浅谈红外夜视设备的发展趋势 - 安防知识网

在电视监控系统工程中，过去由于红外夜视系统的成本和技术难度较高，只有在海防、金库、博物馆、文献库等重要部门使用。近年来，随着安防行业的技术发展和市场渗透及人们对于夜间防盗的要求，夜视技术在一般监控系统中的使用率逐渐提升。

夜视技术是借助于光电成像器件实现夜间观察的一种光电技术。夜视技术包括微光夜视和红外夜视两方面。微光夜视技术又称像增强技术，是通过带像增强管的夜视镜，对夜间光照亮的微弱目标像进行增强，以供观察的光电成像技术。微光夜视仪，是目前国外生产量和装备量最大和用途最广的夜视器材，可分为直接观察（如夜视观察仪、武器瞄准具、夜间驾驶仪、夜视眼镜）和间接观察（如微光电视）两种。

红外夜视技术分为主动红外夜视技术和被动红外夜视技术。主动红外夜视技术是通过主动照射并利用目标反射红外源的红外光来实施观察的夜视技术，对应装备为主动红外夜视仪。被动红外夜视技术是借助于目标自身发射的红外辐射来实现观察的红外技术，它根据目标与背景或目标各部分之间的温差或热辐射差来发现目标。其装备为热像仪。热成像仪具有不同于其它夜视仪的独特优点，如可在雾、雨、雪的天气下工作，作用距离远，能识别伪装和抗干扰等，已成国外夜视装备的发展重点，并将在一定程度上取代微光夜视仪。

监控领域的夜视系统主要采用主动红外夜视技术，其主要产品为红外灯和日夜转换摄像机。

红外灯的原理及其特性
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。通常人们将红外光划分为近、中、远红外三部分。近红外指波长为0.75～3.0微米；中红外指波长为3.0～20微米；远红外则指波长为20～1000微米。红外灯有不同的功率及715、830nM两种波长，波长的不同决定了红外灯照明距离和效果：
1．715nM的红外灯由于其照明距离远，效果好，但是会产生红暴情况（现在家用数码相机的补光用的就是这种红外灯）；
2．使用830nM的红外灯基本没有红暴现象或是红暴很少，但在实际应用中应选用低照度摄像机。

红外灯的最大照明范围取决于天气条件、物体的反光率和周围的光照水平，红外聚光灯最远的投射范围基本如下：
500W=150至200米
300W=80至120米
50W =15至30米
30W =5至15米
（该数值为基本数值，并非绝对）[nextpage]

目前监控领域中使用的红外灯主要为半导体固体发光（红外发光二极管）红外灯。红外发光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点（采用940～950nm波长红外管）或仅有微弱红暴（红爆点为有可见红光）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。

LED红外灯因为其成本造价低，成为目前使用最多的红外产品，其缺点为照射距离近（单个LED的光学输出为5mw-15mw）、角度小（7至12度）光线分布不均体积大等。其使用寿命一般为6000小时。

3．LED-Array阵列集成技术：LED-Array由美国Pacific Cybervision公司开发生产，其一个LED-Array的光学输出达到了800mw-1000mw为普通LED的换代产品，LED-Array的发光半功率角为10-120°（可变角）。在室内可均匀照亮全部空间，由于LED-Array为高度集成的LED，而体积只有一个一分钱硬币的大小，LED-Array的寿命为50,000个小时。其最初运用在航空飞机上面。近年来，由于民用夜间监控市场的发展，LED-Array正逐步走向民用市场，成为高质量夜间监控的理想选择。

感红外摄像机的选择
CCD图像传感器具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，利用此特性，可以在夜间无可见光照明的情况下，用辅助红外光源照明也可使CCD图像传感器清晰地成像。而普通彩色摄像机为了能传输彩色信号，从CCD器件的输出信号中分离出绿蓝红三种基色视频信号，然后合成彩色电视信号，其感光光谱只在可见光区域。

在实际工程应用中，我们发现黑白摄像机比彩色摄像机具有更高的灵敏度，可以在较暗的环境里获得不错的图像，特别在有红外光源配合使用时更是可以做到0LUX（可见光）。因此在使用红外灯时我们应选用黑白摄像机或是日夜两用摄像机（即彩转黑摄像机），同时对摄像机的照度要求一般为0.02Lux. 并且有自动电子快门功能，AGC自动增益控制功能，镜头有自动光圈，以适应昼夜照度很大的变化。

在使用红外夜视设备时，除了考虑选择红外灯和摄像机外，也需要对电视监控系统前端设备的电源供应作统一考虑设计。红外灯的电源供应，考虑到红外管的工作电流对供电电压十分敏感，而电缆长度不同对直流电压衰减不同。在多个红外灯距控制室的距离相差较大时，采用DC12V集中供电可能使距控制室近的红外灯供电电压高，距控制室远的红外灯供电电压低。加之电源电压调整上的偏差，可能造成电压过高的红外灯寿命缩短甚至烧坏，电压低的红外灯发射功率不足。因此尽可能采用AC220V供电或配一对一的直流稳压电源，这种直流稳压电源有的在电网电压波动在AC100V-245V时输出直流电压都是稳定的，保证红外灯红外辐射功率都是稳定可靠的。

随着红外夜视系统的迅速发展，红外灯的技术和工艺也在不断地改进和发展，如何选择一个好的夜视设备，需要安装设计人员对工程实际情况进行详细的考量，因地制宜地选择最适合的设备。