Cơ sở vật chất tiên tiến Sản xuất hiệu quảVới nhu cầu giám sát tầm nhìn ban đêm ngày càng tăng trong dự án hệ thống giám sát video an ninh, camera hồng ngoại đã xâm nhập vào thị trường chính của máy ảnh và doanh số bán hàng đang tăng lên từng ngày. Các vấn đề trong ứng dụng công nghệ nhìn đêm hồng ngoại đang dần lộ ra.
Trên thực tế, công nghệ nhìn đêm là một công nghệ quang điện tử cho phép quan sát vào ban đêm bằng các thiết bị hình ảnh quang điện tử. Nó bao gồm tầm nhìn ban đêm ánh sáng yếu và tầm nhìn ban đêm hồng ngoại: công nghệ nhìn đêm ánh sáng yếu là một loại công nghệ nhìn đêm với ống tăng cường hình ảnh, thực sự giúp tăng cường hình ảnh mục tiêu yếu được chiếu sáng bởi ánh sáng ban đêm để quan sát. Công nghệ hình ảnh quang điện. Ở đây chủ yếu nói về công nghệ nhìn đêm hồng ngoại chủ động, đây là một loại công nghệ nhìn đêm thực hiện quan sát bằng cách chủ động chiếu sáng và sử dụng ánh sáng hồng ngoại của nguồn hồng ngoại phản xạ mục tiêu. Thiết bị tương ứng là thiết bị nhìn đêm hồng ngoại hoạt động, và lõi thực tế là camera hồng ngoại.
Sự kết hợp của nguồn ánh sáng hồng ngoại, máy ảnh bao gồm thiết bị hình ảnh quang điện không nhìn trực tiếp CCD hoặc cảm biến hình ảnh CMOS và ống kính cần thiết cho hình ảnh chụp ảnh là ba yếu tố chính chi phối hiệu ứng giám sát ban đêm của camera hồng ngoại.
Đầu tiên, sự lựa chọn của nguồn ánh sáng hồng ngoại
Ánh sáng hồng ngoại là một ánh sáng vô hình có bước sóng lớn hơn 780nm. Nói chung, có ba phương pháp để tạo ra ánh sáng vô hình như vậy.
1. Trực tiếp sử dụng ánh sáng hồng ngoại từ đèn sợi đốt hoặc xenon. Nghĩa là, bộ lọc ánh sáng nhìn thấy được lắp đặt trên hai đèn để lọc ánh sáng khả kiến và chỉ có các tia hồng ngoại vô hình được phát ra;
2. Sử dụng đèn LED phát sáng hồng ngoại hoặc mảng LED để tạo ra ánh sáng hồng ngoại. Các thiết bị như vậy tạo ra ánh sáng hồng ngoại bằng cách tái hợp các electron và lỗ trống trong chất bán dẫn gallium arsenide (GaAs);
3. Sử dụng diode laser hồng ngoại LD, cũng có thể được sử dụng làm nguồn sáng hồng ngoại. Tuy nhiên, cần phải kích thích hoặc bơm các electron ở trạng thái năng lượng thấp hơn sang trạng thái năng lượng cao hơn và duy trì ánh sáng hồng ngoại bức xạ kích thích bằng cách đảo ngược một lượng lớn phân bố hạt và cộng hưởng.
Loại nguồn sáng đầu tiên là nguồn sáng hồng ngoại nhiệt, và ưu điểm lớn nhất của nó là có thể tạo thành công suất tương đối lớn và góc chiếu xạ lớn, do đó khoảng cách chiếu xạ dài. Thiếu sót lớn nhất là nó chứa các thành phần ánh sáng nhìn thấy được, nghĩa là có bão đỏ và tuổi thọ ngắn. Nếu bạn làm việc 10 giờ mỗi ngày, 5000 giờ chỉ có thể được sử dụng trong hơn một năm. Nếu bạn xem xét tản nhiệt không đủ, tuổi thọ ngắn. Để cải thiện tuổi thọ của đèn hồng ngoại bức xạ nhiệt, cũng phải sử dụng mạch công tắc điều khiển ánh sáng để giảm thời gian làm việc. Ngoài ra, một mạch chuyển đổi độ trễ đã được thêm vào để ngăn chặn nhiễu ánh sáng xung quanh.
Thứ hai là một đèn hồng ngoại bao gồm một dãy đèn LED gallium arsenide bán dẫn, đặc biệt là một chip LEDArray phát sáng tích hợp kiểu mảng hiện đang được phát triển bằng công nghệ mới. LED-Array của nó có công suất quang học là 800 mw-1000 mw, đã trở thành sự thay thế cho các đèn LED thông thường. LED-Array có góc nửa công suất 10-120 ° (góc thay đổi).
Vì LED-Array là một đèn LED tích hợp cao và kích thước chỉ bằng một đồng xu, nên nó có thể chiếu sáng đồng đều toàn bộ không gian trong nhà, với tuổi thọ 50.000 giờ. Ban đầu nó được sử dụng trong máy bay hàng không. Trong những năm gần đây, do sự phát triển của thị trường giám sát ban đêm dân sự, LED-Array đã dần chuyển sang thị trường dân sự, trở thành một lựa chọn lý tưởng để giám sát ban đêm chất lượng cao.
Mặc dù đèn LED hồng ngoại và đèn LED đã loại bỏ các nguồn ánh sáng hồng ngoại nhiệt, các nguồn ánh sáng LD hồng ngoại phải được chọn để theo dõi các cảnh siêu xa hơn 1 km. Bởi vì laser bán dẫn có độ sáng cao hơn và định hướng tốt hơn so với đèn LED.
Nói chung, hãy chú ý đến các điểm sau khi chọn nguồn hồng ngoại.
A, lựa chọn khoảng cách ánh sáng hồng ngoại nên để lại lề
Khi chọn đèn hồng ngoại, đặc biệt chú ý đến sự khác biệt giữa khoảng cách danh nghĩa và khoảng cách chiếu xạ thực tế. Do một số nhà sản xuất có khoảng cách nhìn thấy lớn trên danh nghĩa, nên cần phải thử nghiệm thực tế khi chọn khoảng cách chiếu xạ của đèn hồng ngoại và cần có đủ lề để làm cho độ chiếu sáng của cảnh quan sát được đáng tin cậy.
B. Nên chọn nguồn của dòng ổn định.
Bởi vì đèn LED là một thiết bị điều khiển dòng điện, độ chói và công suất của nó tỷ lệ thuận với dòng điện, không phải điện áp. Do đó, để giữ cho cường độ sáng không đổi, cần phải sử dụng nguồn sáng được điều khiển bởi một nguồn ổn định.
C, để chọn một nguồn nhiệt tốt
Do ống phát sáng có vấn đề sinh nhiệt và tản nhiệt, đặc biệt là nguồn sáng có khoảng cách công suất lớn nên cần chọn nguồn sáng có khả năng tản nhiệt tốt để đảm bảo hoạt động ổn định và đáng tin cậy.
D. Để sử dụng nguồn ánh sáng hồng ngoại có mạch cấp nguồn của mạch điều khiển công tắc điều khiển ánh sáng và tách ra khỏi bảng đèn
Do mạch cấp nguồn của đèn hồng ngoại không tách rời khỏi tấm đèn, nhiệt sinh ra từ hoạt động của ống phát sáng ảnh hưởng đến hiệu suất của thành phần của mạch cấp điện, do đó gây ra sự chiếu sáng của đèn phát sáng ống không ổn định. Với mạch của công tắc điều khiển ánh sáng, đèn hồng ngoại có thể được chế tạo. Đèn tắt vào ban ngày và mở vào ban đêm.
E, để chọn đèn hồng ngoại theo khoảng cách giám sát
Bởi vì đèn LED hồng ngoại có thể được gắn trên ống kính, nó có thể được sử dụng với camera hồng ngoại hoặc trực tiếp trên vỏ bao quanh máy ảnh và giao diện ống kính. Rõ ràng, hai cụm này có ít đèn LED hồng ngoại hơn và khoảng cách chúng được chiếu sáng chắc chắn không xa bằng một đèn LED hồng ngoại riêng biệt. Nói chung, hơn 50m, tốt hơn là sử dụng đèn hồng ngoại riêng và LD khác được sử dụng để chiếu sáng tầm nhìn ban đêm của cảnh quan với khoảng cách hơn 1km, nhưng chùm sáng của LD mỏng và mạnh, vì vậy rằng chùm tia hồng ngoại chiếu sáng một phạm vi cảnh nhất định, sử dụng Cũng cần phải mở rộng chùm tia qua một thấu kính giãn nở chùm.
Thứ hai, sự lựa chọn của máy ảnh
Hiện tại, thiết bị cảm quang của máy ảnh có hai loại CMOS và CCD. Giống như CCD, chip cảm biến hình ảnh CMOS cũng phản ứng với sóng ánh sáng hồng ngoại, nhưng nó nhạy hơn nhiều so với chip cảm biến hình ảnh CCD trong phạm vi 890-980nm và độ dốc suy giảm chậm hơn khi bước sóng tăng. Với sự phát triển nhanh chóng của chip hình ảnh CMOS, tín hiệu nhiễu đã giảm hơn nữa và máy ảnh CMOS cấp sao cũng đã có sẵn. Do đó, nó không nhất thiết giới hạn trong việc lựa chọn máy ảnh CCD và có thể được sử dụng đầy đủ để chọn lợi thế tương ứng của chúng. Nói chung, các điểm lựa chọn của camera hồng ngoại như sau.
A, nên chọn máy ảnh chiếu sáng thấp, yêu cầu chiếu sáng của nó thường là ≤ 0,02Lux
Một số nhà sản xuất máy ảnh hoặc nhà cung cấp báo cáo sai sự chiếu sáng tối thiểu, do đó khoảng cách hiệu quả của tầm nhìn ban đêm giảm đi rất nhiều, vì vậy tốt nhất nên thử nghiệm cụ thể.
Máy ảnh nhạy sáng và sao có thể hoạt động trong điều kiện rất tối, nhưng một số khu vực có hệ số phản xạ nhỏ vẫn chưa có, chẳng hạn như sa mạc, khu vực màu xanh lá cây và khu vực rừng. Trong trường hợp này, cần có máy ảnh tầm nhìn ban đêm ở mức độ ánh sáng thấp được ghép trực tiếp bằng bảng sợi và hình nón bằng bộ tăng cường hình ảnh hiệu suất cao và cần có một bộ cảm biến đen trắng CCIR. Tóm lại, độ chiếu sáng càng thấp thì càng tốt. Bởi vì nó không được tiêu chuẩn hóa hiện nay, không thể tin rằng sự chiếu sáng tối thiểu của nhà máy là danh nghĩa. Nó là tốt hơn để kiểm tra trong điều kiện thực tế. Nói chung, yêu cầu chiếu sáng thường là ≤ 0,02 Lux.
B. Kích thước của cảm biến hình ảnh camera hồng ngoại được chọn càng lớn càng tốt.
Bởi vì 1/4 CCD không thể được sử dụng cho khoảng cách hiệu quả của tầm nhìn ban đêm hồng ngoại trên 15m, vì thông lượng phát sáng của 1/4 CCD chỉ bằng 50% của 1/3 CCD. Kích thước của CCD lớn và quang thông nhận được lớn; kích thước CCD nhỏ và quang thông nhận được nhỏ. Do đó, camera quan sát ban đêm chọn 1/2 của CCD và 1/3 của CCD có thể được kiểm tra, nhưng hoàn toàn không thể chọn 1/4.
C, camera hồng ngoại nên có màn trập điện tử tự động và chức năng điều khiển khuếch đại tự động (AGC)
Do các chức năng này, tín hiệu có thể được điều chỉnh ở trạng thái tốt hơn để đáp ứng hiệu ứng quan sát.
D, cần phải nhân dịp này để chọn máy ảnh siêu thu nhỏ CMOS
Do mức tiêu thụ điện năng thấp, tích hợp cao và kích thước nhỏ, chỉ có thể sử dụng cảm biến hình ảnh CMOS, do đó, nó có thể được chế tạo thành nút áo sơ mi và máy ảnh CMOS có kích thước nút phù hợp. Cùng với việc thu nhỏ nguồn hồng ngoại tương ứng và giới thiệu pin hiệu suất cao, con mắt thứ ba sẽ có mặt ở khắp mọi nơi. Bằng cách này, với một cặp kính nhìn ban đêm và một chiếc mũ có nguồn hồng ngoại và máy ảnh siêu nhỏ CMOS, đêm sẽ có màu trắng. Rõ ràng, điều này sẽ thay đổi bộ mặt của toàn bộ đời sống xã hội của chúng ta.
E, kết hợp máy ảnh với nguồn điện quy định nhỏ
Việc lựa chọn nguồn cung cấp năng lượng của máy ảnh nên chú ý đến hai điểm sau.
1. Chọn nguồn điện quy định. Do AC220V của nguồn điện không ổn định, nếu chỉ chọn máy biến áp có dòng điện xoay chiều 12 V và không ổn định, mạch trong máy ảnh sẽ không ổn định, điều này sẽ khiến máy ảnh không ổn định và hiệu suất cần thiết sẽ không đáp ứng yêu cầu.
2. Tốt hơn là chọn một nguồn cung cấp năng lượng nhỏ hơn gấp đôi dòng điện của máy ảnh. Nếu dòng điện của máy ảnh là 200mA hoặc 250mA, thường là đủ để chọn 500mA. Nếu lựa chọn quá lớn, chẳng hạn như 1A cho máy ảnh, âm lượng quá lớn và giá quá đắt; nếu quá nhỏ, dòng điện của máy ảnh có thể nóng (vì thời gian làm việc liên tục quá dài) và ảnh hưởng đến độ tin cậy và tuổi thọ làm việc.
Thứ ba, sự lựa chọn của ống kính, vv
Ống kính máy ảnh là thiết bị chính của camera hồng ngoại. Chất lượng của nó (chỉ số) ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu ứng hình ảnh của hệ thống. Do đó, việc lựa chọn ống kính có phù hợp hay không có liên quan đến chất lượng hệ thống và chi phí kỹ thuật. Do đó, hãy chú ý đến những điểm sau khi chọn ống kính:
A, sự lựa chọn tốt nhất của ống kính hồng ngoại
Do ống kính quang học thông thường, ánh sáng hồng ngoại phản xạ lại đối với ống kính của đối tượng không thể tập trung hiệu quả vào bề mặt mục tiêu của CCD và hiệu ứng nhìn đêm hồng ngoại bị giảm đáng kể, vì vậy nên sử dụng ống kính hồng ngoại. Đặc biệt đối với máy ảnh đen chuyển màu, không thể làm cho các mặt phẳng tiêu cự giám sát ban đêm nhất quán mà không sử dụng ống kính hồng ngoại, do đó không thể xóa được hình ảnh ngày và đêm.
B. Kích thước hình ảnh của ống kính được chọn tốt nhất là bằng kích thước của cảm biến hình ảnh trong máy ảnh.
Kích thước của ống kính được chọn phải giống với kích thước của cảm biến hình ảnh trong máy ảnh. Nếu kích thước của cảm biến hình ảnh là 1/2 ", kích thước hình ảnh của ống kính phải là 1/2".
Khi kích thước hình ảnh của ống kính lớn hơn kích thước bề mặt nhạy sáng của máy ảnh, hình ảnh sẽ không bị ảnh hưởng, nhưng góc nhìn hình ảnh thực tế nhỏ hơn trường nhìn danh nghĩa của ống kính và khi kích thước hình ảnh của ống kính nhỏ hơn so với máy ảnh Khi kích thước nhỏ, nó sẽ ảnh hưởng đến hình ảnh và hình ảnh được bao quanh bởi ống kính và các góc đen xuất hiện ở bốn góc của hình ảnh.
Có thể thấy rằng đối với máy ảnh 1/3 ", có thể chọn ống kính 1/3", 1/2 "và 2/3"; cho các máy ảnh 1/2 ", 1/2", 2/3 "có thể được chọn. Ống kính, nhưng không phải là ống kính 1/3. Bởi vì CCD giống như mắt người, ống kính giống như kính của mọi người, kính là quá nhỏ, mắt sẽ không nhìn thấy những thứ xung quanh.
C, phương pháp cài đặt giao diện máy ảnh và ống kính tốt nhất
Giao diện giữa ống kính và máy ảnh được cài đặt theo hai loại: loại C và loại CS. Hai là tốt nhất. Nếu bạn chọn ống kính loại C, bạn cần thêm vòng dày 5 mm. Nếu bạn kết nối trực tiếp với camera giao diện CS mà không cần thêm vòng, bề mặt gương phía sau của ống kính có thể chạm vào kính bảo vệ của bề mặt nhạy cảm của CCD, điều này có thể làm hỏng camera CCD. Điều này đặc biệt đáng chú ý trong sử dụng thực tế.
D, tốt nhất là chọn một ống kính iris tự động để thích ứng với những thay đổi lớn trong chiếu sáng cả ngày lẫn đêm
Do theo dõi ngày và đêm, độ chiếu sáng rất khác nhau, vì vậy tốt nhất nên sử dụng ống kính iris tự động tự động thay đổi theo độ rọi để giữ cho hình ảnh rõ nét.
E, độ phân giải và độ truyền của ống kính phải đáp ứng các yêu cầu
Độ phân giải của ống kính hình ảnh được sử dụng phải lớn hơn độ phân giải của máy ảnh, nếu không độ sắc nét cần thiết sẽ không đạt được. Và độ truyền qua của thấu kính trong thấu kính tốt hơn, nghĩa là độ suy giảm của ánh sáng rất nhỏ.
F, khoảng cách giám sát hơn 1 km, cũng cần sử dụng ống kính đối chiếu mở rộng chùm tia laser
Theo kích thước và khoảng cách của cảnh cần quan sát, chọn ống kính đối chiếu mở rộng chùm tia laser thích hợp để tia laser có thể chiếu sáng cảnh cần theo dõi, để có thể nhận được ánh sáng phản xạ của cảnh giám sát.
G. Hãy chú ý đến nắp bảo vệ của kính cửa sổ với hiệu suất tốt.
Ngoài việc chọn đèn hồng ngoại, máy ảnh và ống kính, bạn cũng nên chú ý đến những cân nhắc toàn diện về vỏ bảo vệ và nguồn điện. Bởi vì vỏ bảo vệ có ảnh hưởng đến hiệu ứng của đèn hồng ngoại, chẳng hạn như ánh sáng hồng ngoại truyền qua các phương tiện khác nhau, độ truyền qua và độ phản xạ là khác nhau. Ví dụ, kính cửa sổ khác nhau, đặc biệt là kính rã đông tự động, có độ suy giảm ánh sáng hồng ngoại khác nhau, vì vậy cần chú ý chọn một tấm bảo vệ có kính cửa sổ tốt.
Thứ tư, kết luận
Có thể thấy từ trên, ba nguồn ánh sáng hồng ngoại có những ưu điểm và nhược điểm, nhưng nguồn ánh sáng hồng ngoại nhiệt về cơ bản được loại bỏ bằng đèn LED hồng ngoại và nguồn sáng LED-Array. Bởi vì LED-Array cũng có thể được sử dụng để chiếu sáng đầy đủ khoảng cách của vài trăm mét cảnh quan sát. Đối với cảnh giám sát khoảng cách siêu dài từ 1km trở lên, tốt hơn là sử dụng nguồn sáng LD hồng ngoại. Do độ sáng cao, LD bật nhiều đèn LED, nên nguồn sáng hồng ngoại LD nhỏ và nhẹ, là lựa chọn tốt nhất cho khoảng cách siêu dài.
Vấn đề quan trọng nhất trong việc lựa chọn camera hồng ngoại là bộ hoàn chỉnh. Ngoài việc chọn nguồn ánh sáng hồng ngoại, sự phù hợp của máy ảnh, ống kính, vỏ bảo vệ, nguồn điện, v.v ... cần được xem xét toàn diện. Chỉ bằng cách xem xét các điểm lựa chọn được đề cập trong bài viết, chúng ta có thể có được hiệu quả với một nửa nỗ lực.