安防知识视频监控

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4、安防监控术语详解-同轴电缆传输方式初学者园地之同轴电缆传输 第三章信号传输局部 传输系统将监控系统的前端设备与终端设备联系起来。前端设备所产生的图像信号、声音信号、各种报警信号通过传输系统传送到控制中心，并将控制中心的控制指令传送到前端设备。 根据电视监控系统的规模大小、覆盖面积、信号传输距离、信息容量、对系统的功能及质量指标等不同要求以及传输信号的种类可以采用不同的传输方式。由于图像信号的信息量大，带宽宽，监视时直观性强，因此传输的重点就是视频图像信号的传输。 第一节、同轴电缆传输 电视监控系统一般多是中短距离的中小型系统，几乎都采用同轴电缆传输视频图像信号。视频基带是指视频信号本身的频带宽

5、度0至6MHz。将视频信号采用调幅或调频的方式调制到高频载波上，然后通过电缆传输，在终端接收后再解调出视频信号，这种方式称为调制传输方式，它可以较好地抑制基带传输方式中常有的各种干扰，并可实现一根电缆传送多路视频信号。但是在实际的监控系统中，由于摄像机布置地点比较分散，并不能发挥频分复用的优势，而且增加调制、解调设备还会增加系统本钱，因此在传输距离不远的情况下，仍然以基带传输为主。而高频传输方式大多出现在有线电视系统中。 一、同轴电缆 同轴电缆是由两个同轴布置的倒导体组成，传输的信号完全封闭在外导体部，从而具有高频损耗低、屏蔽及抗干扰能力强、使用频带宽等显著特点。同轴电缆从外至结构为铜单线多根

6、铜线绞合的导体、绝缘介质、软铜线或镀锡丝编织层和聚氯乙烯护套。 同轴电缆的特性阻有50欧姆、75欧姆等。主要型号有SYV型，它的绝缘层为实心聚乙烯；SBYFV型，它的绝缘层为泡沫聚乙烯；SYK型。其绝缘层为聚乙烯藕芯。电视监控系统中常用的是SYV和SBYFV型75欧姆阻抗的同轴电缆。 泡沫聚乙烯材料比聚乙烯更不易损耗视频信号，还增加了电缆的灵活性，安装方便，但容易吸潮从而改变电气性能。实心聚乙烯因其刚性，比泡沫材料保形性好，能承受以外挤压的压力。 同轴电缆屏蔽层铜网能屏蔽电磁干扰或EMI的无用外部信号干扰，编织层中绞合线的多少和含铜量决定了其抗干扰的能力。编织层松散的商业电缆能屏蔽80%干扰信

7、号，适合于电气干扰较低的场合，如果使用金属管道效果更好。高干扰的场合要使用高屏蔽或高编织密度的电缆。铝箔屏蔽或包箔材料的电缆不适用于电视监控系统，但可用于发射无线电频率信号。 同轴电缆越细越长，损耗越大，信号频率越高，损耗越大。以SYV型电缆为例，国的同轴电缆有SYV75-3、SYV75-5、SYV75-7、SYV75-9等规格。 使用同轴电缆传输使图像时，距离在300米以下的一般可以不考虑信号的衰减问题，在传输距离增加时可以考虑使用低损耗的同轴电缆，如SYV75-9、SYV75-18等，或者参加电缆补偿器。 二、电缆补偿器 电缆补偿器又称为电缆均衡器，通过电缆校正电路来进展高频特性的补偿，以

8、使信号传输通道的总频率特性根本上是平坦的。电路主要由RC电路组成，每一组RC串联电路都有一个中心频率f，将电缆衰减曲线分成几段，对应于各段都用一组RC电路进展补偿。 一般参加一级补偿器可以使传输线路延长500米，对于不同规格的电缆适当增加电缆补偿器可使有效传输距离增至2km左右。 三、同轴电缆基带传输易出现的干扰 基带传输的一个缺点就是抗干扰能力差，同轴电缆的屏蔽层对频率越低的电磁波的屏蔽作用越差，因此易受到播送干扰和低频电磁波的干扰。 播送干扰 同轴电缆在架空设置时，电缆线本身就成了一根很长的天线，在受到播送电磁波感应时，感应出电位差，这个电位差产生在电缆线屏蔽层两端芯线也存在感生电位差，但

9、很小，那么，屏蔽层、信号源阻、芯线及芯线、75欧姆负载、屏蔽层形成了回路，这个电位差通过回路形成干扰电流，并在负载电阻75欧姆上形成干扰压降叠加到视频信号上。这种干扰一般在几百KHz到几MHz，对图像产生较为稳定的网纹干扰，干扰频率越高，网纹越细越密，大于10MHz的干扰根本上不影响观看效果。 抑制这种干扰的最好方法是电缆埋地铺设，或采用铅包电缆，也可以采用具有外屏蔽层的对称平衡电缆作为传输线。当只能采用同轴传输时，应使电缆线屏蔽层单端接地，同时在接收端设置对称输入的电缆补偿器。采用高电平传输方法也可以很好地抑制播送干扰，方法是将1Vp-p的视频信号放大到5至8Vp-p后再进展传输，在接收端干

10、扰电平相对于视频信号就减小了，传输的距离也可以更远。 低频干扰 低频干扰主要是指50Hz工频干扰。这种干扰使图像产生水平黑色滚条，严重时使图像无法观看并失步。形成50Hz干扰的主要原因是地电位差。在用电设备多、设备功率大的地方会因三相不平衡或接地方式不同时，就会形成较大的地电流，这个电流通过具有地电阻的时就会在两地之间形成电压降，如果电缆两端接地，就会通过信号源阻在电缆上形成电流，产生干扰。 抑制这种干扰的最好方法是电缆单端接地。 特性阻抗失配 同轴电缆的特性阻抗为75欧姆，由于视频带宽很宽，同轴电缆在低频和高频所表现的阻抗不是完全一样的，无法做到完全的匹配。但图像的细节都在1MHz以上的频域

11、，所以保证高频段阻抗匹配就根本能够满足传输要求，即使在低频段有微小的失配，也不会对图像造成明显的重影失真。 阻抗失配常常会出现假设干条间距相等的竖条干扰，频率根本上是行频的整数倍。解决方法一般为“始端串接电阻或“终端并接电阻方法改善。 其它干扰 使用同轴电缆传输常常会因传输距离过长、损耗过大、电缆质量不高、大功率可控硅设备使用造成电源不干净等原因造成的干扰，这些干扰相对来说比较容易解决，如加装电缆补偿器、使用净化电源、选用高质量电缆等。-双绞线传输方式二双绞线传输 在智能大厦综合布线中，安防系统具有非常重要的地位。在传统的设计和施工中，往往将网络布线与安防监控布线分开考虑，由于使用的介质差异使

12、人们无法将它们很好地同意到一起。但是在大厦的安防监控点不断增加的情况下，较为粗硬的同轴电缆布线数量增多会占用大量的管道资源，而且布线难度很大，况且在楼或大楼周围布线的长度过大时还会引起图像质量的下降。 新的布线技术的出发点就是将网络布线与安防布线尽量统一到一个平台上，减少布线的难度和造价。在这种布线技术中采用网络布线中广泛使用的非屏蔽电缆如5类缆来传输图像信号，同时利用非屏蔽电缆中的空余线对为是摄像机供电。为实现这种技术需要使用两种关键的设备：双绞线视频传输设备和远程供电器。 一、双绞线传输视频信号的根本原理 视频信号正在双绞线传输要解决两个问题：阻抗匹配和衰减补偿。 标准视频信号接口一般是7

13、5、非平衡方式，而双绞线传输时是100、平衡方式，这样用双绞线传输视频信号就要设法解决75100以及非平衡平衡的转换问题。有两种方法可以完成这种转换：一种是采用传输变压器的无源方式，它无须供电，但是会对信号有一定损失，驱动能力有限；另外一种是采用有源方式，通过宽带放大器和专用芯片，不仅可以完成阻抗和平衡方式的转换，而且可以提供较强的驱动和对图像信号的放大补偿，缺点是需要供电才能工作。 另外，视频信号是一种高频宽带信号，带宽到达6MHz，如果直接在双绞线传输，信号的幅度会受到较大的衰减，在监视器上表现为图像的色彩变淡以及亮度变暗。因此，视频信号在双绞线上要传输较远距离必须进展放大和补偿，以保证图

14、像质量。 双绞线视频传输设备就是用来完成以上功能的，考虑到智能大厦的特点，楼的监控点到中心控制室一般不会超过二、三百米，可以采用两种双绞线传输方案。第一种是在前端摄像机处使用无源发射设备，而中心控制室使用有源接收设备，可以对图像信号进展放大补偿。第二种是收发两端都使用有源设备，可以保证更好的图像传输质量，但是需要在前端对双绞线发射设备供电 二、双绞线与双绞线传输图像的优点 双绞线 双绞线，TwistedPairwire，是综合布线工程中最常用的一种传输介质。双绞线由两根具有绝缘保护层的铜导线组成。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起,可降低信号干扰的程度，每一根导线在传输中辐射的电波会被另

15、一根线上发出的电波抵消。双绞线一般由两根2226号绝缘铜导线相互缠绕而成。如果把一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中便成了双绞线电缆。在双绞线电缆也称双扭线电缆,不同线对具有不同的扭绞长度,一般地说,扭绞长度在38.1cm至14cm，按逆时针方向扭绞，相临线对的扭绞长度在12.7cm以上。与其他传输介质相比,双绞线在传输距离、信道宽度和数据传输速度等方面均受到一定限制，但价格较为低廉。 双绞线可以分为屏蔽双绞线STP与非屏蔽双绞线UTP两大类。 其中屏蔽双绞线分别有3类和5类二种，非屏蔽双绞线又分别有3类、4类、5类、超5类甚至6类等多种。3类双绞线的速率为10Mb/S，5类双绞线的速率可达10

16、0Mb/S，超5类更可达155Mb/s以上，只能有五类或超五类才能上100Base-TX。屏蔽双绞线因为电缆的外层有一层铝泊包裹用以减小幅射，制作比较麻烦，再加上价线较非屏蔽双绞线贵，所以我们在10Base-T或100Base-TX网络中常用的是非屏蔽5类和超5类双绞线。 双绞线传输图像的优点 双绞线在很多工业控制需要中和干扰较大的场所以及远距离传输中都有使用，应用广泛的局域网也是使用了双绞线对，它具有抗干扰能力强、传输距离远、布线容易、节省空间、价格低廉等等优点。目前通过采用先进的技术和专用芯片，已经能够在双绞线上传输高质量的图像信号。 布线方便，线缆利用率高。 楼宇大厦广泛铺设的非屏蔽双绞

17、线任取一对就可以传送一路视频信号，由于一根5类缆有4个双绞线对，因此可以传输4路视频图像，这对于监控点多、需要密集布线的楼宇大厦来说，无疑大大减轻了布线施工的难度。另外4对双绞线中的1对传送视频信号，其余的还可以传输音频信号、控制信号、电源等，提供了电缆的利用率，防止了各种信号单独布线带来的麻烦，减少了工程造价，克制了同轴电缆布线困难、占用管道资源多的缺点，使综合布线的种类更趋统一化。 抗干扰能力强。 双绞线能有效地抑制共模干扰，即使在强干扰环境下，双绞线也能传送极好的图像信号。例如楼宇的电梯、设备房等处都会存在很强的干扰，处于闹市区的建筑物也会受到来自周围环境的各种干扰，双绞线的强抗干扰能力

18、比同轴电缆既有更大的优势。 可靠性高、使用方便。 利用双绞线传输视频信号，在前端要接入专用发射机，在控制中心要接入专用接收机。这种双绞线传输设备价格廉价，使用简单，工作稳定。 总体造价降低。 5类非屏蔽电缆在目前的智能楼宇综合布线中被广泛使用，其价格比同轴电缆要低，随着5类缆在通信中的大量应用，价格还会进一步下降，因此使用双绞线的经济性和便利性更为突出。 实时传输，即时监控。 双绞线传送的图像信号采用的是模拟信号技术，保证了监控系统的实时性，在控制室可以实时监控现场的图像。 三、远程供电器 在智能大厦安防工程中，摄像机的供电是必须考虑的。摄像机数量的增加使供电线路变得复杂。如果能结合网络布线将

19、摄像机的供电和图像信号传输一起进展考虑，那么大大节省了布线资源、提高效率。另外如果在已经布线完毕的大厦中增加新的监控点，对摄像机的供电就更加困难。 远程供电器可以通过RJ45接口利用5类缆的空余双绞线对为摄像机提供一、二百米以的直流供电，使摄像机的供电与图像信号可以同在一根5类缆中传输，解决了摄像机集中远程供电的问题。 第四节、无线传输方式 无线传输又称为开路传输方式，是将传输信号调制到高频载波上，通过发送设备、发送天线将信号送至空间，而后由相应的接收机从天线接收到信号进展解调、处理后在进展显示。 当摄像机或检测点例如天车控制室处于经常移动状态，有线连接很不方便甚至不可能时，采用这种方式非常有

20、效，但距离一般不要超过500米。因为开路传输时高频信号容易辐射干扰到周围临近地区，这是不允许的。因此发射机功率要严格控制，在有金属屏蔽的建筑物或厂房使用最好。 当传输距离比较远，到达几公里以上而架设电缆有不方便或不容许时，采用微波比较有利。其优点是：不需要铺设电缆，施工工作量小；设备架设灵活，移动方便图像质量高，可以双工传输。其缺点是：维护技术的水平要求高；一路信号要一套微波手法设备，系统维护费用增加很多；如果检测点需要遥控，那么需要另里一套遥控信号系统；当需要传送的信号路数比较多而传输的方位角又比较窄时，容易产生穿插干扰从而产生限制了信号的路数；发送和接收两端一定要在可视直线围，中间不能有物

21、体阻挡。 距离比较近时可采用小功率无线发送和接收设备，距离较远的传输那么采用微波传输方式。-光纤传输方式初学者园地之传输一 第二节、光纤传输方式 同轴电缆由于线材本身特性的问题，使得传输距离受到限制，在充满着电磁波的使用环境中，电磁波的干扰更使同轴电缆传输的效率降低，假设安装地点位于多雷区，两端设备还会因雷击遭到破坏。光纤传输具有同轴电缆无法比较的优点而成为远距离视频传输的首选设备。 一、光纤传输的特点 传输损耗低 损耗是传输介质的重要特性，它只决定了传输信号所需中继的距离。光纤作为光信号的传输介质具有低损耗的特点。如使用62.5/125m的多模光纤，850nm波长的衰减约为3.0dB/km、

22、1300nm波长更低，约为1.0ddB/km。如果使用9/25m单模光纤，1300nm波长的衰减仅为0.4dB/km、1550nm波长衰减为0.3dB/km，所以一般的LD光源可传输15至20km。目前已经出现传输100公里的产品。 传输频带宽 光纤的频宽可达1GHz以上。一般图像的带宽为6MHz左右，所以用一芯光纤传输一个通道的图像绰绰有余。光纤高频宽的好处不仅仅可以同时传输多通道图像，还可以传输语音、控制信号或接点信号，有的甚至可以用一芯光纤通过特殊的光纤被动元件到达双向传输功能。 抗干扰性强 光纤传输中的载波是光波，它是频率极高的电磁波，远远高于一般电波通讯所使用的频率，所以不受干扰，尤

23、其是强电干扰。同时由于光波受束于光纤之，因此无辐射、对环境无污染，传送信号无泄露，性强。 平安性能高 光纤采用的玻璃材质，不导电，防雷击；光纤传输不像传统电路因短路或接触不良而产生火花，因此在易燃易爆场合下特别适用。光纤无法像电缆一样进展窃听，一旦光缆遭到破坏马上就会发现，因此平安性更强。 重量轻，机械性能好 光纤细小如丝，重量相当轻，即使是多芯光缆，重量也不会因为芯数增加而成倍增长，而电缆的重量一般都与外径成正比。 二、光纤结构与传输机理 光纤是光波传输的介质，是由介质材料构成的圆柱体，分为芯子和包层两局部。光波沿芯子传播。在实际工程应用中，光纤是指由预制棒拉制出纤丝经过简单被复后的纤芯，纤

24、芯再经过被复，加强和防护，成为能够适应各种工程应用的光缆。 光纤传光机理 光波在光纤中的传播过程是一个复杂的电磁场的边界问题，一般来说，光纤芯子的直径要比传播光的波长高几十倍以上，因此利用几何光学的方法定性分析是足够的，而且对问题的理解也很简明、直观。 当一束光纤投射到两个不同折射率的介质交界面上时，发生折射和反射现象。对于多层介质形成的一系列界面，假设折射率n1n2n3nm，那么入射光线在每个界面的入射角逐渐加大，直到形成全反射。由于折射率的变化，入射光线受到偏转的作用，传播方向改变。 光纤由芯子、包层和套层组成。套层的作用是保护光纤，对光的传播没有什么作用。芯子和包层的折射率不同，岂折射率

25、的分布主要有两种形式：连续分布型又称梯度分布型和连续分布型又称阶跃分布型。 当入射光经过光纤端面的折射后进入光纤，除了与轴向方向一致的光沿直线传播外，其余的光线那么投射到芯子和包层的交界面：一种在界面形成全反射，这些光线将与光轴保持不变的夹角，呈锯齿状无损耗地在光纤芯子向前传播，称之为传播光；另外一种在界面处只有一局部形成反射，还有一局部折射进入包层，最后被套层吸收，反射的光线再次到达界面时又会有一局部损耗，因而不能传播，称为非传播光。 实际上进入光线的大局部不是上面所将的轴面光，因此还有一种称为泄漏光，如果芯子和包层的界面十分平坦，这些光线将形成全反射而得到传播，但事实上仅局部反射，尽管损耗

26、比非传播光小还是不能很好地传播。对于长距离传输来说只有传播光是有意义的。 进入光纤的光线在向芯子包层界面传播时，由于芯子折射率逐渐减小，受到一个向心偏转的作用，与轴线夹角小于一定值的光纤不能到达界面或到达界面形成全反射，因而受束于芯子、呈波浪状无损耗地向前传播，成为传播光。其余的光由于有一局部在界面处折射进入包层，逐渐被吸收掉而不能传播。 因此，光纤芯子和包层的折射率及折射率的分布与光纤的转播特性有密切关系。 光纤的分类 可以从不同的角度对光纤进展分类，如构成光纤的材料、制造方法、光纤芯子包层折射率的分布和光纤可以传播光的模数等。 构成光纤芯子和包层的材料主要有：多组合玻璃、高纯度石英玻璃和低

27、损耗卤化物材料等。不同的材料其预制棒的制备和光纤的拉制方法也不同。目前应用叫多的是高纯度石英玻璃光纤石英光纤，其材料制备技术、光纤的传输特性和强度等方面具有综合的优越性。 光纤芯子和包层的折射率分布与光纤材料、拉制方法以及光纤的结构有关，除了前面提到的梯度分布型和阶跃分布型外还有单材料光纤、环形光纤、W型光纤等都属于阶跃分布型光纤，结构上各有特点。 也可以按照传播光的模数来区分。我们可以将一条光线理解为代表一个模，或者是不同的模代表不同的角度的入射光，光的波动原理认为光纤只能允许有限的离散树木的光或模传播。光纤中可传播的数目是芯子的横截面积和芯子中心与包层间的折射率差的函数，与其成正比关系。当

28、光纤就只允许一个模的光传播就是单模光纤。单模光纤由于只传播轴线关，因此不存在模色散，具有很大的信息载送容量。多模光纤一般可有几百和低损耗的传播模。容易与光源和大面积探测器耦合。 按照制造方法还可以分为CVD化学汽相沉淀法、MCVD改良化学汽相沉积法等。 光纤的特性 光纤的特性包括传播特性、几何参数和芯子包层折射率差等根本特性。传输特性那么主要表现在光纤的损耗和带宽两个方面。 数值孔径NA 它代表光纤芯子与包层之间的折射率差，是光纤一个最重要的根本特性。NA是反映光纤芯子包层折射率关系的参数，折射率差越大，NA越大，光纤可以接收并传播的光越多，即与光纤可传播的模数成正比。因此在某种意义上数值孔径

29、表示了光纤集光的能力。 传输损耗 这是光纤一项重要的光学特性，它很大程度上决定了传输信号所需中继的距离，也关系到系统经济性。引起光纤损耗的原因有材料吸收、散射损耗和结构缺陷等。 材料吸收是一种损耗机理。由于光纤不可能是完美的圆柱体，某些参数会沿长度方向呈周期的变化，这些参数既可以是折射率分布，也可以是几何参数，即可以是沿长度方向的变化，也可以是轴线相对于直线的偏离。这就会引起一个传播上光功率局部地转移到另一模上去，这就是散射。如果转移模为非传播模就产生了散射损耗。散射损耗是按1/4的比例形成的，因此选择长波工作是有好处的。有些小的参数变化，如材料成分、应力等是可以通过改良制作技术来减小的，但有

30、些小的折射率变化是光纤拉制过程中热扰动形成的不能完全消除，它决定了光纤散射损耗的最低极限。 光纤结果缺陷，如芯子包层界面不光滑、气泡、应力、直径的变化和轴线弯曲等都会引起光纤的传输损耗，所以提高光纤结构的完美和一致性是拉纤工艺的重要任务致意。 光纤的损耗是以每公里分贝dB/km来计量。石英光纤有三个低损耗波长区0.85m、1.3m、1.55m。氟化物光纤的损耗更低。 半导体激光器LD 半导体激光器所发射的光谱宽度比发光二极管要窄得多，一般都小于1nm。在材料色散是限制传输带宽的主要因素时是非常优越的。激光器即使有几个模式同时振荡，在与多模光纤耦合时效率高于50%，比LED高得多。因此，与LED

31、发出一样输出功率的激光器耦合进入光纤的光功率要比LED高15至20dB。同时，在正常的偏置条件下，其调制频率可高达1GHz以上，所以在长距离、高速率传输系统中非常适用。 光源的特性 光谱特性 这是光源的根本特性，通常采用光源的波长和光谱宽度光功率3dB的宽度，又称为半值宽度来表示。传输损耗和由材料色散所限制的传输速率均与光源的波长和光谱宽度有关。 功率效率 对于光源的工作效率，尤其是LED，测量总的输出功率是没有实际意义的，因为不是所有加到二极管上的电功率都能转换为输出光功率，更不是所有的输出光功率都能耦合进入光纤获得实际应用。所以一般采用有用功率效率这一指标，它表示实际接收的光功率与加到二极

32、管上的电功率之比。实际接收的光功率是与光源的结构、光纤的耦合方式有关，如外表发光二极管采用大数值孔径光纤在二极管碗口处直接耦合来提高有用功率，也就提高了有用功率效率。 耦合效率也是一个十分有用的指标，它是注入光纤的光功率与光源输出光功率之比。一般LED的耦合效率为百分之几，LD的耦合效率可达50%。另外，出纤率也是一个经常使用的指标。 输出特性 光源的输出特性表示了工作电流和输出光功率或出纤率之间的关系。LED的输出特性在很宽的围具有良好的直线性，当注入电流到达一定值时，呈现饱和状态。LD的输出特性曲线出现有一个拐点，它对应于受激发光的阈值，注入电流低于阈值时，只有很低的发射输出，器件处于LE

33、D状态；当注入电流超过阈值时，开场产生受激发射，产生高功率的光输出，有一段很好的线性区。 光源的输出特性是设计光发射机时选取静态工作点、确定电信号的调制幅度的重要依据。保证光源工作在良好的线性段是保证传输系统线性的关键，尤其是对模拟信号，如视频信号的传输减小非线性时针是该很重要的。 效率和调制带宽 光源的输出功率、功率效率与注入电流有关，也与光源有源层的几何尺寸、材料掺杂浓度等因素有关。光源的调制速度直接由载有信息信号电流加以调制也与这些因素有关。目前的工艺对于影响效率和调制速度的参数可以做适当的调节，但二者相互制约，不可能同时获得大的输出功率和高的调制速度。调制带宽对应于直接调制速度，是按照

34、电信号的带宽定义的，也就是说，高输出的器件只能以低速率直接调制，具有较低的调制带宽。假设要获得高的调制速度就必须牺牲输出功率。 寿命 工作寿命表示光源的输出功率降低至初始值一半时的工作时间。LED一般可达107，比LD的寿命长得多。 光源的调制 与电波通讯一样，必须把信息搭载到光波上，也就是对光波进展调制。调制可以是模拟的，也可以是数字的，采用方法要根据系统要求、综合光纤传输特性、探测器特性以及光源自身特性决定。模拟方式设备简单、价格有优势，尽管其要求的高信噪比限制了其只能应用于较窄带宽和较短距离的场合。数字方式是应用于宽带长距离系统的理想方式。 对于发光二极管，改变注入电流的就可以LED的输

35、出光功率，也就实现了光强调制。对于半导体激光器，通过改变驱动电流来进展直接调制。 常见的调制方式包括：IM光强调制、PCM脉码调制、FM调频、AM调幅、PFM脉冲频率调制。 五、探测器 探测器与光源一样也是光纤传输系统中的另一主要器件，与光源相反，探测器解调光信号，把光信号的变化转换为电信号的变化。对探测器的主要要求有：在工作波段上有足够的灵敏度和带宽；引入的噪声要低，工作稳定性好；结构上便于与光纤耦合及与处理电路组合等。常用的探测器有半导体光电二极管和雪崩二极管ADP。 六、光纤传输系统 光纤传输系统的结构 光纤传输的是光信号，因此光发射机完成E/O转换核心器件是光源，而光接收机完成的是O/

36、E转换，核心器件是探测器。因此光纤传输系统的三要素为光源、光纤、探测器。 光载波波长的选择 应该从两个方面考虑，一是在该波长处探测器能良好的工作，二是光纤在该波长处的损耗和色散性能良好。传输距离较短的系统对光纤损耗和色散要求不十分苛刻，波长选择时应实际考虑光源和探测器的本钱。 光源的选择 光源的选择除了与波长有关外，还要涉及系统的调制方式、传输带宽传输速率及本钱因素。LD价格比LED要高，驱动电路也比LED复杂，寿命比LED短。因此。LED是一种实用、廉价的光源器件，对于大多数5km以下的应用是足够的。 LD的入纤功率比LED要高10到25dB，在噪声为主要限制因素的应用中，LED显然是很不利

37、的，况且LD在防止材料色散方面也很有利，所以在高速度、长距离系统中LD要优于LED。 探测器的选择 与PIN二极管相比，雪崩二极管可以提高接收机的灵敏度，但价格较高，对温度敏感，需要一个复杂的电路来保证工作稳定。 光纤的选择 光纤的选择主要考察的是单模与多模之间的选择，也包括折射率差和折射率分布等。 采用LED做光源，为了传输尽可能多的光功率必须选择多模光纤，而且希望有大的折射率差。梯度光心对于减小模间色散有一定好处。 采用LD做光源，既可以使用单模光纤，也可以采用多模光纤。单模光纤截面积小510m，光纤接续比多模光纤要困难。在高速率的系统中LD与单模光纤耦合最正确。 视频传输的系统 宽带是视

38、频信号的特点，应用电视中主要采用模拟基带方式和PFM方式传输。 传输的特性 信号噪声比S/N：S/N影响图像分辨力，关系到主观测试效果。影响S/N的因素主要有光路光纤的损耗，光源的功率和探测器的灵敏度。除了合理的选择光源和探测器外，在计算光路损耗时要包括光源与光纤的耦合，光连接器的损耗，光纤接头的损耗，当然主要是光纤的长度损耗，首先提出探测器的接收光功率，然后根据光路损耗折算出光源功率。采用PFM方式可以减小损耗对S/N的影响，但会出现三角噪声，这一点可通过对视频信号进展预加重来减轻。 幅频特性：构成10MHz传输带宽的光纤传输系统很容易，所以对于基带传输来说不存在大的问题。幅频特性决定了图像

39、的分辨力，而幅频特性的平坦性又影响到彩色图像的色饱和度和色调。一般来说光系统对幅频特性的影响不大，大对于多路视频传输来说，光源的调制带宽和探测器的响应速度将会引起图像的线性失真。 线性失真：通常采用脉冲和条子信号来测试，影响线性失真的主要因素是光纤的色散，而光源的光谱宽度也有一定的关系，激光器与单模光纤的耦合具有极小的线性失真。 非线性失真：主要指DG和DP，主要是由光源的非线性引起，需要通过光端机电路进展补偿 典型的视频传输系统 视频模拟基带传输是一种最为简单的系统，通常可以得到10MHz以上带宽，传输距离可达数公里，是电视信号传输应用最广泛的方式。这些系统多LED光源。 PFM传输方式具有

40、模拟和数字调制两者的优点，比模拟方式更适合于长距离传输并便于中继放大，又不像数字方式那样高本钱，是视频信号传输的一种经济实用的方式。PFM的关键在于调制与解调，光源驱动和光接收预放等与其它型式的系统一样。采用LD光源和APD探测器PFM可以实现几十公里高质量的无中继传输。 常见的多路传输方式 实现多路传输对降低系统本钱、提高资源利用率很有好处。常见方式有频分复用FDM和波分复用WDM方式。前者是利用电信号的频分多路技术，将多路信号形成一宽带载频信号，然后由一路光纤传输，在接收端再分路解调形成多路输出。而后者是利用光波波长的复用，在一路光纤中传输多路光载波。 光路的建立 光纤的接续 光纤的接续有

41、两种方法：一是熔接，二是使用连接器。前者是在永久性系统和要求低损耗和高可靠性的场合采用的方法。后者是一种可拆卸的方式，适合于短期系统。光纤连接器大局部采用准确的几何定位的方法，使良好的光纤端面能够准确地对中，保证光功率能从一根光纤最大限度地进入另一个光纤。连接器的主要型式有圆椎定位型和异槽型定位型。按照光耦合方式分，有直接耦合和透镜耦合方式。单模光纤的芯径很小，对连接器的精度要求就更高。连接器造成的光纤接续的偏差同熔接是一样的，要求有高精度的加工以减小光纤轴向、横向和角度差，保证良好的光耦合，同时要有足够的插拔次数，反复使用仍具有高的精度。 合光器和分光器 合光器和分光器是实现波分复用多路传输

42、的光学器件。分光器的结构型式有棱镜、干预膜滤波器和衍射方式。分光与合光是互逆的器件，只要把入射和出射方向更换一下分光器就变成合光器了。 对于复用波长较少的情况采用干预膜容易实现，工艺稳定。光纤与干预膜的偶合常采用平凸棒透镜和自聚焦透镜方式。后者是一种经济方便的方式，由于自聚焦透镜聚焦棒在1/4节距时，具有准直光饿会聚光的作用，故而耦合效率高，易于调节。 波分复用是光纤传输提高传输信息容量的一项有效方法。它可以降低本钱，尤其在已经铺设好光缆的情况下，使传输容量成倍增加。 光缆接头的防护装置 由于熔接后的光纤是裸露的因此必须进展防护。防护装置的功能主要有： 保证接头局部的密封性，防止潮湿进入防护腔

43、。因为潮湿是引起光纤损耗增加和寿命降低的主要原因。另外也防止部机械件的锈蚀而失去原有的功能。 能够很好地安放剩余的光纤。光纤的熔接必须有一定的余量，还可能出现余量长度不同的情况，因此必须安放这些光纤，这就要求有足够的尺寸，使之可在最小折弯限度以上顺畅的盘放，并很好地固定。 可靠地固定光缆接头，以保证加上防护装置后，光缆仍有一定机械强度。 要便于现场的操作与使用。光缆接头防护主要在室外，防护装置最好不需要特殊工具和方法就能安装，具有好的工程性能。 常用的防护装置一般是一些机械结构件为腔体结构，部有防止剩余光纤的空间和固定光缆端头和光纤的结构。光缆的出入口要采用一定的密封技术，腔体的结合处也要采用

44、密封装置。安防监控术语详解-红外灯第七节、红外灯与其它辅助照明设备 为了使摄取的图像层次清楚、比照度适宜，必须保证摄像机的最正确照度，在环境照度不能满足要求时，需要配置辅助照明设备以到达摄像要求。 视频信号的标称值为1Vp-p，标准值为0.7Vp-p，最低照度时的视频信号值为1/3到1/2的标准植。所以摄像机在最低照度时的图像，决不会“如同白昼一样。另外，摄像机在最低照度时产生的图像清晰度，是用电视信号测试卡进展测式的，其黑白相间的条纹，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样的条件，比方：树叶和草地的反射率很低，反差很小，就不易获得清晰图像。因此实际

45、使用当中不能以摄像机标称的最低照度作为衡量现场环境照度的标准。 一、普通照明设备 电视监控系统使用的光源种类取决于观察时的具体时间，尤其是是外应用场合。在白天，工作条件会随着天气情况的变化晴天、阴天、雨天等而变化，因为天气的变化会引起室外光线光谱组成的变化。辅助照明设备很多，可以使用民用照明设备即可，在夜间，最常用的有钨丝灯、卤钨灯、钠灯、水银灯和高强度放电金属弧光灯等。 每种自然光源和人造光源都有其独特的色谱组成，这可能对某种摄像机有利，也可能对其不利。大局部黑白系统的图像质量只取决于照明光线的总能量，或摄像机所接收到的能量，而无法区分光纤中的不同颜色。如果光源的光谱曲线正好落在传感器的敏感

46、区域，照明光线就可以得到最高效率的运用。 彩色CCTV系统的情况就复杂多了。对于可以感知可见光谱中所有这些颜色的光。而为了取得较好的彩色平衡，光源的光谱曲线必须与传感器的灵敏度相匹配。大多数彩色摄像机都具有自动白平衡控制功能，它可以通过电子电路自动进展调整，以实现适宜的彩色平衡效果。光源中必须包括所有可见光中的彩色，这样才能在监视器上重视这些颜色。太阳、钨丝灯、卤钨灯、氙灯等宽带光源可以产生相当好的彩色图像，因为它们的光谱中含有所有颜色的频率。汞弧光灯和钠蒸气灯等窄频光源的光谱不连续，因此颜色再现效果较差。水银灯发出的红光很小，因此在汞弧灯下，红色物体就会变成黑色的。同样道理，高压钠灯发出大量

47、的黄色光、橙色光和红色光，蓝色或蓝绿色的物体在这种灯光下也会变成黑色、灰色和褐色。低压钠灯只产生黄色灯，因此不能用于彩色CCTV系统。 使用人工照明时，还要考虑照明光束的角度和镜头的视场角。宽束泛光灯能以相当均匀的照度为大面积区域提供照明，从而产生亮度均匀的图像。窄束光源或聚光灯只能照到小面积区域，照不到的区域会非常暗。照度不均匀的场景所形成的图像也会具有不均匀的亮度。为了提高光线的利用率，摄像机镜头的视场角最好与光源的光束角相匹配。如果灯光只能照亮场景的一局部、摄像机的视场角应该调整到观察区域所需要的角度。使用自然照明时，不存在光束角问题，自然光源通常能够均匀地为整个场景提供照明。 所有具有

48、一定温度的物体都可以发光。改变发光体的温度可以改变光线的强度和颜色。例如，铁块在逐渐加热时，首先会变成暗黑色，接着变成血橙色；在钢铁厂里，铁水呈现黄白色，因为它的温度比血橙色的低温铁块高。白炽灯里的钨丝在加热时发出的光几乎全是白光。物体加热到能够发光的状态成为“白炽，这也是“白炽灯的由来。彩色电视系统中常用到的“色温就是指物体被加热到不同颜色时的温度。 有的发光物体被加热时会同时在不同频率上发出同等强度的光。科学家称该物体为黑体辐射体。黑体辐射体根据一定的物理定律发射紫外光、可见光和红外光。 钨丝灯和太阳的发光特征与黑体类似，它们能够发出含有连续光谱的光，也就是说，它们所发出的光包括所有波长的

49、单色光。其它像水银灯、荧光灯、钠灯和金属弧灯等光源发出光在光谱上就不是连续的它们的发光频带较窄，水银灯只发出蓝绿色光，钠灯那么只发出橙黄色。 二、红外灯的原理 采用常规的可见光照明，不仅不能隐蔽，反而更加暴露监控目标在居民小区还有扰民问题。隐蔽的夜视监控，目前都是采用红外摄像技术。红外摄像技术分为被动红外摄像技术和主动红外摄像技术。被动红外摄像技术是利用任何物质在绝对零度以上都有红外光发射，人体和热机发出的红外光较强，其它物体发出的红外光很微弱，利用特殊的红外摄像机可以实现夜间监控。但是，这种特殊的红外摄像机造价昂贵，而且不能反映周围环境状况，因此在夜视系统中不被采用。在夜视系统中经常采用主动

50、红外摄像技术，即采用红外辐射“照明，产生人眼看不见而普通摄像机能捕捉到的红外光，辐射“照明景物和环境，应用普通低照度黑白摄像机、白天彩色夜间自动变黑白摄像机或红外敏感型低照度彩色摄像机，感受周围环境反射回来的红外光实现夜视。 光是一种电磁波，它的波长区间从几个纳米10-9m到1毫米mm左右。人眼可见的只是其中一局部，我们称其为可见光，可见光的波长围为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。 普通CCD黑白摄像机不仅能感受可见光，而且可以感受红外光。这就是利用普通CCD黑白摄像机，配合红外灯可以比较经济地实

51、现夜视的根本原理。而普通彩色摄像机不能感受红外光，因此不能用于夜视。 三、红外灯的种类 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极管红外灯和热辐射红外灯两种。其原理及特性我们介绍如下： 红外发射二极管LED红外灯 由红外发光二极管矩阵组成发光体。红外发射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围。其最大的优点是可以完全无红暴，采用940950nm波长红外管或仅有微弱红暴红暴为有可见红光和寿命长。 红外发光二极管的发射

52、功率用辐照度W/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。 红外发光二极管的伏安特性与普通硅二极管极为相似。当电压越过正向阈值电压约0.8V左右电流开场流动，而且是一很陡直的曲线，说明其工作电流对工作电压十分敏感。因此要求工作电压准确、稳定，否那么影响辐射功率的发挥及其可靠性。 红外发光二极管辐射功率随环境温度的升高包括其本身的发热所产生的环境温度升高会使其辐射功率下降。红外灯特别是远距离红外灯，热耗是设计和

53、选择时应注意的问题。 红外发光二极管最大辐射强度一般在光轴的正前方，并随辐射方向与光轴夹角的增加而减小。辐射强度为最大值的50%的角度称为半强度辐射角。不同封装工艺型号的红外发光二极管的辐射角度有所不同。 热辐射红外灯 热辐射现象是极为普通的，物体在温度较低时产生的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，才会产生暗红色的可见光，随着温度的上升，光变得更亮更白。在热辐射光源过加热灯丝来维持它的温度，供辐射继续不断的进展。维持一定的温度而从外部提供的能量与因辐射而减少的能量到达平衡。 辐射体在不同加热温度时，辐射的峰值波长是不同的，其光谱能量分布也是不同的， 经特殊设计和

54、工艺制成的红外灯泡，其红外光成分最高可达92-95%。其光谱围是很宽的，普通黑白摄像机感受的光谱频率围也是很宽的，且红外灯泡一般可制成比较大的功率和大的辐照角度，因此可用于远距离红外灯，这是它最大的优点。其最大缺乏之处是包含可见光成份，即有红暴，且使用寿命短，如果每天工作10小时，5000小时只能使用一年多，考虑散热不够，寿命还要短。 在克制热辐射红外灯缺点方面，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，甚至可到达全无红暴，但是，红外光的效率愈低，红外灯发热就愈高。红外玻璃的波长可根据用户对红暴要求上下加以选择，一般而言，一样有效辐照距离时，对红暴要求愈高，造价愈高。红外玻璃

55、经过钢化，可以耐受急冷急热的变化，在部红外灯泡由于可见光滤除的局部，转化产生热量，温度会很高，外部冷风及雨雪的突袭下，急冷而不致损坏。为提高热辐射红外灯的寿命，采用了光控开关电路，以减小其工作时间；采用了变压稳压整流电路，使其发光功率得以充分发挥而且提高了红外灯的寿命；而更重要的是考虑灯丝冷阻是非常小的，如100W红外灯泡，灯丝热阻为529，这时的工作电流只有0.4348A，而冷阻只有36，红外灯接通电源瞬间为6.39A瞬时功到达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的影响。人们研制的灯丝保护电路，相信红外灯灯泡的工作寿命会成倍增长。此外，还增加了延时开关电路以防环境的

56、光干扰。 四、红外灯的选择与使用 红外灯的选择最重要的问题是成套性，即红外灯与摄像机、镜头、防护罩、供电电源等的成套性。在设计方案时对所有器材综合考虑设计，把它作为一个红外低照度夜视监控系统工程来考虑设计。有的人买完了摄像机、镜头、防护罩、电源之后甚至安装之后才去考虑购置红外灯，这是不正确的，在考虑成套性时，特别要注意以下几个问题。 用黑白摄像机或特殊彩色摄像机 CCD图像传感器具有很宽的感光光谱围，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图像传感器清晰的成像。而普通彩色摄像机为了能传输彩色信号，从CCD器件的输

57、出信号中别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。 随着技术的进步出现白天彩色/晚上黑白摄像机，它采用两个CCD进展切换或采用一个CCD利用数字电路的切换来实现，但是存在黑白照度偏高、有的对彩色色彩的不利影响等缺点。而红外低照度彩色摄像机红外感度比一般摄像机高4倍以上，随着本钱的降低，会成为开展趋势的。 要求选用低照度摄像机 摄像机的最低照度是当被摄景物的光亮度低到一定程度而使摄像机输出的视频信号电平低到某一规定值时的景物光亮度值。测定此参数时，还应特别注明镜头的光圈F的大小。例如使用F1.2的镜头，当被摄影景物的照度值低到0.02Lux时，摄像机输出的视频

58、信号幅值为标准幅值700mv的50%-33%，那么称此摄像机的最低照度为0.02Lux/F1.2。有的摄像机生产厂家给出不同光圈F时的最低照度。中选择摄像机最低照度高于红外灯要求时，红外灯的有效距离将受到一定影响。应当提醒用户的是市场上出售的摄像机技术性能标出的最低照度有两种不正常情况，一种是摄像机制造商所标的最低照度是所谓的靶面照度，即CCD图像传感器上的光照度，它比景物照度低10倍左右；另一种是有个别摄像机制造商或销售商虚报最低照度。目前市场上比较经济的黑白摄像机，有的最低照度标为0.010.02lux，它们的实际最低照度仅为0.10.2Lux，如果，使用的红外灯要求摄像机的最低照度为0.

59、02Lux，必然影响红外灯的有效照射距离，而购置最低照度0.02Lux的摄像机，价格可能比0.10.2Lux摄像机最少高一倍左右。 要求摄像机的尺寸规格 摄像机标称尺寸日趋小型化，目前市场上的摄像机尺寸规格有1/2、1/3、1/4，摄像机尺寸大，接收的光通量大，摄像机尺寸小，承受的光通量少，如红外灯标称的有效距离是1/2摄像机条件下试验的，如采用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摄像机光通量的44%。 镜头的尺寸规格 与摄像机的尺寸规格同理，不再赘述。需要注意的是红外光源由于波长长，反映到普通非红外镜头上会比可见光焦点略深一些，所以在用了红外灯夜间成

60、像时，会感觉焦距稍微模糊一点。 摄像机和镜头的功能要求 摄像机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。 电源供给 电视监控系统前端设备的电源供给要统一考虑设计。红外灯的电源供给，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缺乏。因此建议尽可能采用AC22V供电或配一对一的直流稳压电源，这种直流稳压电源有的

61、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。 防护罩对红外灯的效果也有影响，红外光在传输过程中，通过不同介质，透射率和反射率也不同。不同的视窗玻璃，特别是自动除霜镀膜玻璃，对红外光的衰减也不同。安防监控术语详解-解码器初学者园地之解码器 第四节、解码器 解码器，国外称其为接收器/驱动器Receiver/Driver或遥控设备Telemetry，是为带有云台、变焦镜头等可控设备提供驱动电源并与控制设备如矩阵进展通讯的前端设备。通常，解码器可以控制云台的上、下、左、右旋转，变焦镜头的变焦、聚焦、光圈以及对防护罩雨刷器、摄像机电源、灯光等设备的控制，还可以提供假设干个辅助功能开关，以满足不同能够用户的实际需要。高档次的解码器还带有预置位和巡游功能。 解码器按照云台供电电压分为交流解码器和直流解码器。交流解码器为交流云台提供交流230V或24V电压驱动云台转动；直流云台为直流云台提供直流12V或24V电源，如果云台是变速控制的还要要求直流解码器为云台提供0-33或36V直流电压信号，来控制直流云台的变速转动。 按照通讯方式分为单向通讯解码器和双向通讯解