Principios técnicos de las cámaras infrarrojas
Principales características de las cámaras infrarrojas
La luz es un tipo de onda electromagnética. Normalmente la gente divide la luz infrarroja en tres partes: infrarrojo cercano, medio y lejano. El infrarrojo cercano se refiere a una longitud de onda de 0,75 a 3,0 micrones; el infrarrojo medio se refiere a una longitud de onda de 3,0 a 20 micrones; el infrarrojo lejano se refiere a una longitud de onda de 20 a 1000 micrones.
La luz es una onda electromagnética que tiene la misma naturaleza que las ondas de radio. Su rango de longitud de onda varía desde unos pocos nanómetros (1 nm = 10-9 m) hasta aproximadamente 1 milímetro (mm). Solo una parte es visible para el ojo humano, lo que llamamos luz visible. El rango de longitud de onda de la luz visible es de 380 nm a 780 nm. Las longitudes de onda de la luz visible se dividen en rojo, naranja, amarillo, verde, cian, azul y violeta. cortas aquellas con longitudes de onda más cortas que la luz violeta. Se llama luz ultravioleta, y la longitud de onda más larga que la luz infrarroja se llama luz infrarroja. La longitud de onda de la luz infrarroja está entre 780 nm y 1000 μm, que se sitúa entre las ondas de radio y la luz visible.
Las lámparas de infrarrojos se dividen en dos tipos: semiconductores de luminiscencia sólida (diodo emisor de infrarrojos IR LED) según su mecanismo de radiación infrarroja.
Lámparas de infrarrojos y lámparas de infrarrojos de radiación térmica. El primero se utiliza más comúnmente en cámaras infrarrojas de CCTV.
El principio de la luz infrarroja de diodo emisor de luz infrarroja (IR LED) es: una matriz de diodos emisores de luz infrarroja forma un cuerpo luminoso. El diodo emisor de infrarrojos está hecho de una unión PN hecha de un material con alta eficiencia de radiación infrarroja (generalmente arseniuro de galio (GaAs)), y se aplica un voltaje de polarización directa para inyectar corriente en la unión PN para excitar la luz infrarroja. La distribución de energía espectral tiene una longitud de onda central de 830~950 nm y un ancho de banda de medio pico de aproximadamente 40 nm. Es una distribución de banda estrecha y está dentro del rango que pueden percibir las cámaras CCD en blanco y negro comunes.
La potencia de emisión de los diodos emisores de luz infrarroja se expresa en irradiancia μW/m2. La intensidad máxima de radiación de un diodo infrarrojo generalmente se encuentra directamente delante del eje óptico y disminuye a medida que aumenta el ángulo entre la dirección de la radiación y el eje óptico. El ángulo en el que la intensidad de la radiación alcanza el valor máximo de 50 se denomina ángulo de radiación de media intensidad, es decir, ángulo de media potencia. Los ángulos de radiación de los diodos emisores de luz infrarroja con diferentes modelos de procesos de envasado son diferentes.
Las lámparas de infrarrojos tienen diferentes potencias y dos longitudes de onda, 715 y 830 nM. La diferencia de longitud de onda determina la distancia de iluminación y el efecto de la lámpara de infrarrojos:
La lámpara de infrarrojos de 715 nM tiene una iluminación prolongada. distancia el efecto es bueno, pero producirá ráfagas rojas (las cámaras digitales domésticas usan este tipo de lámpara infrarroja como luz de relleno);
Usando lámparas infrarrojas de 830 nM, básicamente no hay fenómeno de ráfaga roja ni rojo. la ráfaga es muy pequeña
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Las lámparas infrarrojas utilizan principalmente diodos emisores de infrarrojos en el mercado general. Presentamos sus principios y características de la siguiente manera: el cuerpo luminoso está compuesto por una matriz de emisores de luz infrarroja. diodos. El diodo emisor de infrarrojos está hecho de una unión PN hecha de un material con alta eficiencia de radiación infrarroja (generalmente arseniuro de galio (GaAs)), y se aplica una polarización directa para inyectar corriente en la unión PN para excitar la luz infrarroja. Su mayor ventaja es que no puede tener una ráfaga roja (usando un tubo infrarrojo de longitud de onda de 940 ~ 950 nm) o solo una ráfaga roja débil (la ráfaga roja es luz roja visible) y tiene una larga vida útil. La potencia de emisión de los diodos emisores de luz infrarroja se expresa como irradiancia μW/m2. En respuesta a esta situación, los FI-930C y FI-970C de Foxconn consideraron plenamente este problema al diseñar, utilizando diodos emisores de luz de alta eficiencia y un sistema de disipación de calor incorporado en la cámara para permitir que el tiempo de trabajo estable de la cámara alcance los 25.000 ¡horas!
El rayo infrarrojo es un tipo de onda luminosa con una longitud de onda que va desde unos pocos nanómetros (nm) hasta aproximadamente 1 milímetro (mm). Sólo una parte es visible para el ojo humano. La llamamos luz visible. El rango de longitud de onda de la luz visible es de 380 nm a 780 nm. La longitud de onda de la luz visible se divide en rojo, naranja, amarillo, verde, cian, azul y violeta. De larga a corta. La longitud de onda es más larga que la luz roja y se llama luz infrarroja. La longitud de onda de la luz infrarroja está entre 780 nm y 1000 μm, que se sitúa entre las ondas de radio y la luz visible.
Las cámaras de infrarrojos son en realidad equipos de monitorización que integran cámaras de vigilancia, cubiertas protectoras, luces infrarrojas, unidades de alimentación y refrigeración, etc.
En la actualidad, la cámara infrarroja resistente al agua más utilizada en proyectos de monitoreo es la infrarroja activa, que emite rayos infrarrojos de LED que se pueden usar para sentir las características espectrales de la luz infrarroja (es decir, puede sentir la luz visible y la luz infrarroja). ), y se puede utilizar con lámparas infrarrojas como "fuentes de iluminación". El mercado está dominado por los LED infrarrojos que emiten longitudes de onda de 850 nm y 940 nm. Los primeros sistemas de visión nocturna por infrarrojos no se utilizaron para fines civiles, sino principalmente en el ejército. Sin embargo, debido a que el sistema de visión nocturna por infrarrojos activo emite rayos infrarrojos y es fácilmente descubierto por el enemigo, básicamente ha sido eliminado en el ejército. Las cámaras termográficas infrarrojas (cámaras infrarrojas pasivas) se utilizan principalmente en el campo militar. Sus sistemas de cámaras pueden detectar la radiación infrarroja emitida por objetos por encima del cero absoluto (-273 °C). Cuanto mayor es la temperatura del objeto, más rayos infrarrojos emite. irradia y es más fácil de visualizar. Debido al mercado objetivo y a problemas de costos de fabricación, pocos fabricantes de seguridad que produzcan cámaras civiles producen cámaras infrarrojas pasivas.
La luz infrarroja es el componente principal de las cámaras infrarrojas. Hay dos categorías principales en el mercado. Una es la luz LED de cuentas tradicional, que es una fuente de luz infrarroja más tradicional y de uso común. Las luces infrarrojas "piraña" también se pueden dividir en luces infrarrojas tradicionales; la otra es la fuente de luz infrarroja "matriz" que se hizo popular hace dos años. Su principio es integrar muchos chips emisores de luz y la eficiencia de conversión fotoeléctrica es mayor. Los ordinarios son altos, la tasa de conversión fotoeléctrica del LED ordinario es 10, mientras que la tasa de conversión fotoeléctrica de la cámara infrarroja "matriz" se puede aumentar a más de 25, razón por la cual la cámara infrarroja impermeable "matriz" hace que todos los objetos sean "demasiado blancos". ". Por la noche, los rostros y la ropa son difíciles de distinguir en las imágenes. Además, su calor no se puede fijar alrededor de la lente de una cámara de vigilancia como las luces infrarrojas tradicionales. La mayoría de las cámaras infrarrojas "matriz" que se ven en el mercado tienen el tablero de luz separado de la lente y las luces infrarrojas están fijas en la parte superior. y los lados inferior o izquierdo y derecho respectivamente.
La fuente de luz infrarroja está relacionada con la vida útil y la distancia de la cámara de vigilancia. En general, la potencia de radiación de la luz infrarroja es proporcional a la corriente operativa directa. Valor nominal de la corriente directa, la temperatura del dispositivo se ve afectada por el El consumo de calor de la corriente aumenta, lo que hace que la potencia de emisión de luz disminuya. Si la corriente del diodo infrarrojo es demasiado pequeña, afectará el rendimiento de su potencia de radiación, pero si la corriente de trabajo es demasiado grande, afectará su vida útil e incluso provocará que el diodo infrarrojo se queme. Por lo tanto, se requiere que la corriente de trabajo sea precisa y estable; de lo contrario, se verá afectado el rendimiento y la confiabilidad de la potencia de radiación. La potencia de radiación disminuirá a medida que aumente la temperatura ambiente (incluido el aumento de la temperatura ambiente causado por su propio calor). Para las lámparas de infrarrojos, especialmente las de larga distancia, el consumo de calor es un tema al que se debe prestar atención al diseñar y seleccionar.
Principio de imagen
En los sistemas de monitoreo de visión nocturna, el método convencional es utilizar iluminación de luz visible, pero este método tiene las desventajas de no ser ocultable y exponer fácilmente el objetivo de monitoreo, por lo que rara vez se usa. El monitoreo de visión nocturna científica y oculta utiliza tecnología de cámara infrarroja. La tecnología de cámaras infrarrojas se divide en pasiva y activa. La tecnología de fotografía infrarroja pasiva aprovecha el hecho de que cualquier sustancia emite rayos infrarrojos por encima del cero absoluto (-273°C). Cuanto mayor es la temperatura del objeto, más rayos infrarrojos irradia. La cámara más típica fabricada con este principio es una cámara termográfica infrarroja. Sin embargo, esta cámara infrarroja especial es cara y, por lo tanto, está limitada a ocasiones militares o especiales. La tecnología de cámara infrarroja activa utiliza "iluminación" de radiación infrarroja (principalmente luz infrarroja) y utiliza cámaras comunes en blanco y negro con poca luz, cámaras de color a blanco y negro o cámaras infrarrojas en color con poca luz para sentir la Luz infrarroja reflejada por el paisaje y el entorno circundantes. Vigilancia por visión nocturna. La tecnología de cámaras infrarrojas activas es madura y estable y se ha convertido en la corriente principal de la vigilancia por visión nocturna.
La cámara de infrarrojos integrada es un equipo de cámara que integra cámara, cubierta protectora, luz infrarroja, fuente de alimentación y unidad de refrigeración, etc. El principio básico para lograr la visión nocturna es utilizar una cámara CCD en blanco y negro normal para sentir las características espectrales de la luz infrarroja (es decir, puede sentir tanto la luz visible como la luz infrarroja) y utilizar la lámpara de infrarrojos como "fuente de iluminación". " para realizar imágenes de visión nocturna. La potencia y el ángulo de la lámpara de infrarrojos, la configuración de la cámara, la lente de infrarrojos con una determinada distancia focal y si hay un buen suministro de energía y disipación de calor son parámetros importantes para juzgar el rendimiento de la cámara de infrarrojos integrada.
También hay muchos productos en el mercado que separan las cámaras de los proyectores de infrarrojos. Esto requiere que los usuarios tengan un conocimiento suficiente del rendimiento de las lámparas y cámaras de infrarrojos y que puedan realizar ajustes razonables en función del ángulo. de la lámpara de infrarrojos, parámetros de la lente de la cámara, etc. Coincidencia.