2011紅外技術走熱 安防應用中遍地開花

2020-11-23 中關村在線

紅外夜視燈

  目前,紅外技術在安防行業的應用,主要有兩種類型:紅外照明技術和紅外探測技術;並以三種產品形態表現: 紅外夜視發光元器件(即紅外夜視燈)、紅外入侵探測器和紅外熱成像儀。紅外技術作為安防較早採用的技術之一,正隨著應用的發展不斷成熟。

  紅外夜視燈

  隨著視頻監控用戶對24小時全天候監控提出了更加迫切的要求,紅外夜視照明技術得到了廣泛應用,主要有LED紅外燈、雷射紅外燈等,與其配合使用的紅外夜視攝像機已成為目前最為普及的監控攝像機。

  LED紅外燈

  目前的紅外夜視攝像機中,以LED作為紅外發光元器件的應用最為廣泛。若按照LED技術的發展,可以分為兩個階段:第一代普通LED和第二代陣列式LED。第一代普通LED散熱性能不良,光衰快;第二代陣列式LED價格高,耗能高。目前有企業宣稱研發出第三代LED產品,已經突破了前兩種LED紅外燈的技術瓶頸,但該技術還有待市場檢驗。

  杭州海康威視數位技術股份有限公司技術經理吳立普向記者介紹,針對紅外攝像機目前存在發熱量大和光衰現象兩大問題。海康威視投入大量研發力量對此進行了技術攻堅,並引進專業工藝控制技術和精密檢測儀器,研發生產出了系列高品質紅外攝像機產品。

  據了解,海康威視將紅外技術應用在監控領域,經歷了三個階段:第一階段是單燈、單控;第二階段是普通紅外陣列、LED分組封裝、分組控制;第三階段增強型紅外陣列、整版封裝、分組控制。

  現階段,紅外攝像機在市場中仍佔有較大比重,也促使許多廠家通過元隔離封裝紅外燈板、設計大面積鋁合金散熱體、採用高性能LED燈、改善控制電路等方式,逐漸降低了紅外燈發熱和光衰的強度,降低紅外光源本身的熱量。2010年初,海康威視推出了採用第三代紅外技術的百米紅外一體化攝像機,有效解決了第一、第二代紅外攝像機技術光衰嚴重、散熱性差等問題。相信通過未來幾年發展,紅外攝像機效果仍將繼續提高。

  目前,百萬像素高清攝像機的應用面正在推開,CCD和COMS百萬像素攝像機對夜視技術的要求不同,有高清攝像機廠家藉助感光晶片技術的進步在低照度方面取得了突破,大大提高了CMOS低照度環境下的性能,基本滿足了一般場景24小時監控需求。不過,在0Lux照度環境下,高清攝像機還是必須採用外置補光。據了解,如今在百萬像素紅外攝像機中,紅外補光和普通補光燈都有一定程度的應用。

  雷射紅外燈

  由於在照射距離、亮度、散熱、壽命等方面的局限,LED紅外燈在很多領域已經不能完全滿足安防監控工程的夜視要求。而要提高LED紅外監控的距離和亮度,就要增加LED燈的數量和功率,勢必會犧牲其散熱和壽命。因此,想要實現中遠距離的夜視監控就得採用新的技術,而雷射紅外夜視技術能很好地滿足這一需求。

  與LED紅外燈相比,雷射紅外燈有如下優勢:

  照射距離遠:常規產品照射距離可達數百米;

  亮度強:CCD對810nm雷射感應比850nmLED燈感應度高出30%;

  壽命長:由於採用獨特的雷射電源溫控技術,雷射紅外燈可處於恆定的工作溫度,產品的壽命也有了極大的保證;

  功耗低:一般常規產品的最高功率不超過20W,符合環保節理念。

  雷射紅外燈的生廠工藝不像LED紅外燈那樣,僅用相關的元器件進入組裝就可以完成,而需要有半導體雷射器龐大的生產技術實力的多年積累,因而技術門檻比較高。隨著雷射紅外燈的技術進步與發展,雷射紅外燈非常符合特定市場需求,並成為中遠距離紅外夜視監控的最佳光源產品。

  紅外入侵探測器

  紅外探測器按工作原理主要可分為主動紅外探測器、微波紅外探測器、被動紅外/微波紅外探測器、超聲波紅外探測器、雷射紅外探測器等許多種類。

  紅外入侵探測器按工作方式可分為主動紅外探測器和被動紅外探測器。

  主動紅外探測器工作原理是:發射機發出一束經調製的紅外光束,被紅外接收機接收,從而形成一條紅外光束組成的警戒線。當被探測目標侵入該警戒線時,紅外光束被部分或全部遮擋,此時接收機接收的信號就會發生變化,它經放大與信號處理後,即控制發出報警信號。

  主動紅外探測器作為較早應用的報警技術,發展到現在已經比較成熟,已有相當規模的市場佔有率。主動紅外探測器在成本以及安裝調試的便捷性方面優勢明顯。但是,由於主動紅外探測器本身的技術缺陷,很容易受到其它介質的影響而產生誤報,也容易引起漏報。儘管如此,隨著周界防範整體市場的增長,主動紅外探測器的增長依然非常可觀。

紅外熱成像儀

  被動紅外探測器的工作原理是:人體恆定的體溫會發出特定波長10μm左右的紅外線,被動紅外探測器就是靠探測人體發射的10μm左右的紅外線而進行工作的。人體發射的10μm左右的紅外線通過菲涅爾濾光片增強後聚集到紅外感應源上。紅外感應源通常採用熱釋電元件,這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發生變化時就會失去電荷平衡,向外釋放電荷,後續電路經檢測處理後就能產生報警信號。

  被動紅外探測器在國內已經應用多年,但是技術上較大的變革並沒有呈現。雖然眾多廠家都對技術有較大關注,但目前的技術都還是集中在模擬電路和數字電路的結合,甚至很多還是停留在模擬電路上。探測器的關鍵技術也只有個別廠家有些象徵性的突破,如菲涅爾透鏡設計、溫度補償、抗白光、防寵物等技術,而這些技術在部分國家已經有了很好的應用。

  未來被動紅外探測器的技術將呈現出集成化、數位化、無線化、探測方式複合化的發展趨勢

  紅外熱成像儀

  自然界中,一切物體都會輻射紅外線,因此利用探測器測定目標本身和背景之間的紅外線差,可以得到不同的紅外圖像,稱為熱圖像。同一目標的熱圖像和可見光圖像是不同的,它不是人眼所能看到的可見光圖像,而是目標表面溫度分布圖像,或者說,紅外熱圖像是將人眼不能直接看到目標的表面溫度分布,變成人眼可以看到的代表目標表面溫度分布的熱圖像。

  採用紅外熱成像技術,探測目標物體的紅外輻射,並通過光電轉換、信號處理等手段,將目標物體的溫度分布圖像轉換成視頻圖像的設備,稱為紅外熱成像儀。

  紅外熱成像可有主動和被動之分,安防領域應用的基本是被動式產品。紅外熱成像產品具有無需光源、探測距離遠、可在各種複雜的(全黑、微光、惡劣天氣如煙、霧、雨、雪等)環境條件下實現監控的目的,因此非常適合進行晝夜監控、且對安全監控要求較高的一些特殊重要部門的應用需求。紅外熱成像儀可以在較遠的距離上正常觀測目標,受氣候影響很小,並且無論白天黑夜均可以正常工作,同時可以避免暴露自身。在安防監控方面,紅外熱像儀可以在夜間以及惡劣氣候條件下,對各種目標,如人員、車輛等進行監控。

  由於目前紅外熱成像產品的核心部件貨源有限,因而,價格昂貴的特性使得這一種類的攝像機一直以來在安防產業都屬於高端、低量的產品,主要的供應廠商包括FLIR、大立、加創、三星等。

  紅外熱成像儀的核心技術為探測器技術和圖像處理技術。現有的紅外熱成像儀主要應用於電力、石油化工、鋼鐵、科學研究、消防、煤炭、工業控制、軍事、邊防偵察等領域,目前發展的新領域主要是港口碼頭、銀行、道路、油田、�-林防火監控、建築、醫療等。而新的技術應用主要是根據不用行業應用需求,來進行相應的開發。

  紅外熱成像儀目前在安防行業應用還不是很廣泛,主要是在價格方面與普通的主動紅外設備或監控攝像機存在著較大的差異。但隨著這方面需求的增大以及紅外熱像儀在技術上的發展,其差距也將日益縮小。

  結束語

  紅外技術作為一種成熟的技術,在各行各業都得以應用。在安防行業,從監控攝像機到防盜報警探測器,再到高端的紅外熱成像儀,都不乏紅外技術的身影。這項技術的成功應用,為實現24小時不間斷安全防範,提供了強有力的技術支撐和保障。

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