تطبيق الأشعة تحت الحمراء الأشعة تحت الحمراء الصمام في كاميرا الأشعة تحت الحمراء

مع تزايد الطلب على مراقبة الرؤية الليلية في مشروع نظام المراقبة بالفيديو الأمني ، دخلت كاميرات الأشعة تحت الحمراء السوق السائدة للكاميرات ، ويزداد حجم المبيعات يوما بعد يوم. مشاكل في تطبيق تكنولوجيا الرؤية الليلية بالأشعة تحت الحمراء تتعرض تدريجيا.

في الواقع ، تكنولوجيا الرؤية الليلية هي تقنية إلكترونية ضوئية تمكن من المراقبة الليلية عن طريق أجهزة التصوير البصرية. ويشمل ذلك رؤية ليلية منخفضة الإضاءة ورؤية ليلية بالأشعة تحت الحمراء: تقنية الرؤية الليلية المنخفضة هي نوع من تكنولوجيا الرؤية الليلية مع أنبوب تحسين الصورة ، الذي يعزز في الواقع الصورة المستهدفة الضعيفة التي ينيرها ضوء الليل للمراقبة. تكنولوجيا التصوير الكهروضوئية. هنا نتحدث بشكل رئيسي عن تقنية الرؤية الليلية النشطة بالأشعة تحت الحمراء ، والتي هي نوع من تكنولوجيا الرؤية الليلية التي تحقق المراقبة من خلال إلقاء الضوء الفعال على الأشعة تحت الحمراء لمصدر الأشعة تحت الحمراء للانعكاس المستهدف. الجهاز المقابل هو جهاز الرؤية الليلية بالأشعة تحت الحمراء النشط ، والنواة الفعلية هي كاميرا الأشعة تحت الحمراء.

مزيج من مصدر ضوء الأشعة تحت الحمراء ، وكاميرا تتكون من جهاز التصوير الكهروضوئي غير المباشر CCD أو مستشعر صورة CMOS والعدسة المطلوبة للصورة الصورة هي العوامل الرئيسية الثلاثة التي تسيطر على تأثير مراقبة ليلة الكاميرا الأشعة تحت الحمراء.

أولا ، اختيار مصدر ضوء الأشعة تحت الحمراء

ضوء الأشعة تحت الحمراء هو ضوء غير مرئي له طول موجة أكبر من 780 نانومتر. بشكل عام ، هناك ثلاث طرق لإنتاج مثل هذا الضوء غير المرئي.

1. مباشرة استخدام ضوء الأشعة تحت الحمراء من المصابيح المتوهجة أو زينون. بمعنى أنه يتم تثبيت مرشح الضوء المرئي على المصباحين لتصفية الضوء المرئي ، ولا يتم إطلاق سوى الأشعة تحت الحمراء غير المرئية ؛

2. استخدام الأشعة تحت الحمراء التي ينبعث منها ضوء الصمام الثنائي أو صفيف LED لتوليد ضوء الأشعة تحت الحمراء. تولد هذه الأجهزة ضوء الأشعة تحت الحمراء عن طريق إعادة اتحاد الإلكترونات والثقوب في أشباه موصلات زرنيخيد الغاليوم (GaAs) ؛

3. استخدام الأشعة تحت الحمراء ليزر ديود LD ، كما يمكن استخدامها كمصدر للضوء الأشعة تحت الحمراء. ومع ذلك ، فمن الضروري إثارة أو ضخ الإلكترونات في حالة طاقة أقل إلى حالة طاقة أعلى ، والحفاظ على ضوء الأشعة تحت الحمراء المحفزة عن طريق عكس كمية كبيرة من توزيع الجسيمات وصدى.

النوع الأول من مصدر الضوء هو مصدر الضوء الحراري بالأشعة تحت الحمراء ، وأكبر ميزة له هي أنه يمكن تحويله إلى قوة كبيرة نسبيا وزاوية تشعيع كبيرة ، بحيث تكون مسافة التشعيع طويلة. أكبر عيب هو أنه يحتوي على مكونات الضوء المرئي ، أي أن هناك عاصفة حمراء ، وأن عمر الخدمة قصير. إذا كنت تعمل 10 ساعات في اليوم ، فلا يمكن استخدام 5000 ساعة إلا لأكثر من عام واحد. إذا كنت ترى أن تبديد الحرارة غير كاف ، فإن متوسط العمر المتوقع قصير. من أجل تحسين عمر مصباح الأشعة تحت الحمراء بالأشعة تحت الحمراء ، يجب أيضاً استخدام دائرة مفتاح التحكم في الضوء من أجل تقليل وقت العمل. بالإضافة إلى ذلك ، تمت إضافة دائرة تبديل تأخير لمنع تداخل الضوء المحيط.

والثاني هو مصباح الأشعة تحت الحمراء التي تتكون من صفيف LED لأشباه الموصلات من أشباه الموصلات ، والتي تتميز بخاصية LED للصفائح المتطورة التي تم تطويرها باستخدام تقنية جديدة. تتميز صفيف LED الخاص به بصوت بصري يصل إلى 800mw-1000mw ، والذي أصبح بديلاً عن مصابيح LED العادية. تتميز LED-Array بزاوية نصف طاقة تبلغ 10-120 ° (زاوية متغيرة).

نظرًا لأن LED-Array هو مصباح LED مدمج بدرجة عالية ، وحجمه عملة معدنية واحدة فقط ، فإنه يمكن أن يضيء المساحة الداخلية بالكامل بالتساوي مع عمر 50.000 ساعة. كان يستخدم في الأصل في طائرات الطيران. في السنوات الأخيرة ، وبفضل تطوير سوق المراقبة الليلية المدنية ، انتقلت شركة LED-Array تدريجياً إلى السوق المدنية ، لتصبح الخيار المثالي لمراقبة ليلية عالية الجودة.

على الرغم من أن مصابيح LED و صفيفات LED تعمل بالأشعة تحت الحمراء قد قضت على مصادر الضوء الحراري بالأشعة تحت الحمراء ، فإنه يجب اختيار مصادر الضوء من الأشعة تحت الحمراء لمراقبة مشاهد طويلة المدى تزيد عن 1 كم. لأن أشباه الموصلات ليزر لديها سطوع أعلى واتجاهية أفضل من مصابيح LED.

بشكل عام ، انتبه إلى النقاط التالية عند اختيار مصدر الأشعة تحت الحمراء.

A ، واختيار مسافة ضوء الأشعة تحت الحمراء يجب أن تترك الهامش

عند اختيار مصباح الأشعة تحت الحمراء ، انتبه بشكل خاص للفرق بين المسافة الاسمية والمسافة الفعلية للإشعاع. نظرًا لأن بعض الشركات المصنعة لها مسافة مرئية كبيرة ظاهريًا ، فإن الاختبار الفعلي مطلوب عند اختيار مسافة إشعاع مصباح الأشعة تحت الحمراء ، ويتطلب وجود هامش كافٍ لجعل إضاءة المشهد المرصود موثوقة.

يجب تحديد مصدر مصدر التيار الثابت.

ولأن الصمام هو جهاز يحركه التيار ، فإن سطوعه وقوته يتناسبان مع تيار المحرك ، وليس الجهد. لذلك ، من أجل الحفاظ على ثابت شدة الإضاءة ، من الضروري استخدام مصدر ضوء مدفوعًا بمصدر تيار مستمر.

ج ، لاختيار مصدر جيد للحرارة

لأن الأنبوب الذي ينبعث منه الضوء لديه مشكلة توليد الحرارة وتبديد الحرارة ، خاصة أن مصدر الضوء ذو مسافة الطاقة الكبيرة كبير ، لذلك من الضروري تحديد مصدر ضوء مع تبديد جيد للحرارة لضمان تشغيل مستقر وموثوق.

D. لاستخدام مصدر ضوء الأشعة تحت الحمراء مع دائرة إمدادات الطاقة من التحكم في درجة الحرارة التبديل التلقائي دائرة التحكم وفصلها عن لوحة الضوء

نظرًا لأن دائرة تزويد الطاقة لمصباح الأشعة تحت الحمراء لا يتم فصلها عن لوحة المصباح ، فإن الحرارة الناتجة عن تشغيل أنبوب الإنبعاث الضوئي تؤثر على أداء مكون دائرة تزويد الطاقة ، مما يؤدي إلى إضاءة المصابيح التي تنبعث منها الإضاءة. أنبوب ليكون غير مستقر. مع دائرة مفتاح التحكم الخفيف ، يمكن عمل ضوء الأشعة تحت الحمراء. تنطفئ الأنوار خلال النهار وتفتح في الليل.

E ، لاختيار ضوء الأشعة تحت الحمراء وفقا لمسافة المراقبة

نظرًا لأنه يمكن تركيب مصابيح LED بالأشعة تحت الحمراء على العدسة ، يمكن استخدامها مع كاميرا الأشعة تحت الحمراء أو مباشرة على الغلاف المحيط بالكاميرا وواجهة العدسة. من الواضح أن هاتين التجميعتين تحتويان على عدد أقل من مصابيح LED بالأشعة تحت الحمراء ، والمسافة التي تضيء بها هي بالتأكيد ليست بعيدة عن مصباح LED منفصل للأشعة تحت الحمراء. بشكل عام ، أكثر من 50 متر ، من الأفضل استخدام ضوء منفصل للأشعة تحت الحمراء ، ويستخدم LD أخرى لإضاءة الرؤية الليلية لمسرح المراقبة مع مسافة أكثر من 1 كم ، ولكن شعاع LD يكون رقيقًا وقويًا ، لذلك أن شعاع الأشعة تحت الحمراء ينير نطاق معين من المشاهد ، واستخدام من الضروري أيضا لتوسيع الحزمة من خلال عدسة موسع شعاع.

الثانية ، واختيار الكاميرا

في الوقت الحاضر ، يحتوي جهاز حساس الكاميرا على نوعين من CMOS و CCD. وكما هو الحال في CCD ، تستجيب رقاقة مستشعر الصورة CMOS أيضًا لموجات الضوء بالأشعة تحت الحمراء ، ولكنها أكثر حساسية من رقاقة مستشعر الصورة CCD في نطاق 890-980 نانومتر ، ويكون تدرج التوهين أبطأ مع زيادة الطول الموجي. مع التطور السريع لرقائق الصور CMOS ، تم تقليل إشارة الضوضاء بشكل أكبر ، كما تم توفير كاميرات CMOS بمستوى النجوم. لذلك ، لا تقتصر بالضرورة على اختيار كاميرات CCD ، ويمكن استخدامها بالكامل لتحديد مزاياها الخاصة. بشكل عام ، تكون نقاط التحديد الخاصة بكاميرا الأشعة تحت الحمراء كما يلي.

A ، يجب اختيار كاميرا إضاءة منخفضة ، ومتطلبات الإضاءة عموما ≤ 0.02Lux

بعض الشركات المصنعة للكاميرا أو البائعين كذبا الإبلاغ عن الحد الأدنى من الإضاءة ، بحيث يتم تخفيض مسافة الرؤية الليلية فعالة إلى حد كبير ، لذلك فمن الأفضل لاختبار على وجه التحديد.

يمكن أن تعمل كاميرات التثقيف المضيئة والنجوم في ظروف مظلمة جدًا ، ولكن لا تزال بعض المناطق التي تحتوي على معاملات انعكاس صغيرة غير متوفرة ، مثل الصحاري والمناطق الخضراء ومناطق الغابات. في هذه الحالة ، تكون كاميرا الرؤية الليلية ذات مستوى الإضاءة المنخفضة مقترنة مباشرةً بلوحة ليفية ومخروط ضوئي بمكبر صوت عالي الأداء و CCD أبيض وأسود CCC مطلوبين. باختصار ، كلما كانت الإضاءة أقل ، كلما كان ذلك أفضل. ولأنه ليس موحدا في الوقت الحاضر ، فمن المستحيل الاعتقاد بأن الحد الأدنى من إضاءة المصنع هو اسمى. من الأفضل اختبارها في ظل ظروف عملية. عموما ، متطلبات الإضاءة عموما ≤ 0.02 لوكس.

B. إن حجم مستشعر صور كاميرا الأشعة تحت الحمراء هو أكبر حجم ممكن.

لأنه لا يمكن استخدام 1/4 CCD للمسافة الفعالة للرؤية الليلية بالأشعة تحت الحمراء فوق 15m ، لأن التدفق الضوئي لـ 1/4 CCD هو 50٪ فقط من 1/3 CCD. حجم CCD كبير ، و التدفق الضوئي المستلم كبير. حجم CCD صغير ، ويكون التدفق الضوئي المتلقي صغيرًا. لذلك ، تختار كاميرا الرؤية الليلية 1/2 من CCD ، ويمكن اختبار 1/3 من CCD ، ولكن من المستحيل تحديد 1/4.

C ، يجب أن الكاميرا الأشعة تحت الحمراء لديها مصراع الالكترونية التلقائي والتحكم التلقائي في الربح (AGC) وظيفة

بسبب هذه الوظائف ، يمكن تعديل الإشارة إلى حالة أفضل لتلبية تأثير الملاحظة.

D ، تحتاج إلى تغطية المناسبة لاختيار كاميرا CMOS فائقة مصغرة

نظرًا لاستهلاك الطاقة المنخفض ، والتكامل العالي ، والحجم الصغير ، يمكن استخدام أجهزة استشعار الصورة CMOS فقط ، بحيث يمكن تحويلها إلى زر قميص وكاميرا CMOS تناسب حجم الزر. إلى جانب التصغير لمصادر الأشعة تحت الحمراء المقابلة وإدخال بطاريات عالية الأداء ، ستكون العين الثالثة في كل مكان. بهذه الطريقة ، مع زوج من نظارات الرؤية الليلية وقبعة مع مصدر الأشعة تحت الحمراء وكاميرا فائقة مصغرة CMOS ، ستكون الليلة بيضاء. من الواضح أن هذا سيغير وجه حياتنا الاجتماعية بالكامل.

ه ، مطابقة الكاميرا مع امدادات الطاقة الصغيرة تنظيما

اختيار امدادات الطاقة للكاميرا يجب الانتباه إلى النقطتين التاليتين.

1. حدد مصدر الطاقة المنظم. نظرًا لأن AC220V من مصدر التيار الكهربائي غير مستقر ، إذا تم اختيار محول فقط مع تيار متناوب من 12V ولم يستقر ، ستكون الدائرة في الكاميرا غير مستقرة ، مما سيجعل الكاميرا غير مستقرة والأداء المطلوب لن يستوفي المتطلبات.

2. من الأفضل اختيار مصدر طاقة صغير أكثر من ضعف تيار الكاميرا. إذا كان تيار الكاميرا هو 200mA أو 250mA ، عادة ما يكفي لتحديد 500mA. إذا كان التحديد كبيرًا جدًا ، مثل 1 أ للكاميرا ، فستكون وحدة التخزين كبيرة جدًا وسعرها باهظ جدًا ؛ إذا كان صغيرًا جدًا ، فقد يكون تيار الكاميرا ساخنًا (لأن وقت العمل المستمر طويل جدًا) ويؤثر على الموثوقية والحياة العملية.

ثالثًا ، اختيار العدسة ، إلخ.

عدسة الكاميرا هي المعدات الرئيسية لكاميرا الأشعة تحت الحمراء. تؤثر جودته (المؤشر) بشكل مباشر على تأثير التصوير الخاص بالنظام. لذلك ، ما إذا كان اختيار العدسة مناسبًا له علاقة بجودة النظام والتكلفة الهندسية. لذلك ، انتبه إلى النقاط التالية عند اختيار العدسة:

A ، أفضل خيار من عدسة الأشعة تحت الحمراء

نظرا للعدسة البصرية العادية ، فإن ضوء الأشعة تحت الحمراء المنعكسة مرة أخرى إلى العدسة من قبل الكائن لا يمكن أن يركز بشكل فعال على سطح CCD المستهدف ، ويتم تقليل تأثير الرؤية الليلية بالأشعة تحت الحمراء بشكل كبير ، لذلك يفضل استخدام عدسة الأشعة تحت الحمراء. خاصة بالنسبة للكاميرات السوداء التي تحول لونها ، فإنه من المستحيل عمل خطوط مراقبة ليلية نهارية متناسقة دون استخدام عدسة الأشعة تحت الحمراء ، بحيث لا يمكن إبقاء صور النهار والليل واضحة.

ب. يفضل أن يكون حجم التصوير للعدسة المختارة هو نفس حجم مستشعر الصورة في الكاميرا.

يجب أن يكون حجم العدسة المحددة هو نفس حجم مستشعر الصورة في الكاميرا. إذا كان حجم مستشعر الصورة هو 1/2 "، يجب أن يكون حجم تصوير العدسة 1/2".

عندما يكون حجم تصوير العدسة أكبر من حجم سطح حساس الكاميرا ، فإن التصوير لن يتأثر ، ولكن زاوية التصوير الفعلية أصغر من مجال الرؤية الإسمي للعدسة ، وعندما يكون حجم التصوير العدسة أصغر من عدسة الكاميرا عندما يكون الحجم صغيرًا ، سيؤثر ذلك على التصوير ، ويحيط الصورة ببرميل العدسة ، وتظهر الزوايا السوداء في أركان الصورة الأربعة.

يمكن ملاحظة أنه يمكن اختيار العدسات 1/3 "الكاميرات ، 1/3" ، 1/2 "و 2/3" ؛ لمدة 1/2 "الكاميرات ، 1/2" ، 2/3 "يمكن اختيار العدسة ، ولكن ليس عدسة 1/3. لأن CCD يشبه العين البشرية ، العدسة مثل نظارات الناس ، النظارات هي صغيرة جدا ، لن ترى العيون الأشياء المحيطة.

C ، وأفضل طريقة تركيب عدسة الكاميرا واجهة التثبيت

يتم تثبيت الواجهة بين العدسة والكاميرا في نوعين: C-type و CS-type. الاثنان أفضل. إذا اخترت عدسة من نوع C ، فستحتاج إلى إضافة حلقة سميكة 5 مم. إذا قمت بالاتصال مباشرةً بكاميرا واجهة CS دون إضافة حلقة ، فقد يلمس سطح المرآة الخلفي للعدسة الزجاج الواقي للسطح الحساس في CCD ، والذي قد يتسبب في تلف كاميرا CCD. هذا ملحوظ بشكل خاص في الاستخدام العملي.

D ، فمن الأفضل لاختيار عدسة القزحية التلقائي للتكيف مع التغيرات الكبيرة في الإضاءة ليلا ونهارا

نظرًا للمراقبة الليلية والنهارية ، تختلف الإضاءة على نطاق واسع ، لذا من الأفضل استخدام عدسة قزحية تلقائية تتغير تلقائيًا وفقًا للإضاءة للحفاظ على الصورة واضحة.

E ، يجب أن تفي دقة العدسة والنفاذية المتطلبات

يجب أن تكون دقة عدسة التصوير المستخدمة أكبر من دقة الكاميرا ، وإلا فلن تتحقق الحدة المطلوبة. ونفاذية العدسة في العدسة أفضل ، أي أن توهين الضوء صغير جدًا.

F ، مسافة رصد أكثر من 1 كم ، تحتاج أيضا إلى استخدام عدسة توسع شعاع الليزر التكبير

وفقًا لحجم ومسافة المشهد المراد مراقبتهما ، حدد الحزمة الليزرية المناسبة لتوسيع عدسة الموازنة بحيث يمكن لشعاع الليزر أن يضيء المشهد المراد مراقبته ، بحيث يمكن للكاميرا أن تستقبل الضوء المنعكس لمساحة المراقبة.

انتبه إلى الغطاء الواقي من زجاج النافذة مع الأداء الجيد.

بالإضافة إلى اختيار مصابيح الأشعة تحت الحمراء والكاميرات والعدسات ، يجب أيضًا الانتباه إلى الاعتبارات الشاملة للأغطية الواقية ومصادر الطاقة. لأن الغطاء الواقي له تأثير على تأثير مصباح الأشعة تحت الحمراء ، مثل ضوء الأشعة تحت الحمراء الذي يمر عبر وسائط مختلفة ، تختلف النفاذية والانعكاسية. على سبيل المثال ، زجاج النوافذ المختلفة ، وخاصة الزجاج المطلي لإزالة الصقيع التلقائي ، له توهين مختلف لضوء الأشعة تحت الحمراء ، لذا يجب توخي الحذر لاختيار غطاء حماية مع زجاج نافذة جيد.

الرابع ، الاستنتاج

يمكن ملاحظة ما سبق أن مصادر الأشعة تحت الحمراء الثلاثة لها مزاياها وعيوبها ، ولكن مصدر الضوء الحراري بالأشعة تحت الحمراء يتم التخلص منه أساسًا بواسطة مصباح الأشعة تحت الحمراء ومصباح LED. لأنه يمكن أيضا استخدام الصمام صفيف لإلقاء الضوء الكامل على مسافة عدة مئات من الأمتار من مشاهد المراقبة. أما بالنسبة لمسرح مراقبة المسافات الطويلة جداً لمسافة 1 كم أو أكثر ، فمن الأفضل استخدام مصدر ضوء LD في الأشعة تحت الحمراء. بسبب سطوعها العالي ، يتصدر LD الكثير من مصابيح LED ، لذا فإن مصدر الضوء LD LD صغير وخفيف ، وهو أفضل خيار للمسافات الطويلة جدًا.

أهم قضية في اختيار كاميرات الأشعة تحت الحمراء هي المجموعة الكاملة. بالإضافة إلى اختيار مصدر ضوء الأشعة تحت الحمراء ، ينبغي النظر في مطابقة الكاميرا والعدسة والغطاء الواقي ومصدر الطاقة وما إلى ذلك بشكل شامل. فقط من خلال النظر في نقاط الاختيار المذكورة في المادة ، يمكننا الحصول على التأثير مع نصف الجهد.