安防设备工作原理

监控设备与工作原理第一章

安防监控设备第一节

摄像机一、工作原理

在闭路监控系统中，摄像机又称摄像头或CCD（Charge

Coupled

Device）即电荷耦合器件。严格来说，摄像机是摄像头和镜头总称，而实际上，摄像头与镜头大部分是分开购置，用户依照目标物体大小和摄像头与物体距离，经过计算得到镜头焦距，所以每个用户需要镜头都是依据实际情况而定，不要认为摄像机（头）上已经有镜头。

摄像头主要传感部件是CCD，它具备灵敏度高、畸变小、寿命长、抗震动、抗磁场、体积小、无残影等特点，CCD是电耦合器件（Charge

Couple

Device）简称，它能够将光线变为电荷并可将电荷储存及转移，也可将储存之电荷取出使电压发生改变，所以是理想摄像元件。是代替摄像管传感器新型器件。

CCD工作原理是：被摄物体反射光线，传输到镜头，经镜头聚焦到CCD芯片上，CCD依照光强弱积聚对应电荷，经周期性放电，产生表示一幅幅画面电信号，经过滤波、放大处理，经过摄像头输出端子输出一个标准复合视频信号。这个标准视频信号同家用录像机、VCD机、家用摄像机视频输出是一样，所以也能够录像或接到电视机上观看。二、CCD分类

CCD摄像机选择和分类

CCD芯片就像人视网膜，是摄像头关键。现在我国尚无能力制造，市场上大部分摄像头采取是日本SONY、SHARP、松下、LG等企业生产芯片，现在韩国也有能力生产，但质量就要稍逊一筹。

因为芯片生产时采取不一样等级，各厂家取得路径不一样等原因，造成CCD采集效果也大不相同。在购置时，能够采取以下方法检测：接通电源，连接视频电缆到监视器，关闭镜头光圈，看图像全黑时是否有亮点，屏幕上雪花大不大，这些是检测CCD芯片最简单直接方法，而且不需要其它专用仪器。然后能够打开光圈，看一个静物，假如是彩色摄像头，最好摄取一个色彩鲜艳物体，查看监视器上图像是否偏色，扭曲，色彩或灰度是否平滑。好CCD能够很好还原景物色彩，使物体看起来清楚自然；而残次品图像就会有偏色现象，即使面对一张白纸，图像也会显示蓝色或红色。个别CCD因为生产车间灰尘，CCD靶面上会有杂质，在通常情况下，杂质不会影响图像，但在弱光或显微摄像时，细小灰尘也会造成不良后果，假如用于这类工作，一定要仔细挑选。

１、依成像色彩划分

彩色摄像机：适适用于景物细部分辨，如分辨衣着或景物颜色。

黑白摄像机：适适用于光线不充分地域及夜间无法安装照明设备地域，在仅监视景物位置或移动时，可选取黑白摄像机。２、依分辨率灵敏度等划分

影像像素在38万以下为通常型，其中尤以25万像素（512*492）、分辨率为400线产品最普遍。

影像像素在38万以上高分辨率型。３、按CCD靶面大小划分

CCD芯片已经开发出多个尺寸：

现在采取芯片大多数为1/3"和1/4"。在购置摄像头时，尤其是对摄像角度有比较严格要求时候，CCD靶面大小，CCD与镜头配合情况将直接影响视场角大小和图像清楚度。1英寸--靶面尺寸为宽12.7mm*高9.6mm，对角线16mm。

2/3英寸--靶面尺寸为宽8.8mm*高6.6mm，对角线11mm。

1/2英寸--靶面尺寸为宽6.4mm*高4.8mm，对角线8mm。

1/3英寸--靶面尺寸为宽4.8mm*高3.6mm，对角线6mm。

1/4英寸--靶面尺寸为宽3.2mm*高2.4mm，对角线4mm。

４、按扫描制式划分

PAL制、NTSC制。

中国采取隔行扫描（PAL）制式（黑白为CCIR），标准为625行，50场，只有医疗或其它专业领域才用到一些非标准制式。另外，日本为NTSC制式，525行，60场（黑白为EIA）。

５、依供电电源划分

110v（NTSC制式多属这类），

220VAC，

24VAC。12VDC或9VDC（微型摄像机多属这类）。

６、按同时方式划分

内同时：用摄像机内同时信号发生电路产生同时信号来完成操作。

外同时：使用一个外同时信号发生器，将同时信号送入摄像机外同时输入端。

功率同时（线性锁定，line

lock）：用摄像机AC电源完成垂直推进同时。

外VD同时：将摄像机信号电缆上VD同时脉冲输入完成外VD同时。

多台摄像机外同时：对多台摄像机固定外同时，使每一台摄像机能够在一样条件下作业，因各摄像机同时，这么即使其中一台摄像机转换到其余景物，同时摄像机画面亦不会失真。

7、按照度划分，CCD又分为：

普通型

正常工作所需照度1~3LUX

月光型

正常工作所需照度0.1LUX左右

星光型

正常工作所需照度0.01LUX以下

红外型

采取红外灯照明，在没有光线情况下也能够成像

8、按外观分：有机板型、针孔型、半球型。三、技术指标CCD彩色摄像机主要技术指标

（１）CCD尺寸，亦即摄像机靶面。原多为1/2英寸，现在1/3英寸已普及化，1/4英寸和1/5英寸也已商品化。

（２）CCD像素，是CCD主要性能指标，它决定了显示图像清楚程度，分辨率越高，图像细节表现越好。CCD是由面阵感光元素组成，每一个元素称为像素，像素越多，图像越清楚。现在市场上大多以25万和38万像素为划界，38万像素以上者为高清楚度摄像机。

（３）水平分辨率。彩色摄像机经典分辨率是在320到500电视线之间，主要有330线、380线、420线、460线、500线等不一样档次。

分辨率是用电视线（简称线TV

LINES）来表示，彩色摄像头分辨率在330~500线之间。分辨率与CCD和镜头关于，还与摄像头电路通道频带宽度直接相关，通常规律是1MHz频带宽度相当于清楚度为80线。

频带越宽，图像越清楚，线数值相对越大。（４）最小照度，也称为灵敏度。是CCD对环境光线敏感程度，或者说是CCD正常成像时所需要最暗光线。照度单位是勒克斯（LUX），数值越小，表示需要光线越少，摄像头也越灵敏。月光级和星光级等高增感度摄像机可工作在很暗条件，2~3lux属通常照度，现在也有低于1lux普通摄像机问世。

（５）扫描制式。有PAL制和NTSC制之分。

（６）摄像机电源。交流有220V、110V、24V，直流为12V

或9V。

（７）信噪比。经典值为46db，若为50db，则图像有少许噪声，但图像质量良好；若为60db，则图像质量优良，不出现噪声。

（８）视频输出。多为1Vp-p、75Ω，均采取BNC接头。

（９）镜头安装方式。有C和CS方式，二者间不一样之处于于感光距离不一样。

四、可调整功效1.

CCD彩色摄像机可调整功效

（１）同时方式选择

A、对单台摄像机而言，主要同时方式有以下三种：

内同时--利用摄像机内部晶体振荡电路产生同时信号来完成操作。

外同时--利用一个外同时信号发生器产生同时信号送到摄像机外同时输入端来实现同时。

电源同时--也称之为线性锁定或行锁定，是利用摄像机交流电源来完成垂直推进同时，即摄像机和电源零线同时。B、对于多摄像机系统，希望全部视频输入信号是垂直同时，这么在变换摄像机输出时，不会造成画面失真，不过因为多摄像机系统中各台摄像机供电可能取自三相电源中不一样相位，甚至整个系统与交流电源不一样时，此时可采取方法有：

均采取同一个外同时信号发生器产生同时信号送入各台摄像机外同时输入端来调整同时。

调整各台摄像机"相位调整"电位器，因摄像机在出厂时，其垂直同时是与交流电上升沿正过零点同相，故使用相位延迟电路可使每台摄像机有不一样相移，从而取得适宜垂直同时，相位调整范围0~360度。

（２）自动增益控制

全部摄像机都有一个未来自CCD信号放大到能够使用水准视频放大器，其放大量即增益，等效于有较高灵敏度，可使其在微光下灵敏，然而在亮光照环境中放大器将过载，使视频信号畸变。为此，需利用摄像机自动增益控制（AGC）电路去探测视频信号电平，适时地开关AGC，从而使摄像机能够在较大光照范围内工作，此即动态范围，即在低照度时自动增加摄像机灵敏度，从而提升图像信号强度来取得清楚图像。

（３）背景光赔偿

通常，摄像机AGC工作点是经过对整个视场内容作平均来确定，但假如视场中包含一个很亮背景区域和一个很暗前景目标，则此时确定AGC工作点有可能对于前景目标是不够适宜，背景光赔偿有可能改进前景目标显示情况。

当背景光赔偿为开启时，摄像机仅对整个视场一个子区域求平均来确定其AGC工作点，此时假如前景目标位于该子区域内时，则前景目标可视性有望改进。

（４）电子快门

在CCD摄像机内，是用光学电控影像表面电荷积累时间来操纵快门。电子快门控制摄像机CCD累积时间，当电子快门关闭时，对NTSC摄像机，其CCD累积时间为1/60秒；对于PAL摄像机，则为1/50秒。当摄像机电子快门打开时，对于NTSC摄像机，其电子快门以261步覆盖从1/60秒到1/10000秒范围；对于PAL型摄像机，其电子快门则以311步覆盖从1/50秒到1/10000秒范围。当电子快门速度增加时，在每个视频场允许时间内，聚焦在CCD上光降低，结果将降低摄像机灵敏度，然而，较高快门速度对于观察运动图像会产生一个"停顿动作"效应，这将大大地增加摄像机动态分辨率。

（５）白平衡

白平衡只用于彩色摄像机，其用途是实现摄像机图像能精准反应景物情况，有手动白平衡和自动白平衡两种方式。

A、自动白平衡

连续方式--此时白平衡设置将伴随景物色彩温度改变而连续地调整，范围为2800~6000K。这种方式对于景物色彩温度在拍摄期间不停改变场所是最适宜，使色彩表现自然，但对于景物中极少甚至没有白色时，连续白平衡不能产生最好彩色效果。

按钮方式--先将摄像机对准诸如白墙、白纸等白色目标，然后将自动方式开关从手动拨到设置位置，保留在该位置几秒钟或者至图像展现白色为止，在白平衡被执行后，将自动方式开关拨回手动位置以锁定该白平衡设置，此时白平衡设置将保持在摄像机存放器中，直至再次执行被改变为止，其范围为2300~10000K，在此期间，即使摄像机断电也不会丢失该设置。以按钮方式设置白平衡最为精准和可靠，适适用于大部分应用场所。B、手动白平衡

开手动白平衡将关闭自动白平衡，此时改变图像红色或兰色情况有多达107个等级供调整，如增加或降低红色各一个等级、增加或降低兰色各一个等级。除次之外，有摄像机还有将白平衡固定在3200K（白炽灯水平）和5500K（日光水平）等档次命令。

（６）色彩调整

对于大多数应用而言，是不需要对摄像机作色彩调整，如需调整则需细心调整以免影响其余色彩，可调色彩方式有：

红色-黄色色彩增加，此时将红色向洋红色移动一步。

红色-黄色色彩降低，此时将红色向黄色移动一步。

兰色-黄色色彩增加，此时将兰色向青兰色移动一步。

兰色-黄色色彩降低，此时将兰色向洋红色移动一步。

2.

数字化式调整控制方法

新型摄像机对前述各项可选参数调整采取数字式调整控制，此时无须手动调整电位计而是采取辅助控制码，而且这些调整参数被储存在数字记忆单元中，增加了稳定性和可靠性。

DSP摄像机

在模拟制式基础上引入部分数字化处理技术，称为数字信号处理（DSP，DIGITAL

SIGNAL

PROCESSOR）摄像机。该种摄像机具备以下优点：

１、因为采取了数字检测和数字运算技术而具备智能化背景光赔偿功效。常规摄像机要求被摄景物置于画面中央并要占据较大面积方能有很好背景光赔偿，不然过亮背景光可能会降低图像中心透明度。而DSP摄像机是将一个画面划分成48个小处理区域来有效地检测目标，这么即使是很小、很薄或不在画面中心区域景物均能清楚地展现。２、因为DSP技术而能自动跟踪白平衡，即能够在任何条件检测和跟踪"白色"，并以数字运算处理功效来再现原始色彩。传统摄像机因系对画面上全部色彩作平均处理，这么假如彩色物体在画面上占据很大面积，那么彩色重现将不平衡，也就是不能重现原始色彩。DSP摄像机是将一个画面分成48个小处理区域，这么就能够有效地检测白色，即使画面上只有很小一块白色，该摄像机也能跟踪它从而再现出原始色彩。

在拍摄网格状物体时，可将由摄像机彩色噪声引发图像混叠减至最少。五、摄像机选择和主要参数

摄像机镜头是视频监视系统最关键设备，它质量（指标）优劣直接影响摄像机整机指标，所以，摄像机镜头选择是否恰当既关系到系统质量，又关系到工程造价。

镜头相当于人眼晶状体，假如没有晶状体，人眼看不到任何物体；假如没有镜头，那么摄像头所输出图像就是白茫茫一片，没有清楚图像输出，这与我们家用摄像机和摄影机原理是一致。

当人眼肌肉无法将晶状体拉伸至正常位置时，也就是人们常说近视眼，眼前景物就变得含糊不清；摄像头与镜头配合也有类似现象，当图像变得不清楚时，能够调整摄像头后焦点，改变CCD芯片与镜头基准面距离（相当于调整人眼晶状体位置），能够将含糊图像变得清楚。

由此可见，镜头在闭路监控系统中作用是非常主要。工程设计人员和施工人员都要经常与镜头打交道：设计人员要依照物距、成像大小计算镜头焦距，施工人员经常进行现场调试，其中一部分就是把镜头调整到最好状态。１、

镜头分类

按外形功效分

按尺寸大小分

按光圈分

按变焦类型分

按焦距长矩分

球面镜头

1”

25mm

自动光圈

电动变焦

长焦距镜头

非球面镜头

1/2”

3mm

手动光圈

手动变焦

标准镜头

针孔镜头

1/3”

8.5mm

固定光圈

固定焦距

广角镜头

鱼眼镜头

2/3”

17mm

（１）以镜头安装分类

全部摄象机镜头均是螺纹口，ＣＣＤ摄象机镜头安装有两种工业标准，即Ｃ安装座和ＣＳ安装座。二者螺纹部分相同，但二者从镜头到感光表面距离不一样。

Ｃ安装座：从镜头安装基准面到焦点距离是17.526mm。

ＣＳ安装座：特种Ｃ安装，此时应将摄象机前部垫圈取下再安装镜头。其镜头安装基准面到焦点距离是12.5mm。假如要将一个Ｃ安装座镜头安装到一个ＣＳ安装座摄象机上时，则需要使用镜头转换器。

（２）以摄象机镜头规格分类

摄象机镜头规格应视摄象机ＣＣＤ尺寸而定，二者应相对应。即

摄象机ＣＣＤ靶面大小为１／２英寸时，镜头应选１／２英寸。

摄象机ＣＣＤ靶面大小为１／３英寸时，镜头应选１／３英寸。

摄象机ＣＣＤ靶面大小为１／４英寸时，镜头应选１／４英寸。

假如镜头尺寸与摄象机ＣＣＤ靶面尺寸不一致时，观察角度将不符合设计要求，或者发生画面在焦点以外等问题。（３）以镜头光圈分类

镜头有手动光圈（manual

iris）和自动光圈（auto

iris）之分，配合摄象机使用，手动光圈镜头适合于亮度不变应用场所，自动光圈镜头因亮度变更时其光圈亦作自动调整，故适用亮度改变场所。自动光圈镜头有两类：一类是将一个视频信号及电源从摄象机输送到透镜来控制镜头上光圈，称为视频输入型，另一类则利用摄象机上直流电压来直接控制光圈，称为ＤＣ输入型。

自动光圈镜头上ＡＬＣ（自动镜头控制）调整用于设定测光系统，能够整个画面平均亮度，也能够画面中最亮部分（峰值）来设定基准信号强度，供给自动光圈调整使用。通常而言，ＡＬＣ已在出厂时经过设定，可不作调整，不过对于拍摄景物中包含有一个亮度极高目标时，明亮目标物之影像可能会造成"白电平削波"现象，而使得全部屏幕变成白色，此时能够调整ＡＬＣ来变换画面。

另外，自动光圈镜头装有光圈环，转动光圈环时，经过镜头光通量会发生改变，光通量即光圈，通惯用Ｆ表示，其取值为镜头焦距与镜头通光口径之比，即：Ｆ＝f（焦距）／Ｄ（镜头实际有效口径），Ｆ值越小，则光圈越大。

采取自动光圈镜头，对于以下应用情况是理想选择，它们是：

在诸如太阳光直射等非常亮情况下，用自动光圈镜头可有较宽动态范围。

要求在整个视野有良好聚焦时，用自动光圈镜头有比固定光圈镜头更大景深。

要求在亮光上因光信号造成含糊最小时，应使用自动光圈镜头。

（４）以镜头视场大小分类

标准镜头：视角３０度左右，在１／２英寸ＣＣＤ摄象机中，标准镜头焦距定为１２mm，在１／３英寸ＣＣＤ摄象机中，标准镜头焦距定为８mm。

广角镜头：视角９０度以上，焦距可小于几毫米，可提供较宽广视景。

远摄镜头：视角２０度以内，焦距可达几米甚至几十米，此镜头可在远距离情况下将拍摄物体影响放大，但使观察范围变小。

变倍镜头（zoom

lens）：也称为伸缩镜头，有手动变倍镜头和电动变倍镜头两类。

可变焦点镜头（vari-focus

lens）：它介于标准镜头与广角镜头之间，焦距连续可变，即可将远距离物体放大，同时又可提供一个宽广视景，使监视范围增加。变焦镜头可经过设置自动聚焦于最小焦距和最大焦距两个位置，不过从最小焦距到最大焦距之间聚焦，则需经过手动聚焦实现。

针孔镜头：镜头直径几毫米，可隐蔽安装。（５）从镜头焦距上分

短焦距镜头：因入射角较宽，可提供一个较宽广视野。

中焦距镜头：标准镜头，焦距长度视ＣＣＤ尺寸而定。

长焦距镜头：因入射角较狭窄，故仅能提供狭窄视景，适适用于长距离监视。

变焦距镜头：通常为电动式，可作广角、标准或远望等镜头使用。２、选择镜头技术依据

（１）镜头成像尺寸

应与摄象机ＣＣＤ靶面尺寸相一致，如前所述，有１英寸、２／３英寸、１／２英寸、１／３英寸、１／４英寸、１／５英寸等规格。

（２）镜头分辨率

描述镜头成像质量内在指标是镜头光学传递函数与畸变，但对拥护而言，需要了解仅仅是镜头空间分辨率，以每毫米能够分辨黑白条纹数为计量单位，计算公式为：镜头分辨率Ｎ＝１８０／画幅格式高度。因为摄象机ＣＣＤ靶面大小已经标准化，如１／２英寸摄象机，其靶面为宽6.4mm＊高4.8mm，１／３英寸摄象机为宽4.8mm＊高3.6mm。所以对１／２英寸格式ＣＣＤ靶面，镜头最低分辨率应为３８对线／mm，对１／３英寸格式摄象机，镜头分辨率应大于５０对线，摄象机靶面越小，对镜头分辨率越高。

（３）镜头焦距与视野角度

首先依照摄象机到被监控目标距离，选择镜头焦距，镜头焦距f确定后，则由摄象机靶面决定了视野。

（４）光圈或通光量

镜头通光量以镜头焦距和通光孔径比值来衡量，以Ｆ为标识，每个镜头上均标有其最大Ｆ值，通光量与Ｆ值平方成反比关系，Ｆ值越小，则光圈越大。所以应依照被监控部分光线改变程度来选择用手动光圈还是用自动光圈镜头。

３、变焦镜头（zoom

lens）

变焦镜头有手动伸缩镜头和自动伸缩镜头两大类。伸缩镜头因为在一个镜头内能够使镜头焦距在一定范围内改变，所以能够使被监控目标放大或缩小，所以也常被成为变倍镜头。经典光学放大规格有６倍（6.0~36mm,F1.2）、８倍（4.5~36mm,F1.6）、１０倍（8.0~80mm,F1.2）、１２倍（6.0~72mm,F1.2）、２０倍（10~200mm,F1.2）等档次，并以电动伸缩镜头应用最普遍。为增大放大倍数，除光学放大外还可施以电子数码放大。

在电动伸缩镜头中，光圈调整有三种，即：自动光圈、直流驱动自动光圈、电动调整光圈。其聚焦和变倍调整，则只有电动调整和预置两种，电动调整是由镜头内马达驱动，而预置则是经过镜头内电位计预先设置调整停顿位，这么能够免去成像必须逐次调整过程，可精准与快速定位。在球形罩一体化摄像系统中，大部分采取带预置位伸缩镜头。

另一项令用户感兴趣则是快速聚焦功效，它由测焦系统与电动变焦反馈控制系统组成。

4、镜头与摄像机CCD尺寸关系

1/2"镜头既可用于1/2"摄像机，也可用于1/3"摄像机，但视角会降低25%左右。1/3"镜头不能用于1/2"摄像机，只能用于1/3"摄像机。

5、不一样种类镜头应用范围

•

手动、自动光圈镜头应用范围

手动光圈镜头是最简单镜头，适适用于光照条件相对稳定条件下，手动光圈由数片金属薄片组成。光通量靠镜头外径上一个环调整。旋转此圈可使光圈收小或放大。

在照明条件改变大环境中或不是用来监视某个固定目标，应采取自动光圈镜头，比如在户外或人工照明经常开关地方，自动光圈镜头光圈动作由马达驱动，马达受控于摄像机视频信号。

手动光圈镜头和自动光圈镜头又有定焦距（光圈）镜头自动光圈镜头和电动变焦距镜头之分。

•

定焦距（光圈）镜头，通常与电子快门摄像机配套，适适用于室内监视某个固定目标场所作用。

定焦距镜头通常又分为长焦距镜头，中焦距镜头和短焦距镜头。中焦距镜头是焦距与成像尺寸相近镜头；焦距小于成像尺寸称为短距镜头，短焦距镜头又称广角镜头，该镜头焦距通常是28mm以下镜头，短焦距镜头主要用于环境照明条件差，监视范围要求宽场所，焦距大于成像尺寸称为长焦距镜头，长焦距镜头又称望远镜头，这类镜头焦距通常在150mm以上，主要用于监视较远处景物。

•

手动光圈镜头，可与电子快门摄像机配套，在各种光线下均可使用。

•

自动光圈镜头，（EF）可与任何CCD摄像机配套，在各种光线下均可使用，尤其用于被监视表面亮度改变大、范围较大场所。为了防止引发光晕现象和烧坏靶面，通常都配自动光圈镜头。

•

电动变焦距镜头，可与任何CCD摄像机配套，在各种光线下均可使用，变焦距镜头是经过遥控装置来进行光对焦，光圈开度，改变焦距大小。

6、镜头主要性能指标有以下几个：

•

1

焦距：焦距大小决定着视场角大小，焦距数值小，视场角大，所观察范围也大，但距离远物体分辨不很清楚；焦距数值大，视场角小，观察范围小，只要焦距选择适宜，即便距离很远物体也能够看得清清楚楚。因为焦距和视场角是一一对应，一个确定焦距就意味着一个确定视场角，所以在选择镜头焦距时，应该充分考虑是观察细节主要，还是有一个大观察范围主要，假如要看细节，就选择长焦距镜头；假如看近距离大场面，就选择小焦距广角镜头。

•

2

光阑系数：即光通量，用F表示，以镜头焦距f和通光孔径D比值来衡量。每个镜头上都标有最大F值，比如6mm/F1.4代表最大孔径为4.29毫米。光通量与F值平方成反比关系，F值越小，光通量越大。镜头上光圈指数序列标值为1.4，2，2.8，4，5.6，8，11，16，22等，其规律是前一个标值时曝光量恰好是后一个标值对应曝光量2倍。也就是说镜头通光孔径分别是1/1.4，1/2，1/2.8，1/4，1/5.6，1/8，1/11，1/16，1/22，前一数值是后一数值根号2倍，所以光圈指数越小，则通光孔径越大，成像靶面上照度也就越大。另外镜头光圈还有手动（MANUAL

IRIS）和自动光圈（AUTO

IRIS）之分。配合摄像头使用，手动光圈适合亮度改变不大场所，它进光量经过镜头上光圈环调整，一次性调整适宜为止。自动光圈镜头会伴随光线改变而自动调整，用于室外、入口等光线改变大且频繁场所。

•

3

自动光圈镜头：自动光圈镜头现在分为两类：一类称为视频（VIDEO）驱动型，镜头本身包含放大器电路，用以将摄像头传来视频幅度信号转换成对光圈马达控制。另一类称为直流（DC）驱动型，利用摄像头上直流电压来直接控制光圈。这种镜头只包含电流计式光圈马达，要求摄像头内有放大器电路。对于各类自动光圈镜头，通常还有两项可调整旋钮，一是ALC调整（测光调整），有以峰值测光和依照目标发光条件平均测光两种选择，通常取平均测光档；另一个是LEVEL调整（灵敏度），可将输出图像变得明亮或者暗淡。

•

4

变倍镜头：变倍镜头分为手动（MANUAL

ZOOM

LENS）和电动（AUTO

ZOOM

LENS）两种，手动变倍镜头通惯用于科研项目而不用在闭路监视系统中。在监控很大场面时，摄像头通常要配合电动镜头和云台使用。电动镜头好处是变焦范围大，既能够看大范围情况，也能够聚焦某个细节，再加上云台能够上下左右转动，可视范围就非常大了。电动镜头有6倍、10倍、15倍、20倍等多个倍率，假如再知道基准焦距，就能够确定镜头焦距可变范围。比如一个6倍电动镜头，基准焦距为8.5毫米，那么其变焦范围就是8.5到51毫米连续可调，视场角为31.3到5.5度。电动镜头控制电压通常是直流8V~16V，最大电流为30毫安。所以在选控制器时，要充分考虑传输线缆长度，假如距离太远，线路产生电压下降会造成镜头无法控制，必须提升输入控制电压或更换视频矩阵主机配合解码器控制。

7、焦距计算：

1公式计算法：视场和焦距计算

视场系指被摄取物体大小，视场大小是以镜头至被摄取物体距离，镜头焦头及所要求成像大小确定。

1、镜头焦距，视场大小及镜头到被摄取物体距离计算以下；

f=wL/W

2、f=hL/h

f；镜头焦距

w：图象宽度（被摄物体在ccd靶面上成象宽度）

W：被摄物体宽度

L：被摄物体至镜头距离

h：图象高度（被摄物体在ccd靶面上成像高度）视场（摄取场景）高度

H：被摄物体高度

ccd靶面规格尺寸：

单位mm

规格

规格

1/3"

1/2"

2/3"

1"

W

4.8

6.4

8.8

12.7

H

3.6

4.8

6.6

9.6

因为摄像机画面宽度和高度与电视接收机画面宽度和高度一样，其百分比均为4:3,当L不变，H或W增大时，f变小，当H或W不变，L增大时，f增大。

2视场角计算

假如知道了水平或垂直视场角便可按公式计算出现场宽度和高度。

水平视场角β（水平观看角度）

β=2tg-1=

垂直视场角q（垂直观看角度）

q=2tg-1=

式中w、H、f同上

水平视场角与垂直视场角关系以下：

q=或=q

表2中列出了不一样尺寸摄像层和不一样焦距f时水平视场角b值，假如知道了水平或垂直场角便可按下式计算出视场角便可按下式计算出视场高度H和视场宽度W.

H=2Ltg、W=2Ltg

比如；摄像机摄像管为17mm(2/3in),镜头焦距f为12mm，从表2中查得水平视场角为40℃而镜头与被摄取物体距离为2m，试求视场宽度w。

W=2Ltg=2×2tg=1.46m

则H=W=×1.46=1.059m

焦距f越和长，视场角越小，监视目标也就小。

图解法

如前所表示，摄像机镜头视场由宽（W）。高（H）和与摄像机距离（L）决定，一旦决定了摄像机要监视景物，正确地选择镜头焦距就由来3个原因决定；

*.欲监视景物尺寸

*.摄像机与景物距离

*.摄像机成像器尺寸：1/3"、1/2"、2/3"或1"。

图解选择镜头步骤：

所需视场与镜头焦距有一个简单关系。利用这个关系可选择适当镜头。

估量或实测视场最大宽度；估量或实测量摄像机与被摄景物间距离；使用1/3"镜头时使用图2，使用1/2镜头时使用图3，使用2/3"镜头时使用图4，使用1镜头时使用图5。详细方法：在以W和L为座标轴图示2-5中，查出应选取镜头焦距。为确保景物完全包含在视场之中，应选取座标交点上，面那条线指示数值。比如：

视场宽50m,距离40m,使用1/3"格式镜头，在座标图中交点比代表4mm镜头线偏上一点。这表明假如使用4mm镜头就不能覆盖50m视场。而用2.8mm镜头则能够完全覆盖视场。

f=vD/V

或

f=hD/H其中，f代表焦距，v代表CCD靶面垂直高度，V代表被观察物体高度，h代表CCD靶面水平宽度，H代表被观察物体宽度。

举例：假设用1/2"CCD摄像头观察，被测物体宽440毫米，高330毫米，镜头焦点距物体2500毫米。由公式能够算出：

焦距f=6.4X2500/440≈36毫米

或焦距f=4.8X2500/330≈36毫米

当焦距数值算出后，假如没有对应焦距镜头是很正常，这时能够依照产品目录选择相近型号，通常选择比计算值小，这么视角还会大一些。六、摄像机测试步骤

测试摄像机主要测试晰度和色彩还原性、照度、逆光赔偿，其次是测其球型失真、耗电量、最低工作电压，下面先把清楚度和色彩还原性以及照度、逆光赔偿测量步骤先介绍一下。1．清楚度测量：多个摄像机进行测试时，应使用相同镜头，（推荐使作定焦、二可变镜头），以测试卡中心圆出现在监视器屏幕左右边为准，清楚准确数出已给刻度线共10组垂直线和10组水平线。分别代表着垂直清楚度和水平清楚度，并对应一组已给出了线数。如垂直350线水平800线，此时最好用黑白监视器。测试时可在远景物聚焦，也可边测边聚焦。最好能二者兼用，可看出此摄像机差异（对远近会聚）。2．彩色还原性测试：测试此参数应选好彩色监视器。首先远距离观察人物、衣饰，看有没有颜色失真，拿色彩鲜明物体对比，看摄像机反应灵敏度，拿彩色画册放在摄像机前，看画面勾勒得清楚程度，过淡或过浓，再次应对运动彩色物体进行摄像，看有没有彩色拖尾、延滞、含糊等。测试条件如此摄像最代照度在50V时应在50+10V照度情况下测量，即每摄像机最代照度基础上加十伏，且光圈应保持最靠近状态。3．照度：将摄像机置于暗室，暗室前后为有源220V自炽灯，处设调压器，以调压器调整电压高代来调整暗室内灯明暗，电压能够从0V调到250V。室内光照也可从最暗调至最明，测试时把摄像机光圈均开至最大时统计下一个最低照度值（把有源灯用调压器调暗至看不清暗室内置画面）再把光圈打至最小再统计下一个最低照度值，也可前后灯分别调压明灭。4．逆光赔偿：测试此参数有两种方法：一个是在暗室内，把摄像机前侧调压灯打开，调至最亮时，然后在灯下方放置一图画或文字，把摄像机迎光摄像，看图像和文字能否看清，画面刺不刺眼，并调整AL、AX拔档开关，看有没有改变，哪种效果最好。另一个是在阳光充分情况下把摄像机向窗外照，此时看图像和文字能否看清楚。5．球型失真：看球型失真把测试卡置于摄像机前端使整个球体出现在屏幕上，看圆球形有没有椭圆，把摄像机前移，看圆中心有没有放大，再远距离测试边、角、框有没有弧形失真等。6．耗电量：最低工作电压，使用万用表测量电流，使用小稳压器调整电压看七、摄像头安装调试

镜头安装方式：有C式和CS式两种，二者螺纹均为1英寸32牙，直径为1英寸，差异是镜头距CCD靶面距离不一样，C式安装座从基准面到焦点距离为17.562毫米，比CS式距离CCD靶面多一个专用接圈长度，CS式距焦点距离为12.5毫米。别小看这一个接圈，假如没有它，镜头与摄像头就不能正常聚焦，图像变得含糊不清。所以在安装镜头前，先看一看摄像头和镜头是不是同一个接口方式，假如不是，就需要依照详细情况增减接圈。有摄像头不用接圈，而采取后像调整环（如松下产品），调整时，用螺丝刀拧松调整环上螺丝，转动调整环，此时CCD靶面会相对安装基座向后（前）运动，也起到接圈作用。另外（如SONY，JVC）采取方式类似后像调整环，它固定螺丝通常在摄像头侧面，拧松后，调整顶端一个齿轮，也能够使图像清楚而不用加减接圈。

AGC

ON/OFF（自动增益控制）：摄像头内有一个未来自CCD信号放大到能够使用水准视频放大器，其放大量即增益，等效于有较高灵敏度，然而在亮光照环境下放大器将过载，使视频信号畸变。当开关在ON时，在低亮度条件下完全打开镜头光圈，自动增加增益以取得清楚图像。开关在OFF时，在低亮度下可取得自然而低噪声图像。

ATW

ON/OFF（自动白平衡）：开关拨到ON时，经过镜头来检测光源特征/色温，从而自动连续设定白电平，即使特征/色温改变也能控制红色和蓝色信号增益。

ALC/ELC（自动亮度控制/电子亮度控制）：当选择ELC

时，电子快门依照射入光线亮度而连续自动改变CCD图像传感器曝光时间（通常从1/50到1/10000秒连续调整）。选择这种方式时，能够用固定或手动光圈镜头代替ALC自动光圈镜头。

需要注意是：在室外或明亮环境下，因为ELC控制范围有限，还是应该选择ALC式镜头；在一些独特照明条件下，可能出现以下情况：①在聚光灯或窗户等高亮度物体上有强烈拖尾或含糊现象②图像显著地闪烁和色彩重现性不稳定③白平衡有周期性改变，假如发生这些现象，应使用ALC

镜头。

以固定光圈镜头采取ELC方式时，图像景深可能小于使用ALC式镜头所取得景深。所以，摄像头在完全打开固定光圈镜头而采取ELC方式时，景深会比使用ALC式镜头时小，而且图像上远处物体可能不在焦点上。

当镜头是自动光圈镜头时，需要将开关拨到ALC方式。

BLC

ON/OFF（背光赔偿开关）：当强大而无用背景照明影响到中部主要物体清楚度时，应该把开关拨到ON位置。注意：①当与云台配用或照明快速改变时，提议把该开关放在OFF位置，因为在ON位置时，镜头光圈速度变慢；

②假如所需物体不在图像中间时，背光赔偿可能不会充分发挥作用。

LL/INT（同时选择开关）：此开关用以选择摄像头同时方式，INT为内同时2：1隔行同时；LL为电源同时。有些摄像头还有一个LL

PHASE电源同时相位控制器，当摄像头使用于电源同时状态时，此装置可调整视频输出信号相位，调整范围大约是一帧。（调整需要专业人员进行）

VIDEO/DC（镜头控制信号选择开关）：ALC自动光圈镜头控制信号有两种，当需要将直流控制信号自动光圈镜头安装在摄像头上时，应该选择DC位置；需要安装视频控制信号自动光圈镜头时，应该选择VIDEO位置。

当选择ALC自动光圈视频驱动镜头时，还会有一个视频电平控制（VIDEO

LEVEL

L/H）可能需要调整，该控制器调整输出给自动光圈镜头控制电平，用以控制镜头光圈开大和缩小（即进光量）。

在摄像头配件中，有一个黑色小插头，插头有四个针，联接摄像头上黑色插座。假如用DC驱动自动光圈镜头，镜头上已经作好了插头，只要插在插座上，把选择开关拨到DC即可；假如用视频驱动自动光圈镜头，需要用户依照说明书上标注，用烙铁焊好。因为厂家定义不一样，所以焊法也有区分，请安装时留心。

SOFT/SHARP（细节电平选择开关）：该开关用以调整输出图像是清楚（SHARP）还是平滑（SOFT），通常出厂设定在SHARP位置。

FLICKERLESS（无闪动方式）：在电源频率为50

Hz地域，CCD积累时间为1/50秒，假如使用NTSC制式摄像机，其垂直同时频率为60Hz，这么将造成视觉影像不一样时，在监视器上出现闪动；反之，在电源为60Hz地域用PAL制式摄像机也会有此现象。为克服此现象，在电子快门设置了无闪动方式档，对NTSC制式摄像机提供1/100秒，对PAL制式摄像机提供1/120秒固定快门速度，能够预防监视器上图像出现闪烁。手动电子快门：有些用户使用CCD摄取运动速度比较快物体，假如用1/50秒速度拍摄，会产生拖尾现象，严重影响图像质量。有些摄像头给出了手动电子快门，使CCD电荷耦合速度固定在某一值，比如1/500、1/1000、1/秒等等，此时CCD电荷耦合速度提升，这么采集下来图像相对来说会降低拖尾现象，而且对于观察高速运动或电火花一类物体，必须使用此设置。所以，一些专用摄像头给出了手动电子快门，提供给特殊用途用户。手动电子快门调整需要参看随机说明书，在此就不再赘述了。

补充说明：有很多用户要求在晚间没有光线环境下监控，请注意：因为CCD摄像头一样是靠光线反射来成像，假如没有光，它图像只会是一片漆黑再加上很多雪花。怎样得到图像呢？一个方法是加可见光照明，如路灯、探照灯；一个是加红外灯（尤其是要求不能安装可见光源场所），对于彩色CCD摄像头，对红外光响应不够，有一些日夜两用彩色摄像头在夜间会自动转成黑白模式。所以，您监控系统要求夜间使用，一定要采取黑白CCD摄像头。

红外灯有室内、室外，短距离和长距离之分，通常惯用室内10~20米范围红外灯，因为墙壁反射，图像效果还不错；用在室外长距离红外灯效果就不会很理想，而且价格昂贵，不到必要时通常不采取第二节

球形云台

伴随电视监控行业快速发展，其技术也有了许多突飞猛进改进。近年来发展起来球形云台摄像机(简称球机)就是其突出代表之一。球机以其外形美观、隐蔽、个性化、安装方便等特点正在逐步取代传统云台防护罩，但针对球机本身特点，我们也应有深入了解，以在工程中注意选择、合理配置、科学使用。一、球机分类及结构

通常来讲，球机在功效上主要分为普通球机和高速预置球机。在这里，我们主要讨论普通球机。普通球机主要指球机内置云台为普通云台或无内置云台。二、影响球型云台性能主要原因及对策就当今球机技术来讲，影响球机性能及质量原因是多方面，但主要来自以下各方面:

1.透光球罩(简称球面)●图像清楚度下降主要原因:•球面材质•球面表面光洁度•球面制造工艺处理方案:

①选取光学亚加力材料，其透光率好

②球面光洁度高，不能有任何缺点，包含:不平、凹凸起、划伤、气泡等。③球面制造工艺精良，严格控制出模时间、温度等，另外，作业现场洁净、整齐、无尘也是主要控制原因。●图像重影一这是最经常出现故障，也是用户及工程商不轻易发觉故障

主要原因:(参见图B)

图B

图像重影原因示意•球面曲率大小，比如:9"比14"重影机会多

•球面δ过大

•球面各部分厚薄不均匀

•选取镜头倍数与球罩尺寸不匹配

原因分析:

因为摄像机成像通常都是由像素组成，上述原因均可造成成像重影(参见图B)

处理方案:

①大倍数镜头尽可能选取大尺寸球机

②尽可能选取δ小球面

③选取δ尽可能相近球面，球面厚薄尽可能一致且均匀④依照镜头倍数，合理购置球机尺寸。●透光率下降主要原因:球面颜色因为球机一大优点是隐蔽性，所以隐蔽性越强就要求球罩颜色越深。由此深色球面负作用是透光率下降。处理方案:①依照现场光照度，选择球面颜色②尽可能选择低照度摄像机③合理选择球面颜色，通常选取浅烟、浅蓝等，可折中处理此矛盾。

●反光

主要原因:

•球机内部有反光物。

•摄像机与球面距离过远。

•旋转角度与外部光源形成光多角度反射。处理方案:

①球机内尽可能降低反光物②安装中尽可能将摄像机与球面靠近

③尽可能防止球机与外部光源组成不合理反射位置三、球机结构

通常来讲，在户外使用摄像机故障大大多于室内使用，究其原因主要是因为户外摄像机防护设备问题，而恰恰是防护问题大大降低摄像机和镜头使用寿命及工作可靠性。所以科学结构设计一样是球机性能主要指标。●户外型--高温、防雨、加热除霜是三大主要难点

高温

户外高温主要是阳光直射。通常球机在室外阳光直射下，内部可达55℃-60℃。通常防护罩可采取内部风冷方式降温，但风冷条件是对流，而球机没有对流渠道，所以球机最好降温伎俩是遮阳。先进球机设计均采取双层结构设计，如图A所表示。双层对流通风设计更是有效降温最好伎俩。通常来说，选取双层遮阳罩球机可降低球机内部温度3℃-5℃，而单就单层顶罩来讲，其材料也十分主要，通常铝材顶罩保温效果最差，工程ABS次之，而DMC、玻璃钢等材料保温效果要显著优于上述材料。

防雨与密封

优异球机对防雨和密封要求很高。防雨不但要考虑雨量，而且要考虑雨水方向。我国沿海等地域经常有台风，其雨水方向是全方位，所以对球机密封要求很高。通常来讲，漏雨进水主要来自几个方面:

•球机本身设计装配不良•球面与顶罩接触部分不密封或密封不好

•经过球机支架进水

•安装过程没有按照说明书指导在关键部分做防水处理(如支架与球机联结部、支架与墙体联结部等)

•安装中球机出线处理不好，水顺导线进入球机

注意上述关键点可大大降低漏水可能。加热与除霜

因为球机中摄像机和镜头均在球机内下部，所以球机内加热功效设计要十分合理。通常来讲，加热器安装在球机上部，并应配有同时小型风扇，将热量吹向球机下部及球面，以起到加热摄像机和镜头并除霜作用。

现在，最新设计是将加热器安装在球机内侧壁，同时配同时风扇。其优点如图C所表示。科学地使加热风在球机内循环，不会形成热风阻流及产生死气流区，最大程度使其加热均匀，起到加热、除霜、除水气目标。

图C

侧壁加热及风扇热流循环设计●电机及内部结构设计

•电机是云台和球机关键部件。通常来讲，针对现在国内外电机技术衡量电机优良主要指标是其可靠性。所以，电机在一定温度、湿度条件下连续运行小时数是硬指标。另外，电机乱向、卡死、停机、发烧、噪声、干扰等也都是云台电机主要指标，选取优良电机可大大提升球机寿命和可靠性。•内部结构设计科学性、实用性。如:摄像机托板可上下调整，如前述，可最大程度地使摄像机靠近球罩；内部走线合理；安装接线方便；云台回差小；连续转动抖动小；转速设计合理等也是主要指标。四、球机发展趋势及展望现在国外球机发展主要发展趋势有以下凡方面:

1、外形:球机外观与安装现场环境友好、美观

2、小型化:适应现在摄像机、镜头小型化及一体化趋势，球机也向小型化发展

3、隐蔽性:根本上处理隐蔽与透光率低矛盾，将是球机发展根本性革命

4、向高速、变速预置球发展

总之，现在球机发展正处于取代传统云台防护罩时候，而部分条件下也正处于被高速预置球机取代地位，但不论怎样，普通球机仍以其价格低、适用性强(无需通信协议等)、安装调试方便被大多数用户所青睬。第三节

云

台云台是安装、固定摄像机支撑设备，它分为固定和电动云台两种。固定云台适适用于监视范围不大情况，在固定云台上安装好摄像机后可调整摄像机水平和俯仰角度，达成最好工作姿态后只要锁定调整机构就能够了。电动云台适适用于对大范围进行扫描监视，它能够扩大摄像机监视范围。电动云台高速姿态是由两台执行电动机来实现，电动机接收来自控制器信号精准地运行定位。在控制信号作用下，云台上摄像机既可自动扫描监视区域，也可在监控中心值班人员操纵下跟踪监视对象。云台依照其回转特点可分为只能左右旋转水平旋转云台和既能左右旋转又能上下旋转全方位云台。通常来说，水平旋转角度为0°～350°，垂直旋转角度为+90°。恒速云台水平旋转速度通常在3°～10°/s，垂直速度为4°/s左右。变速云台水平旋转速度通常在0°～32°/s，垂直旋转速度在0°～16°/s左右。在一些高速摄像系统中，云台水平旋转速度高达480°/s以上，垂直旋转速度在120°/s以上。第四节

防护罩防护罩是监控系统中主要组件。它是使摄像机在有灰尘、雨水、高低温等情况下正常使用防护装置。防护罩通常分为两类。一类是室内用防护罩，这种防护罩结构简单，价格廉价。其主要功效是预防摄像机落灰并有一定安全防护作用，如防盗、防破坏等。另一类是室外用防护罩，这种防护罩通常为全天候防护罩，即不论刮风、下雨、下雪、高温、低温等恶劣情况，都能使安装在防护罩内摄像机正常工作。因而这种防护罩具备降温、加温、防雨、防雪等功效。同时，为了在雨雪天气仍能使摄像机正常摄取图像，通常在全天候防护罩玻璃窗前安装有可控制雨刷。

现在很好全天候防护罩是采取半导体器件加温和降温防护罩。这种防护罩内装有半导体元体，既可自动加温，也可自动降温，而且功耗较小。

另外，还有半球形、球形防护罩，这种防护罩内置万向可调支架，造型美观。防护罩选择防护罩分为室内型和室外型两种。室内防护罩主要是防尘，有也有隐蔽作用，使监视场所和对象不易觉察受监视。室外防护罩功效有防晒、防雨、防尘、防冻和防凝露等作用。通常室外防护罩都配有温度继电器，在温度高时自动打开风扇冷却，温度低时自动加热。下雨时能够人为控制雨刷器刷雨。有室外防护罩玻璃还能够加热，当防护罩上有结霜时，能够加热除霜。监控设备维护注意事项1、对每个摄像机所供电源插座要经常检验，预防插头脱落。2、确保对每个摄像机和监控中心供电电压较恒定。3、对低矮位置摄像机尽可能设有显著标志，提醒非监控管理人员触碰。4、对监控中心监控控制设备派专员专管，要求非监控人员禁止操作。5、监控中心在每晚无人情况下一定要对监控设备断电。6、对监控设备经常擦拭保养。第五节

红外灯一、红外灯原理及其特征光是一个电磁波，它波长区间从几个纳米（1nm=10-9m）到1毫米（mm）左右。人眼可见只是其中一部分，我们称其为可见光，可见光波长范围为380nm～780nm，可见光波长由长到短分为红、橙、黄、绿、青、兰、紫光，波长比紫光短称为紫外光，波长比红外光长称为红外光。

普通CCD黑白摄像机能够感受光光谱特征，它不但能感受可见光，而且能够感受红外光。这就是利用普通CCD黑白摄像机，配合红外灯能够比较经济地实现夜视基本原理。而普通彩色摄像机光谱特征不能感受红外光，所以不能用于夜视。

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。其原理及特征我们介绍以下：

1.

红外发射二极管（LED）红外灯原理及特征

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材料（惯用砷化镓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黑白摄像机可感受范围。其最大优点是能够完全无红暴，（采取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。

红外发光二极管发射功率用辐照度μW/m2表示。通常来说，其红外辐射功率与正向工作电流成正比，但在靠近正向电流最大额定值时，器件温度因电流热耗而上升，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。

当电压越过正向阈值电压（约0.8V左右）电流开始流动，而且是一很陡直曲线，表明其工作电流对工作电压十分敏感。所以要求工作电压准确、稳定，不然影响辐射功率发挥及其可靠性。辐射功率随环境温度升高(包含其本身发烧所产生环境温度升高)会使其辐射功率下降。红外灯尤其是远距离红外灯，热耗是设计和选择时应注意问题。

红外二极管最大辐射强度通常在光轴正前方，并随辐射方向与光轴夹角增加而减小。辐射强度为最大值50%角度称为半强度辐射角。不一样封装工艺型号红外发光二极管辐射角度有所不一样。

2.

热辐射红外灯基本原理及其特征

热辐射现象是极为普通,物体在温度较低时产生热辐射全部是红外光，所以人眼不能直接观察到。当加热500度左右时，才会产生暗红色可见光，伴随温度上升，光变得更亮更白。在热辐射光源中经过加热灯丝来维持它温度，供辐射继续不停进行。维持一定温度而从外部提供能量与因辐射而降低能量达成平衡。

辐射体在不一样加热温度时，辐射峰值波长是不一样，其光谱能量分布也是不一样。

依照以上原理，经特殊设计和工艺制成红外灯泡，其红外光成份最高可达92～95%。国外生产这种红外灯泡技术性能为:

功率100～375W；电源电压

230～250V；使用寿命5000小时、辐射角度60～80度。普通黑白摄像机感受光谱频率范围也是很宽，且红外灯泡通常可制成比较大功率和大辐照角度，所以可用于远距离红外灯，这是它最大优点。其最大不足之处是包含可见光成份，即有红暴，且使用寿命短，假如天天工作10小时，5000小时只能使用一年多，考虑散热不够，寿命还要短。而对于客户来讲，更换灯泡是麻烦和不愉快事情。

在克服热辐射红外灯缺点方面进行了许多努力，首先是研制和应用了高通红外滤波钢化玻璃。波长愈长，红暴愈小，甚至可达成全无红暴，不过，红外光效率愈低，红外灯发烧就愈高。红外玻璃波长可依照用户对红暴要求高低加以选择，通常而言，相同有效辐照距离时，对红暴要求愈高，造价愈高。红外玻璃经过钢化，能够耐受急冷急热改变，在内部红外灯泡因为可见光滤除部分，转化产生热量，温度会很高，外部冷风及雨雪突袭下，急冷而不致损坏。为提升热辐射红外灯寿命，采取了光控开关电路，以减小其工作时间；采取了变压稳压整流电路，使其发光功率得以充分发挥而且提升了红外灯寿命；而更主要是考虑灯丝冷阻是非常小，如100W红外灯泡，灯丝热阻为529Ω，这时工作电流只有0.4348A，而冷阻只有36Ω，红外灯接通电源瞬间为6.39A瞬时功达成1470W，这一瞬间灯丝负荷过载达几十倍，这对灯丝寿命有非常大影响。人们研制灯丝保护电路，相信红外灯灯泡工作寿命会成倍增加。另外，还增加了延时开关电路以防环境光干扰。二、红外灯选择和使用红外灯选择最主要问题是成套性，即红外灯与摄像机、镜头、防护罩、供电电源等成套性。在设计方案时对全部器材综合考虑设计，把它作为一个红外低照度夜视监控系统工程来考虑设计。有人买完了摄像机、镜头、防护罩、电源之后甚至安装之后才去考虑购置红外灯，这是不正确，在考虑成套性时，尤其要注意以下几个问题。

1.

使用黑白摄像机或特殊彩色摄像机

CCD图象传感器具备很宽感光光谱范围，其感光光谱不但包含可见光区域，还延长到红外区域，利用此特征，能够在夜间无可见光照明情况下，用辅助红外光源照明也可使CCD图象传感器清楚成像。而普通彩色摄像机为了能传输彩色信号，从CCD器件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。

伴随技术进步出现白天彩色／晚上黑白摄像机，它采取两个CCD进行切换或采取一个CCD利用数位电路切换来实现，不过存在黑白照度偏高、有对彩色色彩不利影响等缺点。而红外低照度彩色摄像机红外感度比通常摄像机高4倍以上，伴随成本降低，会成为发展趋势。

2.

要求选取低照度摄像机

摄像机最低照度是当被摄景物光亮度低到一定程度而使摄像机输出视频信号电平低到某一要求值时景物光亮度值。测定此参数时，还应尤其注明镜头光圈F大小。比如使用F1.2镜头，

当被摄影景物照度值低到0.02Lx时,摄像机输出视频信号幅值为标准幅值700mv50%-33%，则称此摄像机最低照度为0.02Lx/F1.2。有摄像机生产厂家给出不一样光圈F时最低照度。当选择摄像机最低照度高于红外灯要求时，

红外灯有效距离将受到一定影响。应该提醒用户是市场上出售摄像机技术性能标出最低照度有两种不正常情况，一个是摄像机制造商所标最低照度是所谓靶面照度，即CCD图象传感器上光照度，它比景物照度低10倍左右；另一个是有个别摄像机制造商或销售商虚报最低照度。现在市场上比较经济黑白摄像机（售价在700元左右，有最低照度标为0.01～0.02Lx）

它们实际最低照度仅为0.1～0.2Lx，

假如，使用红外灯要求摄像机最低照度为0.02Lx，必定影响红外灯有效照射距离，而购置最低照度0.02Lux摄像机，价格可能比0.1～0.2Lx摄像机最少高一倍左右。这时有两种选择，在摄像机上多花钱，在红外灯上就少花钱；在摄像机上少花钱,在红外灯上就多花钱。经验表明室外尤其是距离较远时，选择前者是比较经济。

3.

要求摄像机尺寸规格

摄像机标称尺寸日趋小型化，现在市场上摄像机尺寸规格有1/2"

1/3"

1/4"，摄像机尺寸大,接收光通量大,摄像机尺寸小,接收光通量少,如红外灯标称有效距离是在1/2"摄像机条件下试验,如采取1/3"或者1/4"摄像机,有效距离也将受到一定影响。1/3"摄像机光通量只有1/2”摄像机光通量44%

4.

镜头尺寸规格

与摄像机尺寸规格同理，不再赘述

5.

摄像机和镜头功效要求

摄像机有自动电子快门功效，AGC自动增益控制功效，镜头有自动光圈，以适应昼夜照度很大改变。6.

电源供给

电视监控系统前端设备电源供给要统一考虑设计。红外灯电源供给，考虑到红外管工作电流对供电电压十分敏感，而电缆长度不一样对直流电压衰减不一样。在多个红外灯距控制室距离相差较大时，采取DC12V集中供电可能使距控制室近红外灯供电电压高，距控制室远红外灯供电电压低。加之电源电压调整上偏差，可能造成电压过高红外灯寿命缩短甚至烧坏，电压低红外灯发射功率不足。所以提议尽可能采取AC220V供电或配一对一直流稳压电源，这种直流稳压电源有在电网电压波动在AC100V-245V时输出直流电压都是稳定，确保红外灯红外辐射功率都是稳定可靠。

除配套性外，还要考虑到以下原因，选择红外灯时，在选择红外灯辐照距离时留有余地。

1.摄像机给出最低照度。这里最低照度概念是什么？摄像机产生视频信号标称值为1V，标准值为0.7V，而最低照度时视频信号值为1/3-1/2标准植。所以摄像机在最低照度时图像，决不会“如同白昼一样”。

2.摄像机在最低照度时产生图像清楚度，是用电视信号测试卡进行测式，其黑白相间条纹，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么条件，比如：树叶和草地反射率很低，反差很小，就不易取得清楚图像。

3.给出摄像机最低照度同时，还要给出光圈F要求值，而变焦镜头通常只给出1：F最大值，即光圈F最小值（光圈实际尺寸最大值），F=f/D,那么D为定值，在f焦距拉大10倍时，F变得很大（即光圈实际尺寸变得很小）。光通量将受到很大影响。

4.在使用自动光圈镜头、自动增益控制或自动电子快门摄像机时，镜头光圈F值也会发生改变。比如，在摄像机近处有景物，反射回强光给摄像机，或附近有灯光照射摄像机，这时摄像机灵敏度将减小、自动光圈尺寸将被关小，光通量也将受到很大影响。

5.防护罩对红外灯效果也有影响，红外光在传输过程中，经过不一样介质，透射率和反射率也不一样。不一样视窗玻璃，，尤其是自动除霜镀膜玻璃，对红外光衰减也不一样。

6.有器材生产或销售商，不给出红外灯辐照距离，只给出功率数，这么对生产、销售商来说麻烦可能少一些，不过这是非常含糊概念，因为功率消耗除转化为红外光能外，还有电源热损耗、电路热损耗、光源热损耗、滤光玻璃片红外光效率等等。相同功率红外灯，其辐照距离可能相差很远。

伴随红外夜视系统快速发展，红外灯生产供给厂家也会增加，但红灯产品并非象有人想象那样轻易，在技术、检测仪器设备等方面条件也不一样，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，尤其是为确保人身设备安全注意事项。检验前面所讲述配套性方面是否达成要求，应考虑到影响原因是否考虑到，如未达成要求，可及时调整所用器材。

用户不应私自提升供电电压，因为红外灯在设计时，既考虑到其辐照度充分发挥，又考虑到其安全可靠性。提升供电电压，可能使红外灯烧毁，更不应私自拆改红外灯。假如这么做，生产厂家可能不再负责维修。假如红外灯出现问题，应与生产厂家或供货商联络。第六节

图像监视器1、

图像监视器图像监视器主要分为黑白和彩色两大类

。黑白监视器中心分辨率通常可达800线以上，彩色监视器分辨率通常为330线以上。图像监视器视频信号带宽通常在7～8MHz范围内。第六节

录像机2、

录像机录像机是闭路电视监视系统中统计和重放装置，它要求能够统计时间非常长，现在大部分监视系统专用录像机都能够录24H～960H录像。另外，录像机还必须要有遥控功效，从而能够方便地对录像机进行远距离操作，或在闭路电视系统中用控制信号自动操作录像机。闭路电视监视系统中专用录像机是间歇式视频录像机

，它有多个时间间隔录像模式

，在一盘1/2英寸VHS/E180盒带上，最长能够录制长达960H录像。录像机内设有字符信号发生器，可在图像信号上打出月/日/年/星期/时/分/秒/录像模式，还能在图像上示出摄像机与报警器编号与报警方式。使用自动录像周期设定功效，能够对一星期内每一天录像模式进行编程。当收到报警信号后，录像机便自动进入连续录像状态，在无报警情况下，恢复正常间歇录像模式。另外，录像机还有一个锁定保护键，使非正常指令与操作无效，预防非专业人员与破坏性操作侵犯闭路电视监视系统。数字录像机格式简述从世界上第一台数字录像机诞生到现在，已经过了十几年时间，数字录像机已开始普及，并成为今后发展方向。数字录像机优势十分显著，它可消除复制时图像质量降低，并可直接进入计算机和由计算机控制数字化设备。现在，数字录像机可分为非压缩格式和压缩格式两大类。统计载体可分为磁带、硬盘和光盘，惯用统计载体是磁带。非压缩格式诞生较早，它把全部图像信息未经压缩地统计到载体上。在非压缩格式中，最早诞生专业数字录像机D1格式，最具影响力，并成为国际标准。现在对于许多非线性编辑系统来说，在评价它所输出视频质量上，往往都要与D1格式相比较。D1格式按ITUR601标准，以4∶2∶2采样、8比特量化进行分量编码统计视频。对于音频，采样频率48KHZ、20比特量化，具备4个独立音频通道。除D1格式外，还有D2、D3、D5格式数字录像机，其中D2、D3格式统计复合视频，D5采取了分量统计方式。非压缩格式数字录像机，图像质量很高，但其昂贵价格，使大多数用户望而却步，即使在那些发达国家，情况也是如此。所以，这种类型数字录像机我们极难见到。采取压缩格式数字录像机，主要有数字Betacam模式、Digitial－s格式、Betacam－SX格式、DVCPRO格式、DVCAM格式和家用DV格式。它们都采取了数字分量统计方式，所以也称为数字分量录像机。数字Betacam信噪比能达成62dB，采取4∶2∶2采样格式，10比特量化数字分量处理，并使用基于DCT电平自适应帧内压缩方式，压缩比为2.3∶1，采取1/2英寸金属带，具备4通道48KHZ采样，20比特线性量化数字音频。具备复制30代而无质量损失图像质量，并能兼容重放Betacam－SP模拟分量格式录像带。Digitial－S信噪比优于55dB，采取4∶2∶2采样格式，8比特量化数字分量处理，使用DCT帧内压缩方式，能达成广播级质量。其压缩比为3.3∶1，统计码率为50MB/S，具备2通道48KHZ采样，16比特量化数字音频。Digitial－S格式充分考虑了与S－VHS录像带交换性，采取1/2英寸金属带，机械结构与VHS相同，具备编辑处理图像功效，向下兼容重放S－VHS录像带。其图像质量靠近数字Betacam水平。Betacam－SX采取4∶2∶2采样格式，8比特量化数字分量处理，压缩采取MPEG－2442P@ML方式，输入图像以2帧为1GOP(图像组)，每个GOP数据为固定长度。其压缩比达10∶1，统计码率为18MB/S，图像质量优于标准型Betacam－SP。对于音频采取4通道48KHZ采样，16比特量化数字音频。Betacam－SX格式采取1/2英寸金属带，其DVW－A系列录像机可向下兼容重放Betacam－SP录像带。Betacam－SX录像机还首次采取了无循迹重放方式，经过加装4个重放磁头，提升了可靠性。DVCRPO是在后面要讲家用DV格式基础上，开发成功专业用数字分量录像机。它采取4∶1∶1采样格式，8比特量化和DCT帧内压缩方式，压缩比为5∶1，统计码率为25MB/S，信噪比大于54dB，具备2通道48KHZ采样，16比特量化数字音频。它使用1/4英寸金属微粒带，磁迹宽度18微米，具备兼容重放家用DV格式录像带能力，其图像质量相当于标准型Betacam－SP。另外，松下企业在DVCPRO基础上还推出了4∶2∶2采样、统计码率为50MB/SDVCPRO50格式，图像信号压缩为比3.3∶1，旋转磁头数和走带速度都比DVCPRO增加了一倍。DVCAM也是在家用DV格式基础上，开发成功专业用数字分量录像机。和DVCRRO一样，其目标是高画质、小型、轻量和低价格。它采取4∶2∶0采样格式，8比特量化和DCT帧内压缩方式，压缩比为5∶1，统计码率为25MB/S，信噪比大于54dB，具备2通道48KHZ采(下转第50页)(上接第48页)样，16比特量化数字音频。它采取1/4英寸金属微粒带，磁迹宽度15微米，与家用DV格式双向兼容，即DV格式磁带能够在DVCAM录像机上重放，DVCAM录像机也能在DV格式录像机上重放。其图像质量相当于标准型Betacam－SP。家用DV格式，是在家用数字录像机开发研制阶段，为了防止重演模拟录像机格式之争，由世界上一些著名电器企业共同制订一个标准。现在，已经有55家大企业宣告支持这一格式，使其成为国际标准。对于PAL制信号来讲，它采取4∶2∶0采样格式、8比特量化和DCT帧内压缩方式，压缩比为5∶1，统计码率为25MB/S，信噪比可达54dB。对于音频，可采取32KHZ采样，16比特量化双声道立体声方式，也可采取32KHZ采样，12比特量化四声道方式。家用DV格式图象质量是相当高，远远超出了常见S－VHS和Hi8，因为其亮度信号频带带宽达6MHZ，色差信号带宽也分别达成了1.4MHZ和3MHZ。家用DV格式也采取1/4英寸金属微粒带，磁迹宽度10微米。数字录像机发展方兴未艾，但在现在仍是模拟与数字共存时代，模拟录像机在今后相当长时期里不会退出历史舞台。不过数字化序幕已经拉开，自然就会有好戏连台。对于广大中、小型用户来说，应该将关注目光投向DVCPRO和DVCAM格式。它们完全能够满足专业级制作需要，而且具备兼容重放家用DV格式录像带能力，可实现家用DV格式向专业制作领域顺得过渡。硬

盘

录

像

机产品特征：硬盘录像机基本功效是将模拟音视频信号转变为JPGE

MPEG数字信号存放在硬盘（HDD）上，并提供与录制、播放和管理节目相对应功效。其突出特征表现在以下几个方面：1.实现了模拟节目标数字化高保真存放

能够将广为传输和个人搜集模拟音视频节目以先进数字化方式录制和存放，一次录制，重复数次播放也不会使质量有任何下降。

2.全方面输入输出接口

提供了天线/电视电缆、AV端子、S端子输入接口和AV端子、S端子输出接口。可录制几乎全部电视节目和其它播放机、摄像机输出信号，方便地与其它视听设备连接。

3.多个可选图像录制等级

对于同一个节目源，提供了高、中、低三个图象质量录制等级。选取最高等级时，录制图象质量靠近于DVD图象质量。

4.大容量长时间节目存放，可扩展性强

用户可选取20.4GB、

40GB或更大容量硬盘用于节目存放。以20.4GB

容量计算，在选定码率下可录制节目时间关系以下表所表示：码率（Mbps）

可录制节目时间（小时）6

74

102

201.15

385.具备先进时移（Timeshifting）功效

当不得不中止收看电视节目时，用户只需按下Timeshifting键，从中止收看时刻开始节目都将被自动保留起来，用户在处理完事务后还能够从中止位置起继续收看节目，而不会有任何停顿感。

6.完善预约录制/播放节目功效。

用户能够自由设定开始录制/播放节目标起始时刻、时间长度等选项。经过对预约节目单编辑组合，能够系统化地录制各种间断性电视节目，包含电视连续剧。

7.强大网络信息家电中心

用户经过网络通讯接口，使用DVR度身定制网络浏览器，配置对应网络资源，将能够享用丰富网络在线信息。

8.提供便捷管理已录制节目标方法

用户能够按照录制时间、节目种类等方式对已录制节目进行组织和分类，随意在喜好位置设定书签。

9.提供随心所欲播放方式

因为硬盘快速、随机存放特点，观赏录制好和正在录制节目时，都能够用比当前DVD播放机更多个、更灵活方式进行特技播放，快速播放时图像愈加平滑，慢速播放时具备更高细节分辨率。第六节

视频切换器视频切换器是组成控制中心中主控制台上一个关键设备

，是选择视频图像信号设备。简单地说，将几路视频信号输入，经过对其控制，选择其中一路视频信号输出。在多路摄像机组成电视监控系统中，通常没必要用同摄像机数量一样监视器一一对应显示各路摄像机图像信号。假如那样，则成本高，操作不方便，轻易造成混乱，所以通常都是按一定百分比用一台监视器轮番切换显示几台摄像机图像信号。视频切换器现在多采取由集成电路做成模拟开关。这种形式切换控制方便，便于组成矩阵切换形式。切换控制信号可采取编码方式。现在所使用主控制台上视频切换器，通常都做成矩阵切换形式以及积木式。可依照系统中摄像机多少以及摄像机对监视器百分比来选取视频切换器输入输出路数及任意组成切换百分比。视频切换器主要技术指标：1.切换百分比，此指标即指切换器输入路数及切换后输出路数。假如是矩阵形式视频切换器，可经过编码任意选择切换百分比。假如切换百分比是固定，通常惯用有“四选一”、“六选一”等等。2.隔离度：这项指标是衡量多路视频信号输入到切换器上时，各路视频信号之间以及它们与切换后输出信号之间隔离程度。通惯用分贝(dB)表示，此项指标值越高越好。3.微分增益DG、微分相位DP

微分增益DG是指被切换后输出视频信号与切换前信号在幅度上失真程度。此指标值越小，表明失真越小。微分相位DP是指被切换后输出视频信号与切换前信号在相位上失真。此指标值越小，表示在相位上失真越小。通常要求电视监视控系统中使用视频切换器DG≤8%，DP≤8°。4.输入电平与输出电平

有些视频切换器还给出输入电平(或输入电压)和输出电平(或输出电压)技术指标。输入电平是指视频切换器输入端对输入视频信号电压幅度要求，通常为0.8Vp-p至1.2Vp-p；输出电平是指视频切换器输出端输出电压幅度标准，通常为1Vp-p至1.2Vp-p。3、

视频切换器在闭路电视监视系统中，摄像机数量与监视器数量百分比在2:1到5:1之间，为了用少许监视器看多个摄像机，就需要用视频切换器按一定时序把摄像机视频信号分配给特定监视器，这就是通常所说视频矩阵。切换方式能够按设定时间间隔对一组摄像机信号逐一循环切换到某一台监视器输入端上，也能够在接到某点报警信号后，长时间监视该区域情况，即只显示一台摄像机信号。切换控制通