Produção eficiente de instalações avançadasCom a crescente demanda por vigilância de visão noturna no projeto do sistema de vigilância por vídeo de segurança, as câmeras infravermelhas entraram no mercado das câmeras, e o volume de vendas está aumentando dia a dia. Problemas na aplicação da tecnologia de visão noturna infravermelha são gradualmente expostos.
De fato, a tecnologia de visão noturna é uma tecnologia optoeletrônica que permite a observação noturna por meio de dispositivos de imagem optoeletrônicos. Inclui visão nocturna com pouca luz e visão nocturna por infravermelhos: a tecnologia de visão nocturna com pouca luz é um tipo de tecnologia de visão nocturna com tubo de melhoramento de imagem, que realça a imagem alvo fraca iluminada pela luz nocturna para observação. Tecnologia de imagem fotoelétrica. Aqui, falamos principalmente sobre a tecnologia de visão noturna infravermelha ativa, que é um tipo de tecnologia de visão noturna que realiza a observação ativamente iluminando e utilizando a luz infravermelha da fonte infravermelha de reflexão de alvo. O equipamento correspondente é um aparelho de visão noturna infravermelha ativo, e o núcleo real é a câmera infravermelha.
A combinação da fonte de luz infravermelha, a câmera composta do sensor de imagem CCD ou sensor de imagem CMOS de visão não-direta e a lente necessária para a imagem são os três principais fatores que dominam o efeito de monitoramento noturno da câmera infravermelha.
Em primeiro lugar, a escolha da fonte de luz infravermelha
A luz infravermelha é uma luz invisível que tem um comprimento de onda superior a 780 nm. Geralmente, existem três métodos para produzir essa luz invisível.
1. Use diretamente a luz infravermelha de lâmpadas incandescentes ou de xenônio. Ou seja, o filtro de luz visível é instalado nas duas lâmpadas para filtrar a luz visível, e apenas os raios infravermelhos invisíveis são emitidos;
2. Use LEDs de diodos emissores de luz infravermelha ou matrizes de LED para gerar luz infravermelha. Tais dispositivos geram luz infravermelha recombinar elétrons e buracos em um semicondutor de arsenieto de gálio (GaAs);
3. Use o diodo laser infravermelho LD, também pode ser usado como fonte de luz infravermelha. No entanto, é necessário excitar ou bombear elétrons em um estado de energia mais baixa para um estado de energia mais alta, e manter a radiação infravermelha estimulada pela reversão de uma grande quantidade de distribuição de partículas e ressonância.
O primeiro tipo de fonte de luz é uma fonte de luz térmica infravermelha, e sua maior vantagem é que ela pode ser transformada em uma potência relativamente grande e um grande ângulo de irradiação, de modo que a distância de irradiação seja longa. A maior falha é que ela contém componentes de luz visível, ou seja, há tempestade vermelha e a vida útil é curta. Se você trabalha 10 horas por dia, 5000 horas só podem ser usadas por mais de um ano. Se você considerar uma dissipação de calor insuficiente, a expectativa de vida é curta. A fim de melhorar a vida útil da lâmpada infravermelha de radiação de calor, um circuito de controle de luz também deve ser usado para reduzir o tempo de trabalho. Além disso, um circuito de chave de atraso foi adicionado para evitar a interferência da luz ambiente.
A segunda é uma lâmpada infravermelha composta por um arranjo de LED semicondutores de arsenieto de gálio, especialmente um chip LED ARray de emissão de luz integrado que é agora desenvolvido usando uma nova tecnologia. Seu LED-Array tem uma saída óptica de 800mw-1000mw, que se tornou um substituto para os LEDs comuns. O LED-Array possui um ângulo de meia potência de 10-120 ° (ângulo variável).
Como o LED-Array é um LED altamente integrado e o tamanho é apenas uma moeda de um centavo, ele pode iluminar uniformemente todo o espaço em ambientes fechados, com uma vida útil de 50.000 horas. Foi originalmente usado em aeronaves de aviação. Nos últimos anos, devido ao desenvolvimento do mercado de monitoramento noturno civil, o LED-Array foi gradualmente mudando para o mercado civil, tornando-se uma escolha ideal para monitoramento noturno de alta qualidade.
Embora os LEDs infravermelhos e os LED-Arrays tenham eliminado as fontes de luz térmica infravermelha, as fontes de luz LD infravermelho devem ser selecionadas para monitorar cenas de alcance ultralongo de mais de 1 km. Porque os lasers semicondutores têm maior brilho e melhor diretividade que os LEDs.
Em geral, preste atenção aos seguintes pontos ao selecionar uma fonte de infravermelho.
A, seleção de distância da luz infravermelha deve deixar uma margem
Ao selecionar uma lâmpada infravermelha, preste atenção especial à diferença entre a distância nominal e a distância real de irradiação. Como alguns fabricantes têm uma distância visível nominalmente grande, testes reais são necessários ao selecionar a distância de irradiação da lâmpada IR, e uma margem suficiente é necessária para tornar confiável a iluminação da cena observada.
B. A fonte da fonte de corrente constante deve ser selecionada.
Como o LED é um dispositivo acionado por corrente, sua luminância e potência são proporcionais à corrente do inversor, não à tensão. Portanto, a fim de manter constante a intensidade luminosa, é necessário usar uma fonte de luz impulsionada por uma fonte de corrente constante.
C, para escolher uma boa fonte de calor
Como o tubo emissor de luz tem o problema de geração de calor e dissipação de calor, especialmente a fonte de luz com uma grande distância de energia é grande, então é necessário selecionar uma fonte de luz com boa dissipação de calor para garantir uma operação estável e confiável.
D. Para usar uma fonte de luz infravermelha com um circuito de alimentação do circuito de controle automático de interruptor de controle de luz e separado do quadro de luz
Como o circuito da fonte de alimentação da lâmpada infravermelha não é separado da placa da lâmpada, o calor gerado pela operação do tubo emissor de luz afeta o desempenho do componente do circuito da fonte de alimentação, causando assim a iluminação da luz emissora. tubo para ser instável. Com o circuito do interruptor controlado por luz, a luz infravermelha pode ser feita. As luzes estão apagadas durante o dia e abrem à noite.
E, para escolher a luz infra-vermelha de acordo com a distância de monitoramento
Como o LED infravermelho pode ser montado na lente, ele pode ser usado com a câmera infravermelha ou diretamente na caixa ao redor da interface da câmera e da lente. Obviamente, esses dois conjuntos têm menos LEDs infravermelhos, e a distância que eles estão iluminados certamente não é tão grande quanto a de uma lâmpada LED infravermelha separada. Geralmente, mais de 50m, é melhor usar uma luz infravermelha separada, e o outro LD é usado para iluminação de visão noturna de uma cena de monitoramento com uma distância de mais de 1km, mas o feixe do LD é fino e forte, então que o feixe de infravermelhos ilumina uma certa gama de cenas, use Também é necessário expandir o feixe através de uma lente expansora de feixe.
Em segundo lugar, a escolha da câmera
Atualmente, o dispositivo fotossensível da câmera possui dois tipos de CMOS e CCD. Como o CCD, o chip do sensor de imagem CMOS também responde às ondas de luz infravermelha, mas é muito mais sensível que o chip do sensor de imagem CCD na faixa de 890-980 nm, e o gradiente de atenuação é mais lento conforme o comprimento de onda aumenta. Com o rápido desenvolvimento dos chips de imagem CMOS, o sinal de ruído foi ainda mais reduzido e as câmeras CMOS de nível estrela também foram disponibilizadas. Portanto, não se limita necessariamente à seleção de câmeras CCD e pode ser totalmente utilizado para selecionar suas respectivas vantagens. Em geral, os pontos de seleção da câmera infravermelha são os seguintes.
A, deve escolher câmera de baixa iluminação, seus requisitos de iluminação são geralmente ≤ 0,02Lux
Alguns fabricantes ou fornecedores de câmeras informam falsamente a iluminação mínima, de modo que a distância efetiva da visão noturna é bastante reduzida, por isso é melhor testar especificamente.
Câmeras de sensibilização luminosas e de nível de estrela podem trabalhar em condições muito escuras, mas algumas áreas com pequenos coeficientes de reflexão ainda não estão disponíveis, como desertos, áreas verdes e áreas de floresta. Neste caso, é necessária uma câmera de visão noturna de baixo nível de luz diretamente acoplada por um painel de fibra e um cone de luz por um intensificador de imagem de alto desempenho e um CCD preto-e-branco CCIR. Em suma, quanto menor a iluminação, melhor. Por não ser padronizado no momento, é impossível acreditar que a iluminação mínima da fábrica seja nominal. É melhor testar em condições práticas. Geralmente, o requisito de iluminação é geralmente ≤ 0,02 Lux.
B. O tamanho do sensor de imagem da câmera infravermelha selecionado é o maior possível.
Porque 1/4 CCD não pode ser usado para a distância efetiva da visão noturna infravermelha acima de 15m, porque o fluxo luminoso de 1/4 CCD é de apenas 50% de 1/3 CCD. O tamanho do CCD é grande e o fluxo luminoso recebido é grande; o tamanho do CCD é pequeno e o fluxo luminoso recebido é pequeno. Portanto, a câmera de visão noturna seleciona 1/2 do CCD, e 1/3 do CCD pode ser testado, mas é absolutamente impossível selecionar 1/4.
C, câmera infravermelha deve ter função de obturador eletrônico automático e controle de ganho automático (AGC)
Por causa dessas funções, o sinal pode ser ajustado para um melhor estado para atender ao efeito de observação.
D, precisa cobrir a ocasião para escolher a câmera CMOS ultra-miniatura
Devido ao seu baixo consumo de energia, alta integração e pequeno tamanho, apenas sensores de imagem CMOS podem ser usados, de modo que ele pode ser transformado em um botão de camisa e uma câmera CMOS do tamanho de um botão. Juntamente com a miniaturização da fonte infravermelha correspondente e a introdução de baterias de alto desempenho, o terceiro olho estará em toda parte. Desta forma, com um par de óculos de visão noturna e um chapéu com uma fonte infravermelha e uma câmera CMOS ultra-miniatura, a noite será branca. Obviamente, isso mudará a face de toda a nossa vida social.
E, combinando a câmera com uma pequena fonte de alimentação regulada
A seleção da fonte de alimentação da câmera deve prestar atenção aos dois pontos a seguir.
1. Selecione a fonte de alimentação regulada. Como o AC220V da rede elétrica é instável, se apenas um transformador com uma corrente alternada de 12V for selecionado e não estiver estabilizado, o circuito na câmera ficará instável, o que tornará a câmera instável e o desempenho necessário não atenderá aos requisitos.
2. É melhor escolher uma pequena fonte de alimentação que seja mais que o dobro da corrente da câmera. Se a corrente da câmera for de 200mA ou 250mA, geralmente é suficiente selecionar 500mA. Se a seleção for muito grande, como 1A para uma câmera, o volume é muito grande e o preço é muito caro; se for muito pequena, a corrente da câmera poderá estar quente (porque o tempo de trabalho contínuo é muito longo) e afetará a confiabilidade e a vida útil.
Em terceiro lugar, a escolha da lente, etc.
A lente da câmera é o principal equipamento da câmera infravermelha. Sua qualidade (indicador) afeta diretamente o efeito de imagem do sistema. Portanto, a adequação da seleção da lente está relacionada à qualidade do sistema e ao custo de engenharia. Portanto, preste atenção aos seguintes pontos ao escolher uma lente:
A, a melhor escolha de lentes infravermelhas
Devido à lente óptica comum, a luz infravermelha refletida de volta para a lente pelo objeto não pode ser efetivamente focada na superfície do alvo CCD, e o efeito de visão noturna infravermelha é bastante reduzido, então é preferível usar a lente infravermelha. Especialmente para câmeras pretas com cores giratórias, é impossível tornar consistentes os planos focais de vigilância diurna e noturna sem usar uma lente infravermelha, para que as imagens diurnas e noturnas não sejam mantidas claras.
B. O tamanho da imagem da lente selecionada é de preferência o mesmo que o tamanho do sensor de imagem na câmera.
O tamanho da lente selecionada deve ser o mesmo que o tamanho do sensor de imagem na câmera. Se o tamanho do sensor de imagem for 1/2 ", o tamanho da imagem da lente deverá ser 1/2".
Quando o tamanho da imagem da lente é maior que o tamanho da superfície fotossensível da câmera, a imagem não será afetada, mas o ângulo de visão real da imagem é menor que o campo de visão nominal da lente, e quando o tamanho da imagem a lente é menor que a da câmera Quando o tamanho é pequeno, ela afeta a imagem, e a imagem é envolvida pelo barril da lente, e os cantos pretos aparecem nos quatro cantos da imagem.
Pode ser visto que para 1/3 "câmeras, 1/3", 1/2 "e 2/3" lentes podem ser selecionadas; para 1/2 "câmeras, 1/2", 2/3 "pode ser selecionado. A lente, mas não a lente 1/3. Como o CCD é como um olho humano, a lente é como óculos de pessoas, os óculos são muito pequeno, os olhos não vão ver as coisas ao redor.
C, o melhor método de instalação de interface de câmera e lente
A interface entre a lente e a câmera é instalada em dois tipos: tipo C e tipo CS. Os dois são os melhores. Se você escolher uma lente do tipo C, precisará adicionar um anel de 5 mm de espessura. Se você se conectar diretamente à câmera da interface CS sem adicionar um anel, a superfície traseira do espelho da lente poderá encostar no vidro protetor da superfície sensível do CCD, o que poderá causar danos à câmera CCD. Isso é particularmente perceptível no uso prático.
D, é melhor escolher uma lente íris automática para se adaptar às grandes mudanças na iluminação diurna e noturna
Devido ao monitoramento diurno e noturno, a iluminação varia muito, por isso, é melhor usar uma lente de íris automática que muda automaticamente de acordo com a iluminação para manter a imagem nítida.
E, a resolução da lente e transmitância deve atender aos requisitos
A resolução da lente de imagem usada deve ser maior que a resolução da câmera, caso contrário, a nitidez necessária não será alcançada. E a transmitância da lente na lente é melhor, isto é, a atenuação da luz é muito pequena.
F, monitorando a distância de mais de 1 km, também precisa usar lente de colimação de expansão de feixe de laser
De acordo com o tamanho e a distância da cena a ser observada, selecione a lente de colimação em expansão do raio laser apropriado para que o raio laser possa iluminar a cena a ser monitorada, para que a luz refletida da cena de monitoramento possa ser recebida pela câmera.
G. Preste atenção à cobertura protetora do vidro da janela com bom desempenho.
Além de selecionar lâmpadas infravermelhas, câmeras e lentes, você também deve prestar atenção às considerações abrangentes de tampas de proteção e fontes de alimentação. Como a capa protetora tem efeito sobre o efeito da lâmpada infravermelha, como a luz infravermelha passando por diferentes mídias, a transmitância e a refletividade são diferentes. Por exemplo, vidro de janela diferente, especialmente vidro revestido com descongelamento automático, tem atenuação diferente da luz infravermelha, portanto, deve-se tomar cuidado para selecionar uma capa protetora com um bom vidro de janela.
Em quarto lugar, a conclusão
Pode ser visto a partir do acima que as três fontes de luz infravermelha têm suas vantagens e desvantagens, mas a fonte de luz infravermelha térmica é basicamente eliminada pelo LED infravermelho e pela fonte de luz LED-Array. Porque o LED-Array também pode ser usado para iluminar completamente a distância de várias centenas de metros de cenas de monitoramento. Quanto à cena de monitoramento de distância ultra longa de 1 km ou mais, é melhor usar uma fonte de luz LD infravermelha. Por causa de seu alto brilho, um LD encabeça muitos LEDs, então a fonte de luz LD infravermelha é pequena e leve, que é a melhor escolha para distâncias ultra longas.
A questão mais importante na seleção de câmeras infravermelhas é o conjunto completo. Além de selecionar a fonte de luz infravermelha, a combinação da câmera, lente, capa protetora, fonte de alimentação, etc. deve ser considerada de forma abrangente. Somente considerando os pontos de seleção mencionados no artigo, podemos obter o efeito com metade do esforço.