红外监控摄像头原理.doc

红外热像仪监控头

一、红外基本原理
1、红外线概述
1800年，英国物理学家威廉.赫胥尔利用棱镜和温度计从热的观点来研究各种色光时，发现了红外线。在光带红光外的这个所谓热量最多的高温区，总是位于光带最边缘处红光的外面。于是赫胥尔宣布有一种人眼看不见的“热线”。这种看不见的“热线”位于红色光外侧，叫做红外线。
自然界中的一切物体，只要它的温度高于绝对温度(-273℃)就存在分子和原子无规则的运动，其表面就不断地辐射红外线。红外线是一种电磁波，它的波长范围为0.78 ~ 1000μm，不为人眼所见，它反映物体表面的红外辐射场，即温度场。物体温度不同，其辐射出的红外线能量不同，温度越高，辐射出的红外线能量越大。

2、SAT红外热像仪
红外热像仪是一种以红外探测器为核心的特殊摄像机，它是探测目标的红外线能量、根据目标的温度分布来成图象的。
SAT系列红外热像仪均采用非制冷焦平面红外探测器中世界最先进的法国Sofradir公司的产品，该红外探测器采用由多晶硅材料制备的单片式电阻型微测辐射热计技术,该项技术由法国国家红外实验室转移至Sofradir公司生产，探测器列阵规模320×240，像元中心距45µm，填充因子大于80%，噪声等效温差（NETD）达到100mK（典型值），器件的性能指标达到了当今世界先进水平，为欧美军方大批采用。
为森林监控专用型红外热像仪，它采用法国Sofradir公司生产的320×240非制冷焦平面红外探测器。
具有76800个探测器单元，同时测量全画面中76800个像数点的温度数据，并把温度分布热图象转化为标准视频信号显示在监视器上，也可远传至后台系统。其红外热图象是以不同的颜色显示画面中不同的温度数值，有十字光标始终自动捕捉画面中温度最高的物体并显示温度数据，当画面中有超过设定温度的便立即启动声光报警。事先，可设定的报警灵敏度，能实现任意设定温度段异常的精确报警。

它具有如下特点：

1、 对温度敏感，根据温度来成图象，可定量标识温度数据，并可由用户自定义温度报警限度。既有森林的红外温度图像显示、又有温度数据同时显示、还有温度异常报警信号输出。
2、 报警时触发报警器，并产生报警触发信号通过RS232/485 口传给后台设备。
3、 可完全穿透浓烟，部分衰减地穿透浓雾。
4、 不需要可见光，在夜晚图象清晰度甚至超过白天。
5、 响应速度快，每秒50HZ图象输出。
6、 监视面积大， 红外热像监控头工作状态时，被动探测画面中所有目标的红外热量辐射，它具有76800个探测器单元，同时测量全画面中76800个像数点的温度数据，成温度分布热图象，探测角度为水平24º，垂直18º，探测有效面积与距离有关。 红外热像监控头属于面阵探测设备，监视面积极大。

二、探测林火中的使用红外热像仪的意义：
随着造林事业的不断发展，林地面积、林业蓄积量逐年增加，防火工作是首要任务。森林火灾是世界性的林业重要灾害之一，年年都有一定数量的发生，造成森林资源的重大损失和全球性的环境污染。森林火灾具有突发性、灾害发生的随机性、短时间内能造成巨大损失的特点。因此一旦有火警发生，就必须以极快的速度采取扑救措施，扑救是否及时，决策是否得当，重要原因都取决于对林火行为的发现是否及时，分析是否准确合理，决策措施是否得当。
通过运用红外仪器检测森林发射的红外辐射能量，并转换成相应的电信号，再经过的电信号处理系统处理，就可以获得森林表面的温度分布状态及其包含的温度状态信息，这就是森林红外监测的基本原理。

以红外热像仪作为林火监控设备具有如下特别的优势：

1、 对温度的敏感极适于发现不明显的隐火。
在大片森林中，往往存在不明显的隐火，这是引起毁灭性火灾的根源。用现有普通方法难以发现这种低强度隐火。但只要有超过设定极限的0.1℃（灵敏度可调）以上的温度被红外热像仪测量到，即发出报警。

2、 对一些特殊的天气情况如：
夜晚和雾天，其他监视手段较难发挥作用时，红外热像仪作为林火监控设备具有极大优点，根据温度来成像，夜晚无任何影响，在雾天有一定衰减，但还是比可见光有效。

3、 火点的监测
一旦有火情伴随浓烟，用 热像仪观察能判断出火点的位置和规模，完全穿透浓烟无衰减。

4、 有效监视面积大
红外热像仪与可见光一样属于面积探测方式，有效监视面积大。

一旦发现有异常的情况， 不但有PAL/N制的红外热图像输出到后台的监视设备，并根据情况报警，触发声光报警器，并产生报警触发信号通过RS232/485 口传给后台设备。

以红外热像仪作为林火监视温度报警设备，是给森林火灾监视添加了金睛火眼。

三、的性能参数：

使用环境要求 ：
工作环境温度
-20℃～50℃
工作环境湿度
≤95%
存贮环境温度
-40℃～70℃

技术参数指标 ：
探测器类型
非制冷焦平面
工作波段
8～14μm
重量
≤1.5Kg

温度分辨率
0.08℃在30℃时
测温范围
-20℃ ～ 600 ℃（标准）
测温精度
±2℃ 或±2% 取大者
电源
7．2V或220V、110V
空间分辨率
1.3mrad（1000米的距离1.3米见方的目标正好充满红外探测器一个测温像数单元）
像素数
320×240
测温方式
全屏自动捕捉最高温度测温，画面中局部区域测温。
结构
一体化设计，全金属结构
帧频 / 制式
50/60帧/秒； PAL / NTSC
接口
视频输出口：接图象传输设备或显示器。
RS-232控制口：接控制键盘。
RS-232信号口：接声光报警器。

四、的功能介绍
超温报警
可任意设定画面中上限或下限报警温度值，高于或低于该温度值可自动报警
高低温捕捉
可以自动全屏捕捉最高温与最低温
等温分析
可将屏幕上任意温度区域以醒目颜色显示
区域分析
可对图像上的相关区域进行温度分析，且区域可任意移动和改变大小
图像存储
输出PAL/NTSC视频信号传至后台存储。
回放功能
回放已存储图像，并进行相应的测温分析
伪彩设置
用户可以自行设置伪彩模式，并可通过伪彩的设置来滤去背景，突出特定高温目标物体
图像放大
可成比例放大显示图像
RS-232口
可通过RS-232接口进行计算机遥控操作和图片传输
功能描述
注：红外热像监控头和可见光摄象机的原理是一样的，均为CCD感光器件，只是可见光感光材料和红外线感光材料的差异，功能上很大不同，但安装、传输、控制的使用方法基本一样，很多时候可直接互换使用。

红外热像监控头工作状态时，被动探测画面中所有目标的红外热量辐射，同时测量全画面中76800个像数点的温度数据，并把温度分布热图象转化为标准视频信号显示在监视器上，也可远传至后台系统。
其红外热图象是以不同的颜色显示画面中不同的温度数值，有十字光标始终
自动捕捉画面中温度最高的物体并显示温度数据，当画面中有超过设定温度的便立即启动声光报警。事先，可设定的报警灵敏度，能实现任意设定温度段异常的精确报警。
例：具体使用中，把报警温度设定为比环境温度略高（如有火灾隐患，即便其距离已超过热像仪的精确测温距离，但实际测量温度仍远超环境温度），只要超过此温度既声光报警。灵敏度和准确性均极高。在没有阻挡物的前提下，1。3米见方的着火点，有效探测半径距离至少在2公里以上。

站