虚拟红外成像器件的模拟输出电路设计

第一篇：虚拟红外成像器件的模拟输出电路设计

虚拟红外成像器件的模拟输出电路设计

红外成像器/拟输出电路/差校正 1 引言

近年来,一些高新技术已进入油罐计量领域,但是,大部分新型仪表只用于炼油厂、油库及成品油储罐,而在联合站原油储罐的液位、油水界面及含水率等参数的实时精确测量仍是检测技术中的难点之一。原因是联合站原油含水、含泥沙、粘度大,特别在寒冷地区,对于接触式测量仪表的测量精度及使用寿命有很大影响,一般的检测与控制系统设计方案无法满足现场工艺的要求。因此目前联合站有些过程参数的测量靠工人的经验来估算,往往记录数据误差大,很难实时地反映现场的生产状况,在一定程度上影响了各项生产措施的正确确定和实施。为实现联合站生产过程原油盘库系统的自动化和智能化,要对净油罐及外输油诸参数进行在线自动检测,并对动态油量和净油外输总量实时计量。2 联合站储罐的自动检测系统

依据油田联合站生产工艺的现状,自动检测系统通常由三部分组成。即:①沉降罐油水界面及原油含水率自动检测系统;②缓冲罐油水界面、液面及原油含水率自动检测系统,净油罐液面自动检测系统;③外输油量计量及含水率自动检测系统。

当前,联合站储罐参数自动检测仍是原油集输过程的难题之一,特别是在寒冷地区、稠油产区,普通的测量仪表往往误差大,甚至不能正常工作。其主要原因是:稠油粘度大,容易将检测元件糊住,使其无法正常工作。此外,储罐内的油水界面、含水率都是随时间在变化的,罐内不同高度的油层含水率是不同的。因此,采用静止测量元件无法检测整个罐内原油的含水率。本研究采用智能检测装置和开发先进的系统管理软件,实现对油罐群参数的自动监测与管理。

储罐油量静态自动检测装置,曾先后出现过如称重式计量系统、液位计计量系统、静压法计量系统。由于这些系统在实际应用中都存在一些问题,不能满足实际计量的要求[1][2]。如图1所示的油田联合站净油罐参数自动检测系统能有效的解决实际存在的问题,达到实际计量的要求和精度。雷达液位计用于检测罐内原油的液面,射频导纳界面仪用于检测油水界面,当油水界面超过设定值时,由计算机输出信号控制调节阀排放底水至与脱水器。

油田集输工艺中的净油罐储量、炼油厂的成品油罐储量及油库区的油罐储量等通常可采用下式进行计量。对于立式金属圆柱形油罐储量计量公式为

式中----油罐内储油量,kg;----油罐直径,m;----油罐的储油高度,m;----在温度时的原油密度,kg/m3;----原油含水质量百分率(简称原油含水率)。

外输原油参数自动检测系统如图2所示。油含水分析仪用于检测外输原油的含水率,当含水率超标,即输出原油不合格时,通过计算机输出信号控制三通电磁阀,将外输总管原油输回净油罐。在原油长输管道中,通常采用流量计、密度计及含水率检测仪在线计量油量[],其计算公式为

式中----原油在空气中的净质量,kg;

----流量计累计流量值,m3;

----流量系数;

----原油的标准密度,kg/m3,根据测得视密度,查GB1885《石油视密度换算表》;----原油体积压力修正系数;----原油体积温度修正系数,用以计量温度和原油标准密度值,查GB1885《石油体积系数表》;

----原油含水质量百分率(简称原油含水率)。

在使用流量计结合密度计在线进行原油油量计量中,原油质量等于原油体积与密度及联合修正系数的乘积。对体积的测量采用流量计,而对密度的测量采用在线密度计,以及采用含水分析仪在线测量原油含水率。自动检测系统的误差分析

原油动态计量是自动检测系统的核心工作,要做到准确计量就应尽量减少误差。根据误差理论对油量动态计量的误差进行了分析,得出在油量的动态计量中,密度、含水率、流量及温度等是油量计量的主要误差源。要减少油量计量误差,就必须提高密度计、含水仪、流量计及温度计等仪表的准确度。选择适应工艺要求的检测仪表,引入基于人工智能的“软测量”技术,实现工艺参数的在线、连续自动测量。由于原油的密度与温度呈直线关系(见3式),根据(1)式有因此,根据间接测量的误差传播公式,则有

3个变量,由于它们在测量中相互独立,式中为油量,分别为的标准偏差;分别为的误差传播系数。

由此可见,要使油量计量比较准确,必需设法减少。

综上所述,要提高自动检测系统的精度,首先减少测量仪表的示值误差。油量计量系统所涉及到的主要检测仪表有:超声波液位计、油水界面仪、含水分析仪、流量计、密度计、温度变送器以及压力变送器等。本研究重点讨论如何提高射频导纳界面仪的测量精度。

在油田集输系统中,原油脱水是石油生产的重要环节,而界面的控制则是这些环节保证安全生产、提高效率、降低成本的一个重要方法。射频导纳界面仪名称中导纳的含义是电学中阻抗的倒数,它由电阻性成分、电容性成分、感性成分综合组成。而射频的含义即为高频无限电波谱,所以射频导纳可以理解为用高频无限电波测量导纳。用于测量油水界面时,主要是基于油与水导电性的差异,即油(或油包水)是绝缘或导电性差,水(或水包油)是良导电体或导电性好。采用射频导纳界面仪可以准确地测量乳化层中的导电特性发生较大变化的电界面,而不受任何其它因素的影响。实际上,只要上下层的介质导电性相差五倍以上时,便能进行准确测量。与传统的浮子式、差压式、电容式和微波式相比,射频导纳界面仪具有较明显的优势,它不受油、水及乳化层的密度的影响,也不受挂重油、挂腊等的影响。因此,使用寿命长。

在仪表安装时,应充分了解罐内结构,仪表安装位置应尽量远离进出料口,搅拌及一切障碍物,以免探头受料流冲击发生晃动影响测量。探头距管壁或内部障碍物必须大于0.2m,对于沉降罐,由于选用的是柔性探头,所以在一定范围内不应有障碍物或冲击。在一般情况下,仪表要求垂直安装,也可水平安装。插入长度应包括测量范围、非工作段及安装尺寸。对于硬杆式传感器下端一般不固定,而软缆式传感器须用重锤或底锚固定,特殊情况下可在下端或中部加固定支撑。外壳与罐保持良好接地,其典型安装如图3所示。4 结束语

为实现联合站原油储量及净油输出总量的在线、实时自动计量,采用移动式传感器,实时检测沉降罐界面、液面、温度计不同高度油层的含水率,运用可变积分限和采样周期的近似方法计算储罐动态油量。采用射频导纳界面仪、超声波液位计检测缓冲罐、净油罐油水界面和原油液面以计算其原油储量,通过检测外输原油含水率、密度及流量以实时计算外输原油总量。从而解决油田联合站动态油量自动检测工作的难题。

尹鑫

第二篇：红外热成像检测技术的应用和展望

红外热成像检测技术的应用和展望

摘要：无损检测，是指在不会对材料或元件的有效性或可靠性造成损害的前提下，对其内部的异性结构(缺陷或损伤)进行探测、定位、识别及测量的一种实用性技术。红外热成像技术是在红外探测器、微电子和计算机技术的基础上发展起来的，属于综合性高新技术，该技术正朝着快速扫描、非致冷、焦平面阵列式接收、计算机图像处理的方向发展，利用便携式笔记本电脑控制的系统正日趋完善。

关键词：无损检测；热成像技术；应用；发展趋势

红外热成像无损检测技术(又称红外热波无损检测技术)，是一门跨学科的技术，它的研究和应用，对提高航空航天器，多种军、民用工业设备的安全可靠性具有重要意义。

1.红外热成像检测技术的原理

红外热成像无损检测技术的基本原理是利用被检物的不连续性缺陷对热传导性能的影响，使得物体表面温度不一致，即物体表面的局部区域产生温度梯度，导致物体表面红外辐射能力发生差异。借助红外热像仪探测被检物的辐射分布，通过形成的热像图序列就可推断出内部缺陷情况。

从理论上分析可知，材料或构件因内部缺陷将导致局部力学性能的强度改变，由于材料内部结构的不连续性，这种缺陷将引起材料或构件的热传导不连续，致使材料或构件的温度梯度不同，因而显现出的红外热图像也有所不同。通过研究被检测材料的内部缺陷及结构力学性能，找出其热传导特性与红外热图像之间的关系和机理，根据显示图像的温度梯度就可以确定缺陷的位置和范围，由温度梯度随时间变化的速率可以确定缺陷的深度。

采用红外热成像技术进行检测的特点是不受材料的几何结构及材质的限制，可以实现非接触、大面积的检测。

2.红外热成像检测技术的分类

根据探测方式不同，红外热成像检测技术可划分为透射式和反射式，其中反射式更便于使用；根据引起温差的方式不同，可划分为主动式和被动式。

主动式红外热成像检测技术可以对物体表面进行快速、准确的检测，并具有直观、非接触、单次检测面积大等特点。根据主动式激励源不同，主要划分脉冲红外热成像检测技术、锁相红外热成像检测技术和超声红外热成像检测技术等。

2.1脉冲红外热成像检测技术

脉冲红外热成像技术是一种集光、机、电为一体的非接触式无损检测方法，也是目前研究最多和最成熟的方法之一。工作原理如图1所示:以高能脉冲闪光灯作为激励热源，热流在被测构件内部传导过程中，若构件内部存在缺陷或损伤，则使得物体内部热分布将存在不连续性结构，从而导致其缺陷或损伤处的表面温度与无缺陷或损伤处有明显不同。

图1冲红外热成像检测技术的工作原理

脉冲红外热成像检测方式虽然简单实用，但是也存在着一些缺点：适于检测平板类构件，对于复杂结构构件检测存在困难；对热源的均匀性要求非常高；检测构件厚度有限，当检测厚度较高的构件时，难以显示缺陷结果。

2.2锁相红外热成像检测技术

锁相红外热成像检测技术的工作原理，如图2所示。由函数发生器控制激励热源发出按照正弦规律变化的光源强度，光源的热辐射对被测构件进行加热，采用红外热像仪采集构件表面的温度信息。锁相的目的在于从干扰信号中提取特定频率的有用信号，分析其存在的差异，从而实现对缺陷特征的判定与识别。

图2相红外热成像检测技术的工作原理

锁相红外热成像技术与常规的脉冲红外热成像技术相比，主要有以下优点：不受加热不均的影响；相位图与构件表面发射率无关；加热的温度较低，不会导致材料表面发生损伤；根据锁相频率和相位延迟，即可求出缺陷深度。此外，相位检测与幅值检测相比，在热像仪精度确定的情况下，能显著提高缺陷的探测能力和测量精度。

2.3超声红外热成像检测技术

超声红外热成像检测技术将超声激励技术与红外热成像技术相结合，其原理，如图3所示。利用低频超声脉冲波作用在构件表面上，利用其特定的振动激励源促使物体内部产生机械振动，使得缺陷部分因热弹和滞后效应导致声能在物体中衰减而转化成热能，通过红外热像仪对构件表面温度变化情况进行捕捉和采集。通过观察红外热像仪所记录下来的温差，借助于计算机对时序热图进行处理，即可实现对构件内部缺陷的判定与识别。

图3超声红外热成像检测系统的工作原理

超声红外热成像技术与脉冲红外热成像等其他表面加热的检测方式相比，其检测灵敏度更高。超声红外热成像技术可对物体更深的亚表面裂纹进行检测，还可用于对复合材料内部分层或脱粘进行检测。超声红外热成像的实验系统比较复杂，操作时需要小心谨慎，避免不必要的损伤和浪费。

3.红外热成像检测技术的应用

外热成像技术因能快速、实时、直观地检测零件的损伤，所以应用广泛,可应 用于航空设备检测、复合材料的检测、衬里损伤诊断、电力设备的故障诊断等。

3.1在电气领域的应用

测试对象主要包括变电所空压机互感器接头、分电箱导线接头、变压器零线接头、供电厂照明线接头、电车隧道电缆过载、空气开关接头和高压线电缆中间接头温度的测试等。通过对变电站和输电线路的定期测温，排除了大量的安全隐患，有效避免了不必要的损失，为工厂的安全运行提供了重要保障。

3.2在土木工程领域的应用

随着红外热成像检测技术的日新月异，其在土木工程领域中的应用也有了很大发展。尤其在建筑物外墙饰面施工质量检测技术日趋成熟。通过采集外墙表面的温度场变化，可

为判断饰面工程质量提供一种途径。

3.3在航天航空领域中的应用

发动机涡轮叶片是飞机中能量转换的关键部件，在燃气冲击下高速旋转，不但承受变化巨大的各种应力，还受到高温氧化等作用，所以准确高效的检测涡轮叶片的缺陷，对于预防危害性故障，提高飞机运行安全有着重要意义问。文献川以热风作为激励源，对正常和故障叶片分别进行相同的持续激励，然后用红外热像仪记录叶片表面的温度变化情况。

4.红外热成像检测技术的展望

红外热成像技术的发展以红外探测器的发展为标志，可以从红外探测器的发展来推断其发展趋势：以“二代”焦平面阵列的实用化，批量生产，大量装备为重点，解决各种不同功能要求的图像处理和智能化、自动化问题，提高非制冷焦平面阵列规模和水平，与应用密切配合，解决应用中出现的问题；发展应围绕“第三代”焦平面阵列，着重基本技术问题的研究解决，包括外延材料生长大规模高密度器件工艺、非均匀性校正、可低温工作的信号处理电路、互联耦合技术、测试评价技术、图像处理和智能化等技术关键问题，以缩小整机体积，并增强功能；进一步应探索新型材料器件的研究开发，从能带工程出发，设计研究新型焦平面阵列材料和器件；竭力提高成品率，降低价格，扩展红外热成像技术的应用领域及应用价值。

纵观现代各种无损检测技术，均要求对零件的损伤进行快速、准确的检测与评估，因此，红外热成像技术未来也要朝着快速、准确的方向发展，其具体发展方向有以下几点：（1）从定性到定量的转变；(2)采取多样化的激励方式，实现更加快速、准确的检测；（3）尝试各种先进 的信息处理方式，得到更加精确的零件损伤信息；（4）为适应现场检测的要求，向便携式方向发展。

5．总结

红外热成像技术历经多年的发展，已从当初的机械扫描机构发展到了今天的全固体、小型化、全电子、自扫描凝视摄像，红外热成像技术正走向辉煌，同时，我们应清醒的认识到，红外热成像技术，已经走上了一条充满挑战的发展道路，要想发展，必须解决许多问题，以提高灵敏度，增加识别距离，降低成本。

参考文献

[1]戴景民,汪子君.红外热成像无损检测技术及其应用[J].自动化技术与应用,2007,26(1)：2．

[1]戴景民,汪子君．红外热成像无损检测技术及其应用[J].自动化技术与应用,2007,26(1)：2．

[3]蒋玉龙.激光锁相红外无损检测技术研究及系统研制[D]．北京：首都师范大学，2010． [4]冯辅周,张超省,江鹏程.超声红外热像技术中缺陷的自动识别[J].激光与红外，2012，42(10):1149—1153．

[5]刘新业,常大定,欧阳伦多.红外热成像在电气设备维护中的应用[J].红外与激光工程,2002,31(3):220-224．

[6] 杨继俊.红外探测器发展述评[J].激光与红外,2006,36(12):1098-1102.[7] 吕宇强.热红外探测器的最新进展[J].压电与声光,2006,28(4):407-410.[8]缪鹏程,洪毅,张仲宁,等.红外热像仪在超声红外热像技术中的应用[J].激光与红外2003,33(2),132.[9]吴斌，邓菲，何存富．超声导波无损检测中的信号处理研究进展[J].北京工业大学学报2007,33(4):342.[10]江涛,杨小林,阚继广.超声红外热成像无损评估技术[J].无损检测,2009,31(11):884 [11]刘波,李艳红,张小川,等.锁相红外热成像技术在无损检测领域的应用[J].无损探伤,2006,30(3):12.

第三篇：红外热成像技术在森林防火中的应用

红外热成像技术在森林防火中的应用

森林火灾具有突发性、随机性、破坏时间短等特点，因此一旦有火警发生，就必须速度采取扑救措施。而扑救是否及时，决策是否得当，最重要取决于对林火的发现是否及时，分析是否准确合理，决策措施是否得当。传统火灾报警系统一般基于红外传感器和烟雾传感器，探测火灾发生时生成的烟、温度和光等参量，经信号处理、比较、判断后发出火灾报警信号；其缺点是无法迅速采集火灾发出的烟温变化信息，难以满足早期探测并预报此类火灾的要求。

近年来，红外热成像检测和可见光图像检测在火焰检测中有一定程度的应用，但由于自身成像和检测原理，只是单一的检测模式极容易产生误报、漏报，影响用户使用，使得这一技术的推广受到了阻碍。基于这种现象，双光谱探测森林防火智能预警系统，采用两种光谱的图像智能检测技术最大程度发挥了各自优势，取长补短，能有效准确地检测出火焰，弥补传统火灾报警系统与单一检测模式所存在的不足，以达到森林防火智能预警的效果。

双光谱探测森林防火智能预警系统是基于当前林火监测技术的不足的基础上研发的成果，也是一套针对性很强的系统，其具有高精度、高可靠等特点，多种技术手段共同确保林火预警功能的实现。

国外森林防火技术发展

从19世纪90年代至20世纪50年代感温探测器一直占主导地位，火灾自动报警系统处于初级发展阶段;20世纪50年代初，瑞士物理学家埃斯特迈尔成功研制出离子型感烟探测器;到20世纪70年代末，光电元器件技术取得突破，光电感烟探测器应运而生;20世纪80年代初，日本开始研究实验模拟量火灾探测器，最为典型的是1991年日本学者提出神经网络用于火源探测的问题;1994年瑞士推出AlgoRex火灾探测系统，该系统采用了神经网络、模糊逻辑相结合，共同决策。

20世纪70年代末，我国的一些军工企业、部属企业开始研制火灾自动报警产品;进入80年代后为了缩短与国外同类产品的差距，满足国内市场需要，开始引进或仿制国外产品;90年代后，国外企业进入中国市场，带来了先进的技术，在一定程度上促进了市场的发展。

随着科学技术的进步和森林防火信息化需求的逐渐升级，新的火灾探测器也不断出现;但目前国内所有的火灾自动报警技术主要是基于传感器的检测，在现有的各种火灾报警和消防监控设备中，大多数场所的火灾检测，都采用常规的火灾探测的方法，其性能优劣直接会影响火灾自动报警的准确度和可靠性，例如感烟、感温、感光探测器，它们分别利用火焰的烟雾、温度、光的特性来对火灾进行探测。在大面积森林应用中，上述传感器由于空间距离大，信号变得十分微弱。大空间使得普通的感烟、感温火灾探测报警系统都无法迅速采集火灾发出的烟温变化信息，即使是高精度的传感器也会由于种种噪声干扰而无法正常工作，导致火情误报或错报，无法满足森林火灾的及时检测需求。

目前世界森林面积达40亿公顷，其中我国森林面积是1.75亿公顷,各类自然保护区1551个，对森林防火智能预警系统有着不同程度的需求，防止森林火灾发生的最好办法就是预防。世界各国对火灾的预警检测越来越重视，2010年6月俄罗斯大火给各国敲响了森林防火的警钟，森林保护系统的缺失将导致森林火灾发生时要么束手无策，要么听之任之，因此，俄罗斯生态学家指出应尽快恢复国家森林保护系统，实用、快速、全面的预警系统尤为重要。

双光谱探测森林防火智能预警系统，采用双光谱探测方法，将先进的红外热成像仪图像采集和可见光图像探测通过智能分析算法结合应用，取长补短，最大限度发挥各自优势，再加上网络传输系统及显示系统组成数字化、网络化的智能森林防火指挥系统。与普通网络视频检测系统相比，双光谱探测森林防火智能预警系统是一种更高端、视频检测更智能、更准确可靠的防火检测系统，能够实现无人值守，自动对视频图像信息进行分析判断，及时发现监控区域内的异常烟雾和火灾苗头，准确检测出火焰，以最快、最佳的方式告警并提供防火预警信息，达到早期预警的目的。能够有效的协助消防人员处理火灾危机，并最大限度的降低误报和漏报现象;同时还可查看现场实时图像，根据直观的画面直接指挥调度救火。

该系统可广泛应用于森林等户外火灾的预警监测中，同时结合林业管理的专业知识和林业防火的经验，建立新一代森林防火智能分析监测系统，针对性地解决用户的各种个性化需求。通过红外热成像和可见光双光谱的检测，以及云台精确智能定位系统，获得林区的清晰图像，利用视频分析技术，根据火焰光谱特征判断是否产生火情，一旦发现疑似火情，立即触发报警，林区视频回传至监控中心，如果确认报警属实，摄像系统锁定目标，精确判断火点位置，并根据已建立的林业防火信息数据资源做出灭火方案。

解决方案

本系统是一种具有红外光、可见光双光谱探测的森林防火智能预警系统，系统集成了红外热成像仪系统、超温检测系统、可见光摄像机、火灾监测分析仪、云台精确定位系统、视频服务系统、监控主机等部分组成。可同时输出两路视频信号，具有红外热成像超温检测和可见光火灾检测功能，并根据置信度系数模型进行分析，自动给出报警信息，有效提高了报警的准确率。探测设备可根据用户在场景中画出的任意路径自动扫描，并可在运动扫描过程中进行快速烟火检测。通过网络传输并向远程监控主机发送报警机器ID、云台水平和俯仰角度、超温区域的坐标(左上角和右下角)等信息。远程监控主机根据回传信息，经过分析判断确认报警后产生报警信号、记录报警信息，并提供日志查询和录像等功能。

连续变焦红外热成像仪

连续变焦红外热像仪由324×256非制冷焦平面阵列探测器配合75-150mm连续变焦红外镜头制成，既能大范围搜索，又能识别远处目标。该产品克服了目前国内外固定焦距式或双视场式热成像仪的缺陷，在变焦的过程中成像清晰，功能强大，性能稳定。具有坚固且密封性能极好的外壳，内部充氮，不受雨雪、灰尘的破坏，能够在恶劣的环境中正常工作。集第4代非制冷型焦平面红外探测器、最先进的电子和光学系统于一身的热成像仪，能够穿透灰尘、烟雾、雨雪和黑暗，最小温度分辨率达50mK，增加图像细节增强功能、输出热白/热黑/伪彩色图像。

热成像超温检测系统

在大面积的森林中，火灾往往是由隐火引发，这是毁灭性火灾的根源，而用现有的普通检测方法，很难发现这种隐性火灾苗头。而应用红外热成像仪可以快速有效地发现这些隐火，并且可以准确判定火灾的地点和范围。

自然界中任何温度高于绝对零度的物体，都会不停地向周围空间辐射包括红外波段在内的电磁波，物体表面的温度越高，红外辐射能量就越多，因此可以利用红外辐射测量物体表面的热状态。

热像仪工作在8-14μm，属于远红外波段，正常森林的辐射波长范围为8.5-12.2μm，在热成像仪8-14μm的探测范围之内。目标温度越高，从热成像探测器组件输出的数字信号值越大,即数字图像的灰度值越大，根据此特点，超温检测工作过程如下：图像采集模块将探测器输出的高精度图像数据写入内存，图像处理模块运行超温检测算法，首先根据目标和背景的对比度计算出原始阈值，再结合用户设定的目标温度等级，计算出二值化阈值，将图像二值化后进行连通域检测，计算出目标区域面积和坐标，在画面上标识出超温区域并通过串口发出报警信息。

由于探测器接收到的红外辐射能量受监控距离和工作环境的影响，被检测目标的温度范围也各不相同，所以为了达到理想的报警效果，可以根据用户的具体使用环境设定被监控目标的温度等级，即目标与背景的温度差别等级。

可见光图像检测系统

由于红外热成像仪成像清晰度差，可能存在一定程度上的误报，因此系统又引入可见光图像检测，通过检测火焰的静态特征(颜色)和形态特征(闪烁性)两个特征进行检测。先利用静态特征从视频图像中提取出与火焰颜色相似的区域，再利用形态特征对上面提取出来的区域进行检测，通过视频图像分析算法，检测出火焰产生二级报警信号。可见光摄像机模拟视频信号接入到图像检测模块，通过图像采集单元的视频解码电路转换为数字信号后，被基于DSP的图像处理单元处理，根据火灾火焰的图像特性，探测出画面中出现的火焰，加入火焰识别标记后，再通过视频编码电路转换为模拟视频信号输出。由于监测场景不同，火焰所呈现的颜色、状态也会不同。因此，在监测时，可以根据环境要求，调整检测模块的工作状态，通过设置相应参数阈值，如颜色灵敏度、动态灵敏度等，使检测模块可以更准确及时地识别出火焰。

第四篇：红外摄像机打开红外灯后成像不清晰的情况总结

关于红外摄像机的总结

在最近的技术支持工作中，遇到红外摄像机在打开红外灯后效果不好的情况，现就其出现的原因和处理做个总结。

1、红外摄像机的双环玻璃设计的作用

以中间的黑环为界限，将这个玻璃面分为内环和外环部分，内环放置镜头，外环为红外灯，当开启红外摄像头时，中间的黑环可以防止红外灯发出的红外线直接进入镜头造成图像过亮。没有采用该设计的红外半球效果图（非我司摄像机）如下：

光照好红外灯未打开时效果

光照不好打开红外灯效果图

上面的效果就是由于没有采用双环玻璃，红外灯打开时过多的红外光进入镜头造成画面过亮。

2、镜头设计问题造成红外灯打开后画面虚焦

不同波长的光线在经过镜头折射后的聚焦点时不同的，由于考虑到制造成本，一般的普通镜头在设计的时候只考虑可见光的焦距因素没有考虑到红外光的焦距因素。光照条件较好的时候成像时很清晰的，但是在太阳光下或夜晚打开红外灯后不能准确地成像到CCD上，造成虚焦现象，而且一般红外摄像机一般采用定焦镜头焦距不可调，这是镜头的设计造成的，只能更换镜头才可解决。下面为效果图：

设计良好（考虑了红外光焦距）的镜头，成像清晰不虚焦

设计不好（没考虑红外光焦距）的镜头，成像模糊虚焦

第五篇：红外热成像技术在安防中的具体应用

红外热成像技术在安防中的具体应用

由红外热成像技术的原理与特点可知，红外热成像技术能很好地应用于智能视频监控系统中，并且往往是普通摄像监控所不能完成的。其具体的应用如下。

能真正实现24h及恶劣气候条件下的全天候的智能视频监控

普通的视频监控很难做到全天候的监控，如银行的金库、机要室、军事要地、监狱以及核心办公室等重要的监控区域，不可能完全做到全天候的有可见光，而没有了可见光，普通视频监控也就失去了其监控功能。要想夜晚监控，只能用日夜转换摄像机加上红外灯。而红外热成像仪，是被动接受目标自身的红外热辐射，无论白天黑夜24小时均可以处于运行状态且正常工作，并随时对背景资料进行分析，一旦发现变化，可以及时发出预/报警，并可以通过其他智能设备自动对有关情况进行处理与上报。

在雨、雾等恶劣的气候条件下，由于可见光的波长短，克服障碍的能力差，因而观测效果差。而工作在8—14μm波长的长波红外热成像仪，其穿透雨、雾的能力较高，从而仍可以正常地观测目标。因此在夜间以及恶劣气候条件下，采用红外热成像监控设备可以对各种目标，如人员、车辆等进行24h监控。在高速公路、铁路夜间安全保卫巡逻、夜晚城市交通管制等领域中，红外热成像装置也有着不可替代的作用。由于热成像系统在观察、识别目标方面有着众多的优点，因此在许多发达国家车载或直升飞机机载监控系统已经得到了广泛的应用。

能进行火灾的智能视频监控与识别

由于红外热成像仪是反映物体表面温度而成像的设备，因此除了夜间可以作为现场监控使 用外，还可以作为有效的防火报警设备。如在大面积的森林中，火灾往往是由不明显的隐火引发的，这是毁灭性火灾的根源，采用现有的普通监视系统，很难发现这 种隐性火灾苗头。然而采用红外热成像仪，则可以快速有效地发现这些隐火，并且可以准确判定火灾的地点和范围，即可透过烟雾发现着火点，把火灾消灭在萌芽阶段。

如加拿大森林研究中心，利用直升飞机采用便携式热成像仪，在一个火灾季节中就发现了15次隐火。

在住宅小区、机场、码头、学校等人流密集的场所，通过红外热成像仪探测的红外热图像，均能迅速及时监测到火灾源头，并进行预/报警，以便及时采取行动进行处理。

谷物粮仓往往会发生自燃现象，过去一般采用温度计测量其温度变化。而采用红外热像仪可以准确判定这些火灾的地点和范围，从而做到早知道早预防，早扑灭。

据美国保险公司的统计数据表明，在所有火灾中，有25%是电气设备隐患引发火灾的，即由于插头接触不良引发的。红外热像仪还可以用来探测电气设备的不良接触，以及过热的机械部件，以免引起严重短路和火灾。对于所有可以直接看见的设备，红外热成像产品都能够确定所有连接点的热隐患。对于那些由于屏蔽而无法直接看到的部分，则可以根据其热量传导到外面部件上的情况，来发现其热隐患。而利用红外热成像产品，可以很容易地探测到回路过载或三相负载的不平衡。如我国利用自制的热像仪对华北电力网内的20座发电厂、8座变电站和24条高压线的10000多个插头进行了过热检查，发现不正常发热点500多处，严重过热 为100处，做到及时处理，从少减少火灾事故的发生率。

此外，即使是在火灾过后，消防人员也能通过现场红外热成像仪的监视图像，开展对火灾现场卓有成效的搜救工作。

能对伪装及隐蔽的目标进行视频监控与识别

普通的伪装是以防可见光观测为主。一般犯罪分子作案通常隐蔽在草丛及树林中，由于野外环境的恶劣及人的视觉错觉，容易产生错误判断。红外热成像装置是被 动接受目标自身的热辐射，人体和车辆的温度及红外辐射一般都远大于草木的温度及红外辐射，因此不易伪装，也不容易产生错误判断。

能对边防、周界入侵进行远距离有效的监控与识别

我国边境线甚长，海洋也辽阔，由于野外环境的恶劣，特别是在下雨、下雪、大雾、大风的日子，许多系统都不可能很好地担当起防范作用，更不用说通过智能分 析报警了。如果采用人员巡逻，利用望远镜进行观察，往往由于可见光波长短，使观察效果不理想，根本不可能做到全天候，这样难免不造成漏查、误查和失查的现象。

利用红外热成像仪，可以探测到不同物体的红外辐射，因而可以远距离地进行观察，尤其适用于风雨天气。如在边境地区放置红外热成像仪，就可成功地破获非法入境者案件，显然，其效率大大高于人工巡查。

目前在海边走私，常常利用“大飞”来进行，这些“大飞”无灯光，马力大，机动性强，往往容易摆脱缉私人员和边防人员的追踪。而有了红外热成像仪，就可以迅速地远距离跟踪这些“大飞”，其距离可达数公里。即使是在雷达的死角，这个系统也可以正常运行，特别是在黑夜和恶劣的天气下，均可以充分发挥其良好的特点。

此外，传统的视频监控技术只是对周围的现象进行实时的监控与记录，在非智能的状态下，无法完成有效的预/报警功能。而是传统的红外对射技术，虽然能够短距离地对入侵者进行实时预/报警却无法认识入侵对象。而利用红外热成像技术可远距离地对周边入侵进行监视，不仅能够实时预/报警，而且能够察看当时入侵者的红外监控图像，从而做出分析，达到一般监视系统不易达到的效果。

过境人员检验检疫人体温检测跟踪

出入境检验检疫局所管辖的机场等出入境口岸，人员流动量大、繁忙拥挤、情况复杂，与之对应的出入境旅客检验检疫工作任务十分繁重。同时，近年来，随着SARS、禽流感等传染病疫情的流行和肆虐，落后的传统检验检疫工作面临越来越严峻的挑战。为确保新形势下出入境旅客的安全顺畅通关，发扬与时具进的精神，采用创新思维、创新手段，建立一套技术先进、自动化程度高的红外体温监测系统，有效提高口岸出入境人员的传染病检测能力，树立检验检疫的良好社会形象。