遠(yuǎn)距離透霧激光夜視系統(tǒng)

時間：2022-08-28作者：深圳融卓科技有限公司瀏覽：293

遠(yuǎn)距離透霧激光夜視系統(tǒng)

較基本的**遠(yuǎn)距離紅外激光夜視系統(tǒng)，由大功率半導(dǎo)體激光器LD、驅(qū)動控制器、光學(xué)擴束準(zhǔn)直鏡頭、攝像機及其長焦距鏡頭、傳輸系統(tǒng)及監(jiān)視器等組成。大功率半導(dǎo)體激光器LD，通過大電流驅(qū)動與控制，**出人們?nèi)庋劭床坏降募t外光線去照亮被拍攝的目標(biāo)物體。但由于激光的光束細(xì)、亮度高，因此必須要根據(jù)所監(jiān)視的遠(yuǎn)距離目標(biāo)的距離和范圍，通過光學(xué)擴束準(zhǔn)直鏡頭將紅外光束擴束照亮到所監(jiān)視范圍的目標(biāo)場景。紅外線經(jīng)物體反射后進入攝像機


較基本的**遠(yuǎn)距離紅外激光夜視系統(tǒng)，由大功率半導(dǎo)體激光器LD、驅(qū)動控制器、光學(xué)擴束準(zhǔn)直鏡頭、攝像機及其長焦距鏡頭、傳輸系統(tǒng)及監(jiān)視器等組成。大功率半導(dǎo)體激光器LD，通過大電流驅(qū)動與控制，**出人們?nèi)庋劭床坏降募t外光線去照亮被拍攝的目標(biāo)物體。但由于激光的光束細(xì)、亮度高，因此必須要根據(jù)所監(jiān)視的遠(yuǎn)距離目標(biāo)的距離和范圍，通過光學(xué)擴束準(zhǔn)直鏡頭將紅外光束擴束照亮到所監(jiān)視范圍的目標(biāo)場景。紅外線經(jīng)物體反射后進入攝像機的長焦距鏡頭到光敏面上成像。這時我們所看到的是由紅外線反射所成的影像，而不是可見光反射所成的影像，即此時由**低照度攝像機可拍攝到黑暗環(huán)境下肉眼看不到的影像。這種影像，再通過傳輸系統(tǒng)送到監(jiān)控中心去記錄與顯示。


紅外光傳輸應(yīng)注意的幾個技術(shù)問題及解決措施


由于是1km以上的**遠(yuǎn)距離紅外光波傳輸，就有幾個應(yīng)注意的技術(shù)問題。


1、在空氣中傳輸?shù)馁|(zhì)量受天氣的影響較大。


2、在任何大氣傳輸鏈路中，都有幾個需要考慮的因素（即引起傳輸信號衰減的原因）。


大氣中分子的吸收


LED和LD發(fā)光的大氣傳輸系統(tǒng)的信號損失，主要是由其傳輸介質(zhì)——大氣的吸收引起的。因為光束從氣體中穿過時，總會發(fā)生一定程度的分子吸收。而且，空氣對某些波長的光吸收得特別厲害，這些波長根本無法用于信號傳輸。由大氣吸收引起的衰減尚可接受的波段稱為大氣透射窗（atmosphericwindows）。這種大氣透射窗波段的數(shù)據(jù)在各類文獻中都可以查到，因此所有的LED和LD的系統(tǒng)都必須在這個大氣透射窗內(nèi)的波長上工作。


空氣中的微粒吸收


空氣中的微粒，如灰塵和煙霧，是另外一個引起光信號吸收的因素。顯然大氣中總是或多或少地含有一些這樣的微粒，尤其在水體附近，這類顆粒的含量有時非常高。在這些地方，一般總是盡量將光設(shè)備安裝得離地面高一些，以改善光傳輸?shù)男Ч?br>

霧氣的吸收與散射


霧氣也是引起嚴(yán)重紅外吸收的因素，并且霧氣還會使光發(fā)生前、后向散射。因此，在多霧的區(qū)域，必須根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂騺磉x擇光收發(fā)設(shè)備的工作時段，因為起霧的時候系統(tǒng)將無法正常工作。


大氣紊亂性的影響


大氣具有一定程度的紊亂性，它除了會造成信號損耗外，還會給信號摻入噪聲。如風(fēng)會引起大氣亂流，而大氣亂流又會導(dǎo)致信號路徑上空氣的折射率發(fā)生變化。這種現(xiàn)象與陽光曝曬下的地區(qū)產(chǎn)生熱浪、引起海市蜃樓的現(xiàn)象類似。這種影響較終是將紅外光束折射到無法確定的其它方向，從而使攝像機拍不到所需監(jiān)控的目標(biāo)。


由此可知，由于紅外光波傳輸技術(shù)是在空氣介質(zhì)中傳輸，因此其傳輸質(zhì)量受天氣的影響較大。一般，晴天對傳輸質(zhì)量的影響較小，而雨、雪和霧天對傳輸質(zhì)量的影響較大。經(jīng)測試，紅外光波傳輸受天氣影響的衰減經(jīng)驗值為：晴天5~15dB/Km；雨天20~50dB/Km；雪天50~150dB/Km；霧天50~300dB/Km。目前解決這個問題，一般采用較高功率的LD管、較**的光學(xué)器件和多光束。
實際上，對**遠(yuǎn)距離紅外激光夜視系統(tǒng)來說，主要受上述空氣中的微粒、霧氣等吸收和散射的影響，同步脈沖距離選通技術(shù)能較好地解決這一問題。


同步脈沖距離選通技術(shù)


距離選通(Range-Gate)技術(shù)，實際上主要有二個關(guān)鍵：一是要有脈沖激光束照射技術(shù)，即所**的激光是可控制的脈沖式的；二是要有能高速開通和關(guān)閉的強化CCD，且其開關(guān)速度達幾百ns，而且還要與激光束脈沖保持嚴(yán)格同步。這樣，就可使觀察人員選定特定的觀察距離，從而可輕易地消除其他距離內(nèi)水珠、霧、雪、沙塵等產(chǎn)生的強散射光與反射光的干擾。因為CCD大部分時間是關(guān)閉的，不接收這些干擾光，所以就不會在CCD上顯像。


激光的安全影響了使用


為解決天氣對光波傳輸質(zhì)量的影響，往往加大激光二極管的功率。但**過一定功率電平的激光對人眼可能會產(chǎn)生影響，因此人體可能被激光系統(tǒng)釋放的能量傷害。所以，為增加夜視距離，激光功率不能無限制地加大。


**遠(yuǎn)距離的紅外激光夜視系統(tǒng)的幾個主要部件的選擇


人的眼睛能看到的可見光波長從長到短為0.78μm、0.38μm，其顏色排列依次為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫。比紫光波長較短的光叫紫外線，比紅光波長較長的光叫紅外線。利用紅外光源，能發(fā)出人們?nèi)庋劭床坏降募t外光線去照亮被拍攝的物體，紅外線經(jīng)物體反射后進入鏡頭到CCD上成像，這時即可拍攝到黑暗環(huán)境下肉眼看不到的影像。


目前市場廣泛使用的紅外光源有LED紅外燈、微陣列LED紅外燈、鹵素濾光型紅外燈等。但這幾種紅外燈在照射距離、功耗、效率等方面都存在一定局限性，而不適用于1km以上的**遠(yuǎn)距離夜視監(jiān)控。因此，這種系統(tǒng)必須采用近紅外大功率半導(dǎo)體激光光源照明，我們選用國產(chǎn)半導(dǎo)體激光二極管LD，其波長為808nm，功率根據(jù)所需距離有1W-10W等。

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