民用的,崦主要应用于军事方面，但主动红外夜视系统由于发射红外线，易于被敌军所发现，因而在军事上基本淘汰，但应用于民用方面还是有很大发展的。

    现阶段的红外系统最简单的配置是：摄像机、镜头、红外灯、红外灯电源；这里所指的摄像机要求是低照度摄像机，且红外灯发射的红外波长该摄像机能够接收，镜头则要求是夜视镜头，主要指标是F值，F值越小，夜视效果越好。

 

    夜视系统的夜视距离是个综合指标，只有摄像机、镜头、红外灯三者配置合理才能实现理想的视距，此外还与所观察的目标的对比度有关，有些人不把夜视距离看成是有机体的综合指标，而只是片面的强调某一因素，而忽略其它因素，这在工程选配器材上是不可能的。在实际应用中，准确一点的说法应如下表述：用底照度为0.01LX，清晰度为420TVL的摄像机，配一个F值1.4的8mm镜头，配一个15米的红外灯，观察人的夜视清晰距离为15米。所以说夜视距离是个综合指标。此外，还应注意彩色摄像机是不能用于夜视的，因为彩色摄像机前的滤色片会滤掉红外光，CCD不可能成像。有经验的器材商及工程商一般不会出现器材配置问题。但由于有些工程商对夜视系统的了解并不全面，所以在实际工程中经常会发生夜视距离不理想的问题，给工程商的验收造成了很多麻烦，所以建议工程商在购买夜视器材时向红外灯生产厂家多咨询，讲一讲工程现场环境，以及所要达到的效果，这样厂家将会配合你把器材配得更合理，使验收顺利通过。

 

    另外一个最常见的问题,是客户经常会问到一个红外距离的问题,比如:你们红外40米的多少钱?碰到这种问题,我们总是需要很耐心的跟提问者沟通,因为这个问题,无异于跟整形医生说:医生,弄漂亮要多少钱?呵,不同的人,漂亮的标准不一样,不同的人,其的改造工程也不一样;说红外摄像机的距离问题,其实是一个老生常谈的问题;要弄清楚几个因素;

 

    1.摄像机在最低照度时产生的图像清晰度，是用电视信号测试卡进行测式的，其黑白相间的条纹，要求黑色反射率近于0%，白色反射率大于89.9%。而我们在现场观察时有时不具备这样的条件，比如：树叶和草地及一些黑色的东西的反射率很低，反差很小，就不易获得清晰图像，白色的东西反射率高，反差就大，就易获得清晰图像。红外摄像机,是被动红外;也就是说,红外的效果不但与红外灯的质量有关系,与CCD的感红有关系,还有被照物体的反射强度有关系...也就是说,同一个摄像机,一个穿白衣服的人,在一百米可能看得清楚,而穿黑衣服的人,可能在四十米看不清楚;

 

    2.每个人的标准也是不一样的,100米看清楚,是指看清楚一百米的大象还是看清楚一个小鸡??更有可能的标准是,有点标的是发现距离与实际距离是有区别的....发现距离看清楚是有一个人，是指能看到一个人影；实际距离看清楚一个人是指能看清楚一个人的轮廓；还有一个可能,主观性的区别也是差别在的，每个人的眼睛不一样，主观感觉也是有差别的,我就有客户,同一个摄像机，有人说要可以看六十米,有的人说只能看三十米;

 

    其实,根据我们多年对红外技术的认识,其实红外灯并不神秘，它只是发出的光波长单一（大于780nm），因人的肉眼看不见而显得较为神秘。红外灯的工作原理是发射的红外线，摄像机的CCD光滑感应对此波段敏感，因而会产生黑白图像，镜头F值越小，红外光进入的光线越多，因此会使夜视系统的图像更加清晰。

 

    现在的红外灯的结构目前有两种形式：一种是灯泡型的，外如红外滤光片，这种红外灯一般是功率较大，灯体耗热能多，维修周期较短，需经常更换灯泡。另一种红外灯是用半导体发光二极管，这种红外灯，红外发射率高，功耗小，灯体热量小，使用寿命较长，价格也合理，现应用范围较广，现在这种红外灯的夜视距离可达200米以上。另外，有些厂家为了用户调试方便，专门设置了包括全天候的防护罩，让用户使用起来方便可靠。红外灯向远距离夜视系统发展方向是使用红外激光器，相信随着半导体器件的发展，将会出现适用于民用的红外激光器，激光红外也是我们以后追求与发展方向;我们相信,激光红外的使用会使红外夜视系统有一个突破性发展。

 

    总之，红外夜视系统的应用越来越广泛，所起的作用也是有目共睹的，但愿国内的红外夜视器材厂家与我们一道,在红外方面有更大的发展，不但能在国内创下名牌，也争取早日走出国门，在同行业中占有一片天空。

 

  

 1、红暴问题：有些厂家把能不能做出无红暴红外灯当做一个技术问题来宣传，好像有红 

暴 就是低技术，没有红暴就是高技术。其实，有没有红暴只是一个选择问题，并不是技术问题。我们知道，波长超过700nm的光线叫做红外线，900nm以上的 红外线基本没有红暴，波长越短（越接近可见光），红暴越强，同时，摄像机感应红外线效率也越高。现在市场上有两种主流红外灯，一种是有轻微红暴的，波长在 850nm左右，一种是没有红暴的，波长在940nm左右。同一款摄像机，在850nm波长的感应度，比在940nm波长的感应度要好到10倍。所以 850nm这种有轻微红暴的红外灯拥有更高的效率，已被做为红外夜视监控的首选。 

 

2、寿命问题：摄像机的使用寿命可达10年以上，红外灯的寿命是否也能达到这个水平？

正确回答这个问题，首先要了解目前红外灯的制造原理。目前红外灯主要由三种模式制造：1、卤素灯，2、多芯片LED，3、单芯片LED。

 

        卤素灯是一个十分古老的技术，能耗高，发热量惊人，使用寿命很短，因其使用效率低下，并不能够做到很远距离，现在已基本退出市场。

 

        多芯片LED是一个很“概念”的说法。多芯片LED主要有两种，一种是“食人鱼”，包含4到8棵芯片，另外一种是阵列式发光片，含有10棵到30棵芯片。 为什么做多芯片呢？他们认可的理论是：红外灯照射距离不够是因为能量不够，更多的芯片集合在一起，当然能量就大，也就认为照射距离更远！这可真是典型的外行技术理论。当然，更远的距离需要更大的能量，但并不是红外灯发出了多少红外光，就能把它简单换算成距离，而是被摄像机吸收了多少红外光。相反，因其结构先天固有的缺点，多芯片LED没有发光焦点，发光光学系统不合理，有用光效率也比较低（当然，比卤素灯强几倍）。

 

        优点没有发挥出来，致命伤却出来了，比如，阵列式LED，电流高达1000mA以上，基本只是一分钱硬币大小，散热就成为一个问题。可LED最怕的就是高 热，所以，这种红外灯在采用的同时就决定了它的寿命很短。同时，多芯片LED的生产要求非常严格，每棵芯片都不能有性能上的一点差异，否则，一颗芯片坏掉，就会导致整机全部毁坏。总体而言，相对于单芯片LED而言，多芯片LED的寿命会差很多。

 

        单芯片LED生产工艺简单，品质容易保证，发热量低，发光光学系统合理，是做红外灯理想的器件，理论上使用寿命可达10万小时以上。

 

        那么，是不是所有的单芯片LED灯的寿命都很好呢？事实上，远不是这么回事。这里面原因很多，比如，有的LED芯片级别很低，杂质超标；有的生产工艺不过 关，有漏电；有的超功率使用，额定50mA，使用70mA以上，这样短时间内效果很好，可是几个月后就会因过度劳累而衰竭坏掉，或发光功率降低很多！有的 没有保护电路，或电路设计不合理，这些都会导致单芯片LED红外灯快速坏掉。

 

        要想保证红外灯的寿命，首先要选用高等级LED芯片，高等级芯片功率大，一致性好，发光效率高，发热量很小，一颗高等级LED比普通的LED好几十倍，当 然价格也比较昂贵。其次，光学系统设计要合理，发光均匀，利用率高，散热快。第三，严格控制电压，LED对电压非常敏感，电压稍高，LED管内芯片就会烧 掉；电压略低，发光量又会大大降低。最好在红外灯内就匹配好高质量的开关电源，根据中国的恶劣电源环境，最好从170伏到270伏电压输入都能稳定使用， 现在存在比较常见的问题是，大多数工程商对红外灯的电源认识不深刻，而是采取摄像机常用的12V集中供电方式，这样尽管解决了一些其他的问题，但对红外灯 或红外一体机来说则无法满足正常使用的要求，图像效果自然不好。

 

3、角度的问题：红外灯是不是角度越 大越好？不论是制造商还是工程商一般都认可这种说法，他们认为红外灯发射角度越大，选用镜头余地也越大，选择广角镜头不会出现“手电筒”现象。因此，大家都拼命地说自己的红外灯角度如何之大，有80度还有180度。这种好像很有道理的说法其实是很不负责任的而且也是不科学的。其实，从某一个具体的红外灯来说，它的功率是额定的，也就是他的发光转换功率是固定的，如果想发光角度大，那自然会牺牲照射距离，相反，如果保证照射距离就会牺牲角度！

 

        另外，使用大角度的红外灯配合小角度的镜头，存在光的浪费现象。比如，一盏红外灯，发光角度是80度，（相当于f3.5mm镜头的角度），如果配合 f35mm的镜头，那么，会有百分之九十九的光是在镜头视场以外，也就是说，只有百分之一的光是有用的，其它都浪费了。一般情况下，红外灯的角度与镜头的角度一致，是最科学的搭配。

 

       其次，并不是红外灯角度越大，画面效果越好。有的环境，红外灯角度过大，还会影响成像，比如走廊，因其“狭长”的特点，如果红外灯角度大，近处边缘成像太亮，形成“光幕”现象，远处中心反而看不见，只有一片发白现象。所以，最适宜做法是走廊的红外灯应该比镜头的角度略窄。

 

        第三，可以利用“接灯”技术，两个窄角红外灯搭配，调整位置，可以达到广角灯的效果，我们采用的系列红外夜视系统，就是利用“接灯”这种技术，做到了既望远又广角。在同样功率条件下，“接灯”技术可以很好提高作用效果。

 

总体而言，红外灯角度的问题既是选择问题也是技术问题。不同焦距的镜头选择相适应角度的红外灯，红外灯的角度在什么样的条件下也不应该大于镜头的角度，狭长环境应该选用比镜头角度更小的红外灯。窄角的红外灯通过搭配，可以得到理想的广角效果，效果更佳，成本更低。

 

4、通光量的问题：相对孔径，决定了镜头的通光能力，相对孔径F1.0的镜头通光量是相 

对孔径F2.0的镜头通光量的四倍。同样的摄像机、红外灯，采用不同的两种镜头，红外作用距离可相差一倍或更多。

 

        大孔径镜头在红外监控方面，比常规普通镜头好四到十倍，按理说应该成为红外夜视监控的必须配套产品。但由于成本高昂，技术难度大，绝大多数红外产品制造商不具备供货能力。

 

         由于众所周知的国情，市场上虚标F值的镜头大量充斥市场。尤其是变焦镜头，只标短焦距的F值，不标长焦距时F 值，误导工程商，致使用户根本无法辨清质量好坏。

 

5、焦点偏移的问题：可 见光与红外光由于波长不同，成像焦点不在一个平面上，导致白天可见光条件下清晰，夜间红外线条件下模糊，或者夜间红外线条件下清晰，白天可见光条件下模糊。可以用三个办法解决。第一，采用自动聚焦一体机，第二，采用IR专用焦点不偏移镜头，第三，采用专业的调整工具，在现有镜头条件下也可以实现不偏移。

 

6、色彩问题：红 外线在可见光条件下对于摄像机来讲是一种杂光，会降低摄像机的清晰度和色彩还原，彩色摄像机的滤光片就是阻止红外线参与成像。要想使彩色摄像机感应红外线现在有两个做法，第一，切换滤光片，在可见光条件下挡住红外线进入；在无可见光的条件下移开滤光片，让红外线进入，这种方案图像质量好，但成本高，切换机构有一定故障率。第二，在滤光片上设计一个特定的红外线通道，允许与红外灯波长相同的红外线进来，这种办法不增加成本，但色彩还原略差。

 

7、灵敏度的问题：摄像机灵敏度是红外夜视监控的核心部分。灵敏度越好，对红外线的

感 应能力也越强。当然，灵敏度越好的摄像机价格也越昂贵。一般来讲，50米以内的红外夜视系统，选用0.1－0.01Lux的摄像机就比较好；50米到 100米范围的夜视系统应该选用0.01Lux或更低照度的摄像机；100米以上的夜视系统应选用0.001勒克斯以上的摄像机。

 

        当然，和其它许多产品一样，摄像机虚标指标的现象也是特别严重。我们曾拿过0.1Lux摄像机和一款号称0.0001勒克斯的摄像机作对比，后者竟不如前者。

 

8、距离的问题：一 百个人做红外产品就有一百个红外夜视距离的标准。我们认为还是应该以满足客户的要求为标准。客户的标准是什么？是看清！什么可视距离，发现距离，这些不确定说法都是比较模糊。不同档次的摄像机、镜头之间的匹配，对于同一盏红外灯发出的光线感应度可能相差几十倍。所以说，一盏红外灯的作用距离，只能与非常确定的摄像机和镜头共同测定，才能标定其作用距离。因为应用环境不同，最好留有一定余量。

 

        红外夜视到底能做多远？技术到家，100米以上的红外夜视系统并不是什么难事。技术到家，指的是必须同时精通红外灯技术，红外感应摄像机技术和红外感应镜头技术，三者缺一不可。