安防知識-視頻監(jiān)控

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4、(精華) 安防監(jiān)控術語詳解-支架 安防監(jiān)控術語詳解-同軸電纜傳輸方式初學者園地之同軸電纜傳輸 第三章  信號傳輸部分     傳輸系統(tǒng)將監(jiān)控系統(tǒng)的前端設備與終端設備聯系起來。前端設備所產生的圖像信號、聲音信號、各種報警信號通過傳輸系統(tǒng)傳送到控制中心，并將控制中心的控制指令傳送到前端設備。     根據電視監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)模大小、覆蓋面積、信號傳輸距離、信息容量、對系統(tǒng)的功能及質量指標等不同要求以及傳輸信號的種類可以采用不同的傳輸方式。由于圖像信號的信息量大，帶寬寬，監(jiān)視時直觀性強，因此傳輸的重點就是

5、視頻圖像信號的傳輸。 第一節(jié)、同軸電纜傳輸     電視監(jiān)控系統(tǒng)一般多是中短距離的中小型系統(tǒng)，幾乎都采用同軸電纜傳輸視頻圖像信號。視頻基帶是指視頻信號本身的頻帶寬度（0至6MHz）。將視頻信號采用調幅或調頻的方式調制到高頻載波上，然后通過電纜傳輸，在終端接收后再解調出視頻信號，這種方式稱為調制傳輸方式，它可以較好地抑制基帶傳輸方式中常有的各種干擾，并可實現一根電纜傳送多路視頻信號。但是在實際的監(jiān)控系統(tǒng)中，由于攝像機布置地點比較分散，并不能發(fā)揮頻分復用的優(yōu)勢，而且增加調制、解調設備還會增加系統(tǒng)成本，因此在傳輸距離不遠的情況下，仍然以基帶傳輸為主。而高頻傳輸

6、方式大多出現在有線電視系統(tǒng)中。 一、同軸電纜     同軸電纜是由兩個同軸布置的倒導體組成，傳輸的信號完全封閉在外導體內部，從而具有高頻損耗低、屏蔽及抗干擾能力強、使用頻帶寬等顯著特點。同軸電纜從外至內結構為銅單線多根銅線絞合的內導體、絕緣介質、軟銅線或鍍錫絲編織層和聚氯乙烯護套。 同軸電纜的特性阻有50歐姆、75歐姆等。主要型號有SYV型，它的絕緣層為實心聚乙烯；SBYFV型，它的絕緣層為泡沫聚乙烯；SYK型。其絕緣層為聚乙烯藕芯。電視監(jiān)控系統(tǒng)中常用的是SYV和SBYFV型75歐姆阻抗的同軸電纜。     泡沫聚

7、乙烯材料比聚乙烯更不易損耗視頻信號，還增加了電纜的靈活性，安裝方便，但容易吸潮從而改變電氣性能。實心聚乙烯因其剛性，比泡沫材料保形性好，能承受以外擠壓的壓力。     同軸電纜屏蔽層銅網能屏蔽電磁干擾或EMI的無用外部信號干擾，編織層中絞合線的多少和含銅量決定了其抗干擾的能力。編織層松散的商業(yè)電纜能屏蔽80%干擾信號，適合于電氣干擾較低的場合，如果使用金屬管道效果更好。高干擾的場合要使用高屏蔽或高編織密度的電纜。鋁箔屏蔽或包箔材料的電纜不適用于電視監(jiān)控系統(tǒng)，但可用于發(fā)射無線電頻率信號。     同軸電纜越細越長，損

8、耗越大，信號頻率越高，損耗越大。以SYV型電纜為例，國內的同軸電纜有SYV75-3、SYV75-5、SYV75-7、SYV75-9等規(guī)格。 使用同軸電纜傳輸使圖像時，距離在300米以下的一般可以不考慮信號的衰減問題，在傳輸距離增加時可以考慮使用低損耗的同軸電纜，如SYV75-9、SYV75-18等，或者加入電纜補償器。 二、電纜補償器     電纜補償器又稱為電纜均衡器，通過電纜校正電路來進行高頻特性的補償，以使信號傳輸通道的總頻率特性基本上是平坦的。電路主要由RC電路組成，每一組RC串聯電路都有一個中心頻率f，將電纜衰減曲線分成幾段，對應于各段都用一組

9、RC電路進行補償。 一般加入一級補償器可以使傳輸線路延長500米，對于不同規(guī)格的電纜適當增加電纜補償器可使有效傳輸距離增至2km左右。 三、同軸電纜基帶傳輸易出現的干擾     基帶傳輸的一個缺點就是抗干擾能力差，同軸電纜的屏蔽層對頻率越低的電磁波的屏蔽作用越差，因此易受到廣播干擾和低頻電磁波的干擾。 廣播干擾     同軸電纜在架空設置時，電纜線本身就成了一根很長的天線，在受到廣播電磁波感應時，感應出電位差，這個電位差產生在電纜線屏蔽層兩端（芯線也存在感生電位差，但很?。?，那么，屏蔽層、信號源內阻、芯線及芯線、7

10、5歐姆負載、屏蔽層形成了回路，這個電位差通過回路形成干擾電流，并在負載電阻75歐姆上形成干擾壓降疊加到視頻信號上。這種干擾一般在幾百KHz到幾MHz，對圖像產生較為穩(wěn)定的網紋干擾，干擾頻率越高，網紋越細越密，大于10MHz的干擾基本上不影響觀看效果。     抑制這種干擾的最好辦法是電纜埋地鋪設，或采用鉛包電纜，也可以采用具有外屏蔽層的對稱平衡電纜作為傳輸線。當只能采用同軸傳輸時，應使電纜線屏蔽層單端接地，同時在接收端設置對稱輸入的電纜補償器。采用高電平傳輸方法也可以很好地抑制廣播干擾，方法是將1Vp-p的視頻信號放大到5至8Vp-p后再進行傳輸，在接收

11、端干擾電平相對于視頻信號就減小了，傳輸的距離也可以更遠。 低頻干擾     低頻干擾主要是指50Hz工頻干擾。這種干擾使圖像產生水平黑色滾條，嚴重時使圖像無法觀看并失步。形成50Hz干擾的主要原因是地電位差。在用電設備多、設備功率大的地方會因三相不平衡或接地方式不同時，就會形成較大的地電流，這個電流通過具有地電阻的大地時就會在兩地之間形成電壓降，如果電纜兩端接地，就會通過信號源內阻在電纜上形成電流，產生干擾。     抑制這種干擾的最好方法是電纜單端接地。 特性阻抗失配    

12、0;同軸電纜的特性阻抗為75歐姆，由于視頻帶寬很寬，同軸電纜在低頻和高頻所表現的阻抗不是完全相同的，無法做到完全的匹配。但圖像的細節(jié)都在1MHz以上的頻域內，所以保證高頻段阻抗匹配就基本能夠滿足傳輸要求，即使在低頻段有微小的失配，也不會對圖像造成明顯的重影失真。     阻抗失配常常會出現若干條間距相等的豎條干擾，頻率基本上是行頻的整數倍。解決方法一般為“始端串接電阻”或“終端并接電阻”方法改善。 其它干擾     使用同軸電纜傳輸常常會因傳輸距離過長、損耗過大、電纜質量不高、大功率可控硅設備使用造成電源不潔凈等原

13、因造成的干擾，這些干擾相對來說比較容易解決，如加裝電纜補償器、使用凈化電源、選用高質量電纜等。-雙絞線傳輸方式（二）雙絞線傳輸     在智能大廈綜合布線中，安防系統(tǒng)具有非常重要的地位。在傳統(tǒng)的設計和施工中，往往將網絡布線與安防監(jiān)控布線分開考慮，由于使用的介質差異使人們無法將它們很好地同意到一起。但是在大廈的安防監(jiān)控點不斷增加的情況下，較為粗硬的同軸電纜布線數量增多會占用大量的管道資源，而且布線難度很大，況且在樓內或大樓周圍布線的長度過大時還會引起圖像質量的下降。     新的布線技術的出發(fā)點就是將網絡布線與安防布

14、線盡量統(tǒng)一到一個平臺上，減少布線的難度和造價。在這種布線技術中采用網絡布線中廣泛使用的非屏蔽電纜（如5類纜）來傳輸圖像信號，同時利用非屏蔽電纜中的空余線對為是攝像機供電。為實現這種技術需要使用兩種關鍵的設備：雙絞線視頻傳輸設備和遠程供電器。 一、雙絞線傳輸視頻信號的基本原理     視頻信號正在雙絞線內傳輸要解決兩個問題：阻抗匹配和衰減補償。     標準視頻信號接口一般是75、非平衡方式，而雙絞線傳輸時是100、平衡方式，這樣用雙絞線傳輸視頻信號就要設法解決75100以及非平衡平衡的轉換問題。有兩種方法可以完成這

15、種轉換：一種是采用傳輸變壓器的無源方式，它無須供電，但是會對信號有一定損失，驅動能力有限；另外一種是采用有源方式，通過寬帶放大器和專用芯片，不僅可以完成阻抗和平衡方式的轉換，而且可以提供較強的驅動和對圖像信號的放大補償，缺點是需要供電才能工作。     另外，視頻信號是一種高頻寬帶信號，帶寬達到6MHz，如果直接在雙絞線內傳輸，信號的幅度會受到較大的衰減，在監(jiān)視器上表現為圖像的色彩變淡以及亮度變暗。因此，視頻信號在雙絞線上要傳輸較遠距離必須進行放大和補償，以保證圖像質量。     雙絞線視頻傳輸設備就是用來完成以上

16、功能的，考慮到智能大廈的特點，樓內的監(jiān)控點到中心控制室一般不會超過二、三百米，可以采用兩種雙絞線傳輸方案。第一種是在前端攝像機處使用無源發(fā)射設備，而中心控制室使用有源接收設備，可以對圖像信號進行放大補償。第二種是收發(fā)兩端都使用有源設備，可以保證更好的圖像傳輸質量，但是需要在前端對雙絞線發(fā)射設備供電 二、雙絞線與雙絞線傳輸圖像的優(yōu)點 雙絞線     雙絞線，Twisted Pair wire，是綜合布線工程中最常用的一種傳輸介質。雙絞線由兩根具有絕緣保護層的銅導線組成。把兩根絕緣的銅導線按一定密度互相絞在一起,可降低信號干擾的程度，每一

17、根導線在傳輸中輻射的電波會被另一根線上發(fā)出的電波抵消。雙絞線一般由兩根2226號絕緣銅導線相互纏繞而成。如果把一對或多對雙絞線放在一個絕緣套管中便成了雙絞線電纜。在雙絞線電纜（也稱雙扭線電纜）內,不同線對具有不同的扭絞長度,一般地說,扭絞長度在38.1cm至14cm內，按逆時針方向扭絞，相臨線對的扭絞長度在12.7cm以上。與其他傳輸介質相比,雙絞線在傳輸距離、信道寬度和數據傳輸速度等方面均受到一定限制，但價格較為低廉。     雙絞線可以分為屏蔽雙絞線（STP）與非屏蔽雙絞線（UTP）兩大類。     其中屏蔽雙

18、絞線分別有3類和5類二種，非屏蔽雙絞線又分別有3類、4類、5類、超5類甚至6類等多種。3類雙絞線的速率為10Mb/S，5類雙絞線的速率可達100Mb/S，超5類更可達155Mb/s以上，只能有五類或超五類才能上100Base-TX。屏蔽雙絞線因為電纜的外層有一層鋁泊包裹用以減小幅射，制作比較麻煩，再加上價線較非屏蔽雙絞線貴，所以我們在10Base-T或100Base-TX網絡中常用的是非屏蔽5類和超5類雙絞線。 雙絞線傳輸圖像的優(yōu)點     雙絞線在很多工業(yè)控制需要中和干擾較大的場所以及遠距離傳輸中都有使用，應用廣泛的局域網也是使用了雙絞線對，它具有抗干

19、擾能力強、傳輸距離遠、布線容易、節(jié)省空間、價格低廉等等優(yōu)點。目前通過采用先進的技術和專用芯片，已經能夠在雙絞線上傳輸高質量的圖像信號。 布線方便，線纜利用率高。     樓宇大廈內廣泛鋪設的非屏蔽雙絞線任取一對就可以傳送一路視頻信號，由于一根5類纜內有4個雙絞線對，因此可以傳輸4路視頻圖像，這對于監(jiān)控點多、需要密集布線的樓宇大廈來說，無疑大大減輕了布線施工的難度。另外4對雙絞線中的1對傳送視頻信號，其余的還可以傳輸音頻信號、控制信號、電源等，提供了電纜的利用率，避免了各種信號單獨布線帶來的麻煩，減少了工程造價，克服了同軸電纜布線困難、占用管道資源多的缺點

20、，使綜合布線的種類更趨統(tǒng)一化。 抗干擾能力強。     雙絞線能有效地抑制共模干擾，即使在強干擾環(huán)境下，雙絞線也能傳送極好的圖像信號。例如樓宇的電梯、設備房等處都會存在很強的干擾，處于鬧市區(qū)的建筑物也會受到來自周圍環(huán)境的各種干擾，雙絞線的強抗干擾能力比同軸電纜既有更大的優(yōu)勢。 可靠性高、使用方便。     利用雙絞線傳輸視頻信號，在前端要接入專用發(fā)射機，在控制中心要接入專用接收機。這種雙絞線傳輸設備價格便宜，使用簡單，工作穩(wěn)定。 總體造價降低。     5類非屏蔽電纜在目前的

21、智能樓宇綜合布線中被廣泛使用，其價格比同軸電纜要低，隨著5類纜在通信中的大量應用，價格還會進一步下降，因此使用雙絞線的經濟性和便利性更為突出。 實時傳輸，即時監(jiān)控。     雙絞線傳送的圖像信號采用的是模擬信號技術，保證了監(jiān)控系統(tǒng)的實時性，在控制室可以實時監(jiān)控現場的圖像。 三、遠程供電器     在智能大廈安防工程中，攝像機的供電是必須考慮的。攝像機數量的增加使供電線路變得復雜。如果能結合網絡布線將攝像機的供電和圖像信號傳輸一起進行考慮，則大大節(jié)省了布線資源、提高效率。另外如果在已經布線完畢的大廈中增加新的監(jiān)控點，

22、對攝像機的供電就更加困難。     遠程供電器可以通過RJ45接口利用5類纜內的空余雙絞線對為攝像機提供一、二百米以內的直流供電，使攝像機的供電與圖像信號可以同在一根5類纜中傳輸，解決了攝像機集中遠程供電的問題。 第四節(jié)、無線傳輸方式     無線傳輸又稱為開路傳輸方式，是將傳輸信號調制到高頻載波上，通過發(fā)送設備、發(fā)送天線將信號送至空間，而后由相應的接收機從天線接收到信號進行解調、處理后在進行顯示。     當攝像機或檢測點（例如天車控制室內）處于經常移動狀態(tài)，有線連接很不方

23、便甚至不可能時，采用這種方式非常有效，但距離一般不要超過500米。因為開路傳輸時高頻信號容易輻射干擾到周圍臨近地區(qū)，這是不允許的。因此發(fā)射機功率要嚴格控制，在有金屬屏蔽的建筑物或廠房內使用最好。     當傳輸距離比較遠，達到幾公里以上而架設電纜有不方便或不容許時，采用微波比較有利。其優(yōu)點是：不需要鋪設電纜，施工工作量??；設備架設靈活，移動方便圖像質量高，可以雙工傳輸。其缺點是：維護技術的水平要求高；一路信號要一套微波手法設備，系統(tǒng)維護費用增加很多；如果檢測點需要遙控，則需要另里一套遙控信號系統(tǒng)；當需要傳送的信號路數比較多而傳輸的方位角又比較窄時，容易產

24、生交叉干擾從而產生限制了信號的路數；發(fā)送和接收兩端一定要在可視直線范圍內，中間不能有物體阻擋。     距離比較近時可采用小功率無線發(fā)送和接收設備，距離較遠的傳輸則采用微波傳輸方式。-光纖傳輸方式初學者園地之傳輸（一） 第二節(jié)、光纖傳輸方式     同軸電纜由于線材本身特性的問題，使得傳輸距離受到限制，在充斥著電磁波的使用環(huán)境中，電磁波的干擾更使同軸電纜傳輸的效率降低，若安裝地點位于多雷區(qū)，兩端設備還會因雷擊遭到破壞。光纖傳輸具有同軸電纜無法比擬的優(yōu)點而成為遠距離視頻傳輸的首選設備。 一、光纖傳輸的特點 傳輸損耗低

25、     損耗是傳輸介質的重要特性，它只決定了傳輸信號所需中繼的距離。光纖作為光信號的傳輸介質具有低損耗的特點。如使用62.5/125m的多模光纖，850nm波長的衰減約為3.0dB/km、1300nm波長更低，約為1.0ddB/km。如果使用9/25m單模光纖，1300nm波長的衰減僅為0.4dB/km、1550nm波長衰減為0.3dB/km，所以一般的LD光源可傳輸15至20km。目前已經出現傳輸100公里的產品。 傳輸頻帶寬     光纖的頻寬可達1GHz以上。一般圖像的帶寬為6MHz左右，所以用一芯光纖傳輸

26、一個通道的圖像綽綽有余。光纖高頻寬的好處不僅僅可以同時傳輸多通道圖像，還可以傳輸語音、控制信號或接點信號，有的甚至可以用一芯光纖通過特殊的光纖被動元件達到雙向傳輸功能。 抗干擾性強     光纖傳輸中的載波是光波，它是頻率極高的電磁波，遠遠高于一般電波通訊所使用的頻率，所以不受干擾，尤其是強電干擾。同時由于光波受束于光纖之內，因此無輻射、對環(huán)境無污染，傳送信號無泄露，保密性強。 安全性能高     光纖采用的玻璃材質，不導電，防雷擊；光纖傳輸不像傳統(tǒng)電路因短路或接觸不良而產生火花，因此在易燃易爆場合下特別適用。光纖

27、無法像電纜一樣進行竊聽，一旦光纜遭到破壞馬上就會發(fā)現，因此安全性更強。 重量輕，機械性能好     光纖細小如絲，重量相當輕，即使是多芯光纜，重量也不會因為芯數增加而成倍增長，而電纜的重量一般都與外徑成正比。 二、光纖結構與傳輸機理     光纖是光波傳輸的介質，是由介質材料構成的圓柱體，分為芯子和包層兩部分。光波沿芯子傳播。在實際工程應用中，光纖是指由預制棒拉制出纖絲經過簡單被復后的纖芯，纖芯再經過被復，加強和防護，成為能夠適應各種工程應用的光纜。 光纖傳光機理     光

28、波在光纖中的傳播過程是一個復雜的電磁場的邊界問題，一般來說，光纖芯子的直徑要比傳播光的波長高幾十倍以上，因此利用幾何光學的方法定性分析是足夠的，而且對問題的理解也很簡明、直觀。     當一束光纖投射到兩個不同折射率的介質交界面上時，發(fā)生折射和反射現象。對于多層介質形成的一系列界面，若折射率n1n2n3nm，則入射光線在每個界面的入射角逐漸加大，直到形成全反射。由于折射率的變化，入射光線受到偏轉的作用，傳播方向改變。 光纖由芯子、包層和套層組成。套層的作用是保護光纖，對光的傳播沒有什么作用。芯子和包層的折射率不同，豈折射率的分布主要有兩種形式：連續(xù)分布型

29、（又稱梯度分布型）和間斷分布型（又稱階躍分布型）。     當入射光經過光纖端面的折射后進入光纖，除了與軸向方向一致的光沿直線傳播外，其余的光線則投射到芯子和包層的交界面：一種在界面形成全反射，這些光線將與光軸保持不變的夾角，呈鋸齒狀無損耗地在光纖芯子內向前傳播，稱之為傳播光；另外一種在界面處只有一部分形成反射，還有一部分折射進入包層，最后被套層吸收，反射的光線再次到達界面時又會有一部分損耗，因而不能傳播，稱為非傳播光。     實際上進入光線的大部分不是上面所將的軸面光，因此還有一種稱為泄漏光，如果芯子和包層的界

30、面十分平坦，這些光線將形成全反射而得到傳播，但事實上僅部分反射，盡管損耗比非傳播光小還是不能很好地傳播。對于長距離傳輸來說只有傳播光是有意義的。 進入光纖的光線在向芯子包層界面?zhèn)鞑r，由于芯子折射率逐漸減小，受到一個向心偏轉的作用，與軸線夾角小于一定值的光纖不能到達界面或到達界面形成全反射，因而受束于芯子內、呈波浪狀無損耗地向前傳播，成為傳播光。其余的光由于有一部分在界面處折射進入包層，逐漸被吸收掉而不能傳播。     因此，光纖芯子和包層的折射率及折射率的分布與光纖的轉播特性有密切關系。 光纖的分類     可以

31、從不同的角度對光纖進行分類，如構成光纖的材料、制造方法、光纖芯子包層折射率的分布和光纖可以傳播光的模數等。 構成光纖芯子和包層的材料主要有：多組合玻璃、高純度石英玻璃和低損耗鹵化物材料等。不同的材料其預制棒的制備和光纖的拉制方法也不同。目前應用叫多的是高純度石英玻璃光纖（石英光纖），其材料制備技術、光纖的傳輸特性和強度等方面具有綜合的優(yōu)越性。     光纖芯子和包層的折射率分布與光纖材料、拉制方法以及光纖的結構有關，除了前面提到的梯度分布型和階躍分布型外還有單材料光纖、環(huán)形光纖、W型光纖等都屬于階躍分布型光纖，結構上各有特點。   &

32、#160; 也可以按照傳播光的模數來區(qū)分。我們可以將一條光線理解為代表一個模，或者是不同的模代表不同的角度的入射光，光的波動原理認為光纖只能允許有限的離散樹木的光（或模）傳播。光纖中可傳播的數目是芯子的橫截面積和芯子中心與包層間的折射率差的函數，與其成正比關系。當光纖就只允許一個模的光傳播就是單模光纖。單模光纖由于只傳播軸線關，因此不存在模色散，具有很大的信息載送容量。多模光纖一般可有幾百和低損耗的傳播模。容易與光源和大面積探測器耦合。     按照制造方法還可以分為CVD（化學汽相沉淀法）、MCVD（改進化學汽相沉積法）等。 光纖的特性 &#

33、160;   光纖的特性包括傳播特性、幾何參數和芯子包層折射率差等基本特性。傳輸特性則主要表現在光纖的損耗和帶寬兩個方面。 數值孔徑NA     它代表光纖芯子與包層之間的折射率差，是光纖一個最重要的基本特性。NA是反映光纖芯子包層折射率關系的參數，折射率差越大，NA越大，光纖可以接收并傳播的光越多，即與光纖可傳播的模數成正比。因此在某種意義上數值孔徑表示了光纖集光的能力。 傳輸損耗     這是光纖一項重要的光學特性，它很大程度上決定了傳輸信號所需中繼的距離，也關系到系統(tǒng)經濟性。引起

34、光纖損耗的原因有材料吸收、散射損耗和結構缺陷等。     材料吸收是一種損耗機理。由于光纖不可能是完美的圓柱體，某些參數會沿長度方向呈周期的變化，這些參數既可以是折射率分布，也可以是幾何參數，即可以是沿長度方向的變化，也可以是軸線相對于直線的偏離。這就會引起一個傳播上光功率部分地轉移到另一模上去，這就是散射。如果轉移模為非傳播模就產生了散射損耗。散射損耗是按1/4的比例形成的，因此選擇長波工作是有好處的。有些小的參數變化，如材料成分、應力等是可以通過改進制作技術來減小的，但有些小的折射率變化是光纖拉制過程中熱擾動形成的不能完全消除，它決定了光纖散射損耗的

35、最低極限。     光纖結果缺陷，如芯子包層界面不光滑、氣泡、應力、直徑的變化和軸線彎曲等都會引起光纖的傳輸損耗，所以提高光纖結構的完美和一致性是拉纖工藝的重要任務致意。 光纖的損耗是以每公里分貝（dB/km）來計量。石英光纖有三個低損耗波長區(qū)0.85m、1.3m、1.55m。氟化物光纖的損耗更低。 傳輸帶寬     它表示光纖的傳輸速率，主要受到光纖色散的限制。當光脈沖沿光纖傳播時，每個脈沖都會隨著距離的增加而展寬，最后相鄰的脈沖發(fā)生重迭，這就限制了光纖傳送信息的速率，限制了光纖傳輸帶寬，導致光脈沖展寬的機理是光

36、纖的色散，包括材料色散、波導色散和模色散。     材料色散的物理意義是：光在介質中的傳播速度與折射率成反比，光纖材料的折射率是隨波長變化的，因此不同波長的光在光纖中傳播的速度不同。波長越短，色散越嚴重。 波導色散是由于波長不同的光線在光纖中運行的軌跡不同、渡越時間也不同所造成的。對于同一模來說，不同波長的光在光纖中將走循不同的軌跡，有著不同的渡越時間，引起波導色散。與材料色散相反，波長越長波導色散越嚴重，同時光纖芯子直徑越小，波導色散越嚴重。     模色散也稱模間色散。對于同一波長的入射光，不同入射角的光纖代表

37、不同的模，不同模在光纖中行走的路徑不同，渡越時間也不同，從而形成模色散。模色散隨著光纖芯子直徑的減小而減小，當直徑小到一定程度時光纖成為只允許傳輸一個模的單模光纖，就不存在模色散了。     在1.3m波長處，光纖的波導色散與材料色散相抵消，因此理論上可以制造1.3m的零色散單模光纖，如果將石英單模光纖的零色散波長1.3m移到最低損耗波長1.55m處，就可以制造色散移位（DS）單模光纖。如果能夠在長波長范圍內的兩個零色散波長，使光纖在寬范圍內色散都很低，即可制成色散平坦單模光纖。     光纖的色散與光纖的長度或信

38、號的傳輸距離有關，因此光纖的傳輸帶寬是傳輸距離的函數，常用帶寬距離乘積來計量光纖的傳輸帶寬，而對單模光纖則常用色散值來表示傳輸特性。       三、光纜     光纜是對光纖進行防護、加強后使之成為具有實用價值的傳輸介質。 光纜的設計目標     光纜設計應考慮以下幾點：避免產生纖芯的微彎損耗；避免使纖芯的表面受到損傷；保證光纜具有足夠的機械強度、良好的密封性和防潮性能；對多芯光纜要便于識別每根纖芯；合理的重量、體積和纖芯空間分布。 光纜的結構    &

39、#160;常用的光纜分為層絞式和骨架式，其它還有單位式、軟線式、帶狀等型式。     層絞式是一根限位加強塑料或鋼絲構成中心加強件外環(huán)繞一層緩沖層，多根纖芯均勻地分布在緩沖層外、螺線狀環(huán)繞著中心加強件，纖芯層的外面再形成一緩沖層，最后是防水被復，通常采用聚乙烯鋁被復。     骨架式光纜采用一包含一根中心鋼絲的特殊形狀的塑料骨架，纖芯疏松地放置在骨架周圍的空腔中。纖芯同樣是螺線狀地環(huán)繞著中心鋼絲，這就保證了在光纜折彎時，避免纖芯承受附加的應力。光纜最外層也是防水被復。為了提高光纜的防潮性能，有些光纜在骨架的空腔中灌

40、注防潮密封膠，纖芯是浮在密封膠中，因此具有極好的防潮密封性。     多芯單元式結構是將幾根纖芯疏松地裝在一個護套中，形成一個單元，幾個單元再環(huán)繞中心加強體的周圍。     中心加強件（中心鋼絲）在施工中承受絕大部分牽引力，因此決定了光纜的抗拉強度，鋁套和骨架則提高了光纜的抗側壓強度。     根據光纜所含纖芯數量分為單芯和多芯光纜，干線應用中多為多芯光纜，各點分路時多為單芯光纜。 四、光源 光纖傳輸用光源     光源是光纖傳輸系統(tǒng)中

41、的重要器件之一。光纖傳輸用的光源與其它應用的光源具有完全不同的要求。其本聲本身并不需要很大的功率，但要有很好的穩(wěn)定性和足夠的壽命。其幾何尺寸和結構型式應與光纖相匹配，并保證有足夠的光功率進入光纖。為了得到好的傳輸效果，光源應在光纖的低損耗和低色散波長處輸出。同時要求信號調制容量大，調制頻率可低至音頻，高至幾GHz以上。根據這樣的要求，能夠適用于光纖傳輸的光源就僅限于少數體積小、價格低又易于調制的固體器件。 發(fā)光二極管（LED）     發(fā)射波長為0.80.9m或1.11.5m的發(fā)光二極管是最簡單的固體光源，在光纖傳輸中得到大量的應用。它可以提供足夠的輸出

42、規(guī)律和中等程度的光譜寬度，可以方便地直接調制，有長的工作壽命，價格也較低廉。     LED的設計要求之一是具有能夠輸出其輻射的結構，獲得有效的外部光功率，便于與光纖耦合，產生較高的入纖功率。有兩種結構型式的LED：表面發(fā)光二極管和端面發(fā)光二極管。     表面發(fā)光二極管在小面積的有源區(qū)發(fā)光，光沿著垂直于結平面的方向通過有源區(qū)上面的一個很薄的或透明的半導體層輸出。小面積的有源區(qū)有利于較高電流密度的散熱，把有源區(qū)作成小的圓面，直徑通常為75100m，上面的半導體層非常?。?015m），這樣光纖的端面可以非常接近有源區(qū)

43、，獲得很好的耦合。散熱LED很重要的問題，結溫度的上升將引起輸出功率的下降。異質結型比同質結型LED發(fā)光效率和輸出光效率高，但散熱性能不如同質結型。     端面發(fā)光二極管是直接從暴露的有源區(qū)的一個端面輸出輻射。高效率的端面發(fā)光二極管發(fā)射出來的光形成一個比較定向的光束，因此有利于把發(fā)射光耦合進光纖，特別對于小口徑光纖這種方式就更優(yōu)越了。由于有源層的折射率高于兩側，形成波導效應，將發(fā)射光限制于有源層內，在一個端面鍍上全反射膜，而在另一個相對的端面（即輸出端面）鍍上抗反射膜，就會使光線比較集束的從一個端面發(fā)射出來。由于光是從十分小的端面發(fā)射出來，所以端面的有

44、效亮度非常高，與光纖耦合時，在端面放置一個很有效的，因為器件的出光面要小于光纖的橫截面積。 半導體激光器（LD）     半導體激光器所發(fā)射的光譜寬度比發(fā)光二極管要窄得多，一般都小于1nm。在材料色散是限制傳輸帶寬的主要因素時是非常優(yōu)越的。激光器即使有幾個模式同時振蕩，在與多模光纖耦合時效率高于50%，比LED 高得多。因此，與LED發(fā)出相同輸出功率的激光器耦合進入光纖的光功率要比LED高15至20dB。同時，在正常的偏置條件下，其調制頻率可高達1GHz以上，所以在長距離、高速率傳輸系統(tǒng)中非常適用。 光源的特性 光譜特性   

45、;  這是光源的基本特性，通常采用光源的波長和光譜寬度（光功率3dB的寬度，又稱為半值寬度）來表示。傳輸損耗和由材料色散所限制的傳輸速率均與光源的波長和光譜寬度有關。 功率效率     對于光源的工作效率，尤其是LED，測量總的輸出功率是沒有實際意義的，因為不是所有加到二極管上的電功率都能轉換為輸出光功率，更不是所有的輸出光功率都能耦合進入光纖獲得實際應用。所以一般采用有用功率效率這一指標，它表示實際接收的光功率與加到二極管上的電功率之比。實際接收的光功率是與光源的結構、光纖的耦合方式有關，如表面發(fā)光二極管采用大數值孔徑光纖在二極管碗

46、口處直接耦合來提高有用功率，也就提高了有用功率效率。     耦合效率也是一個十分有用的指標，它是注入光纖的光功率與光源輸出光功率之比。一般LED的耦合效率為百分之幾，LD的耦合效率可達50%。另外，出纖率也是一個經常使用的指標。 輸出特性     光源的輸出特性表示了工作電流和輸出光功率（或出纖率）之間的關系。LED的輸出特性在很寬的范圍內具有良好的直線性，當注入電流達到一定值時，呈現飽和狀態(tài)。LD的輸出特性曲線出現有一個拐點，它對應于受激發(fā)光的閾值，注入電流低于閾值時，只有很低的發(fā)射輸出，器件處于LED狀態(tài)；當

47、注入電流超過閾值時，開始產生受激發(fā)射，產生高功率的光輸出，有一段很好的線性區(qū)。     光源的輸出特性是設計光發(fā)射機時選取靜態(tài)工作點、確定電信號的調制幅度的重要依據。保證光源工作在良好的線性段是保證傳輸系統(tǒng)線性的關鍵，尤其是對模擬信號，如視頻信號的傳輸減小非線性時針是該很重要的。 效率和調制帶寬     光源的輸出功率、功率效率與注入電流有關，也與光源有源層的幾何尺寸、材料摻雜濃度等因素有關。光源的調制速度（直接由載有信息信號電流加以調制）也與這些因素有關。目前的工藝對于影響效率和調制速度的參數可以做適當的調節(jié)，但

48、二者相互制約，不可能同時獲得大的輸出功率和高的調制速度。調制帶寬對應于直接調制速度，是按照電信號的帶寬定義的，也就是說，高輸出的器件只能以低速率直接調制，具有較低的調制帶寬。若要獲得高的調制速度就必須犧牲輸出功率。 壽命     工作壽命表示光源的輸出功率降低至初始值一半時的工作時間。LED一般可達107，比LD的壽命長得多。 光源的調制     與電波通訊一樣，必須把信息搭載到光波上，也就是對光波進行調制。調制可以是模擬的，也可以是數字的，采用方法要根據系統(tǒng)要求、綜合光纖傳輸特性、探測器特性以及光源自身特性決定。

49、模擬方式設備簡單、價格有優(yōu)勢，盡管其要求的高信噪比限制了其只能應用于較窄帶寬和較短距離的場合。數字方式是應用于寬帶長距離系統(tǒng)的理想方式。     對于發(fā)光二極管，改變注入電流的就可以LED的輸出光功率，也就實現了光強調制。對于半導體激光器，通過改變驅動電流來進行直接調制。 常見的調制方式包括：IM（光強調制）、PCM（脈碼調制）、FM（調頻）、AM（調幅）、PFM（脈沖頻率調制）。 五、探測器     探測器與光源一樣也是光纖傳輸系統(tǒng)中的另一主要器件，與光源相反，探測器解調光信號，把光信號的變化轉換為電信號的變化。

50、對探測器的主要要求有：在工作波段上有足夠的靈敏度和帶寬；引入的噪聲要低，工作穩(wěn)定性好；結構上便于與光纖耦合及與處理電路組合等。常用的探測器有半導體光電二極管和雪崩二極管（ADP）。 六、光纖傳輸系統(tǒng) 光纖傳輸系統(tǒng)的結構     光纖傳輸的是光信號，因此光發(fā)射機完成E/O轉換核心器件是光源，而光接收機完成的是O/E轉換，核心器件是探測器。因此光纖傳輸系統(tǒng)的三要素為光源、光纖、探測器。 光載波波長的選擇     應該從兩個方面考慮，一是在該波長處探測器能良好的工作，二是光纖在該波長處的損耗和色散性能良好。傳輸距離較短的

51、系統(tǒng)對光纖損耗和色散要求不十分苛刻，波長選擇時應實際考慮光源和探測器的成本。 光源的選擇     光源的選擇除了與波長有關外，還要涉及系統(tǒng)的調制方式、傳輸帶寬（傳輸速率）及成本因素。LD價格比LED要高，驅動電路也比LED復雜，壽命比LED短。因此。LED是一種實用、廉價的光源器件，對于大多數5km以下的應用是足夠的。     LD的入纖功率比LED要高10到25dB，在噪聲為主要限制因素的應用中，LED顯然是很不利的，況且LD在避免材料色散方面也很有利，所以在高速度、長距離系統(tǒng)中LD要優(yōu)于LED。 探測器的選擇

52、    與PIN二極管相比，雪崩二極管可以提高接收機的靈敏度，但價格較高，對溫度敏感，需要一個復雜的電路來保證工作穩(wěn)定。 光纖的選擇     光纖的選擇主要考察的是單模與多模之間的選擇，也包括折射率差和折射率分布等。 采用LED做光源，為了傳輸盡可能多的光功率必須選擇多模光纖，而且希望有大的折射率差。梯度光心對于減小模間色散有一定好處。     采用LD做光源，既可以使用單模光纖，也可以采用多模光纖。單模光纖截面積?。?10m），光纖接續(xù)比多模光纖要困難。在高速率的系統(tǒng)中LD

53、與單模光纖耦合最佳。 視頻傳輸的系統(tǒng)     寬帶是視頻信號的特點，應用電視中主要采用模擬基帶方式和PFM方式傳輸。 傳輸的特性     信號噪聲比（S/N）：S/N影響圖像分辨力，關系到主觀測試效果。影響S/N的因素主要有光路（光纖）的損耗，光源的功率和探測器的靈敏度。除了合理的選擇光源和探測器外，在計算光路損耗時要包括光源與光纖的耦合，光連接器的損耗，光纖接頭的損耗，當然主要是光纖的長度損耗，首先提出探測器的接收光功率，然后根據光路損耗折算出光源功率。采用PFM方式可以減小損耗對S/N的影響，但會出現三角噪聲，

54、這一點可通過對視頻信號進行預加重來減輕。     幅頻特性：構成10MHz傳輸帶寬的光纖傳輸系統(tǒng)很容易，所以對于基帶傳輸來說不存在大的問題。幅頻特性決定了圖像的分辨力，而幅頻特性的平坦性又影響到彩色圖像的色飽和度和色調。一般來說光系統(tǒng)對幅頻特性的影響不大，大對于多路視頻傳輸來說，光源的調制帶寬和探測器的響應速度將會引起圖像的線性失真。     線性失真：通常采用脈沖和條子信號來測試，影響線性失真的主要因素是光纖的色散，而光源的光譜寬度也有一定的關系，激光器與單模光纖的耦合具有極小的線性失真。   

55、;  非線性失真：主要指DG和DP，主要是由光源的非線性引起，需要通過光端機電路進行補償 典型的視頻傳輸系統(tǒng)     視頻模擬基帶傳輸是一種最為簡單的系統(tǒng)，通常可以得到10MHz以上帶寬，傳輸距離可達數公里，是電視信號傳輸應用最廣泛的方式。這些系統(tǒng)多LED光源。     PFM傳輸方式具有模擬和數字調制兩者的優(yōu)點，比模擬方式更適合于長距離傳輸并便于中繼放大，又不像數字方式那樣高成本，是視頻信號傳輸的一種經濟實用的方式。PFM的關鍵在于調制與解調，光源驅動和光接收預放等與其它型式的系統(tǒng)相同。采用L

56、D光源和APD探測器PFM可以實現幾十公里高質量的無中繼傳輸。 常見的多路傳輸方式     實現多路傳輸對降低系統(tǒng)成本、提高資源利用率很有好處。常見方式有頻分復用（FDM）和波分復用（WDM）方式。前者是利用電信號的頻分多路技術，將多路信號形成一寬帶載頻信號，然后由一路光纖傳輸，在接收端再分路解調形成多路輸出。而后者是利用光波波長的復用，在一路光纖中傳輸多路光載波。 光路的建立 光纖的接續(xù)     光纖的接續(xù)有兩種方法：一是熔接，二是使用連接器。前者是在永久性系統(tǒng)和要求低損耗和高可靠性的場合采用的方法。后者是一種可

57、拆卸的方式，適合于短期系統(tǒng)。光纖連接器大部分采用精確的幾何定位的方法，使良好的光纖端面能夠精確地對中，保證光功率能從一根光纖最大限度地進入另一個光纖。連接器的主要型式有圓椎定位型和異槽型定位型。按照光耦合方式分，有直接耦合和透鏡耦合方式。單模光纖的芯徑很小，對連接器的精度要求就更高。連接器造成的光纖接續(xù)的偏差同熔接是一樣的，要求有高精度的加工以減小光纖軸向、橫向和角度差，保證良好的光耦合，同時要有足夠的插拔次數，反復使用仍具有高的精度。 合光器和分光器     合光器和分光器是實現波分復用多路傳輸的光學器件。分光器的結構型式有棱鏡、干涉膜濾波器和衍射方式

58、。分光與合光是互逆的器件，只要把入射和出射方向更換一下分光器就變成合光器了。     對于復用波長較少的情況采用干涉膜容易實現，工藝穩(wěn)定。光纖與干涉膜的偶合常采用平凸棒透鏡和自聚焦透鏡方式。后者是一種經濟方便的方式，由于自聚焦透鏡（聚焦棒）在1/4節(jié)距時，具有準直光餓會聚光的作用，故而耦合效率高，易于調節(jié)。     波分復用是光纖傳輸提高傳輸信息容量的一項有效方法。它可以降低成本，尤其在已經鋪設好光纜的情況下，使傳輸容量成倍增加。 光纜接頭的防護裝置     由于熔接后的光纖

59、是裸露的因此必須進行防護。防護裝置的功能主要有：     保證接頭部分的密封性，防止潮濕進入防護腔內。因為潮濕是引起光纖損耗增加和壽命降低的主要原因。另外也防止內部機械件的銹蝕而失去原有的功能。     能夠很好地安放剩余的光纖。光纖的熔接必須有一定的余量，還可能出現余量長度不同的情況，因此必須安放這些光纖，這就要求有足夠的尺寸，使之可在最小折彎限度以上順暢的盤放，并很好地固定。     可靠地固定光纜接頭，以保證加上防護裝置后，光纜仍有一定機械強度。   

60、;  要便于現場的操作與使用。光纜接頭防護主要在室外，防護裝置最好不需要特殊工具和方法就能安裝，具有好的工程性能。     常用的防護裝置一般是一些機械結構件為腔體結構，內部有防止剩余光纖的空間和固定光纜端頭和光纖的結構。光纜的出入口要采用一定的密封技術，腔體的結合處也要采用密封裝置。安防監(jiān)控術語詳解-紅外燈第七節(jié)、紅外燈與其它輔助照明設備     為了使攝取的圖像層次清楚、對比度合適，必須保證攝像機的最佳照度，在環(huán)境照度不能滿足要求時，需要配置輔助照明設備以達到攝像要求。  

61、0;  視頻信號的標稱值為1Vp-p，標準值為0.7Vp-p，最低照度時的視頻信號值為1/3到1/2的標準植。所以攝像機在最低照度時的圖像，決不會“如同白晝一樣”。另外，攝像機在最低照度時產生的圖像清晰度，是用電視信號測試卡進行測式的，其黑白相間的條紋，要求黑色反射率近于0%，白色反射率大于89.9%。而我們在現場觀察時有時不具備這樣的條件，比如：樹葉和草地的反射率很低，反差很小，就不易獲得清晰圖像。因此實際使用當中不能以攝像機標稱的最低照度作為衡量現場環(huán)境照度的標準。 一、普通照明設備     電視監(jiān)控系統(tǒng)使用的光源種類取決于觀察時

62、的具體時間，尤其是是外應用場合。在白天，工作條件會隨著天氣情況的變化（晴天、陰天、雨天等）而變化，因為天氣的變化會引起室外光線光譜組成的變化。輔助照明設備很多，可以使用民用照明設備即可，在夜間，最常用的有鎢絲燈、鹵鎢燈、鈉燈、水銀燈和高強度放電金屬弧光燈等。     每種自然光源和人造光源都有其獨特的色譜組成，這可能對某種攝像機有利，也可能對其不利。大部分黑白系統(tǒng)的圖像質量只取決于照明光線的總能量，或攝像機所接收到的能量，而無法辨別光纖中的不同顏色。如果光源的光譜曲線正好落在傳感器的敏感區(qū)域內，照明光線就可以得到最高效率的運用。   

63、  彩色CCTV系統(tǒng)的情況就復雜多了。對于可以感知可見光譜中所有這些顏色的光。而為了取得較好的彩色平衡，光源的光譜曲線必須與傳感器的靈敏度相匹配。大多數彩色攝像機都具有自動白平衡控制功能，它可以通過電子電路自動進行調整，以實現合適的彩色平衡效果。光源中必須包括所有可見光中的彩色，這樣才能在監(jiān)視器上重視這些顏色。太陽、鎢絲燈、鹵鎢燈、氙燈等寬帶光源可以產生相當好的彩色圖像，因為它們的光譜中含有所有顏色的頻率。汞弧光燈和鈉蒸氣燈等窄頻光源的光譜不連續(xù)，因此顏色再現效果較差。水銀燈發(fā)出的紅光很小，因此在汞弧燈下，紅色物體就會變成黑色的。同樣道理，高壓鈉燈發(fā)出大量的黃色光、橙色光和

64、紅色光，藍色或藍綠色的物體在這種燈光下也會變成黑色、灰色和褐色。低壓鈉燈只產生黃色燈，因此不能用于彩色CCTV系統(tǒng)。     使用人工照明時，還要考慮照明光束的角度和鏡頭的視場角。寬束泛光燈能以相當均勻的照度為大面積區(qū)域提供照明，從而產生亮度均勻的圖像。窄束光源或聚光燈只能照到小面積區(qū)域，照不到的區(qū)域會非常暗。照度不均勻的場景所形成的圖像也會具有不均勻的亮度。為了提高光線的利用率，攝像機鏡頭的視場角最好與光源的光束角相匹配。如果燈光只能照亮場景的一部分、攝像機的視場角應該調整到觀察區(qū)域所需要的角度。使用自然照明時，不存在光束角問題，自然光源通常能夠均勻地

65、為整個場景提供照明。     所有具有一定溫度的物體都可以發(fā)光。改變發(fā)光體的溫度可以改變光線的強度和顏色。例如，鐵塊在逐漸加熱時，首先會變成暗黑色，接著變成血橙色；在鋼鐵廠里，鐵水呈現黃白色，因為它的溫度比血橙色的低溫鐵塊高。白熾燈里的鎢絲在加熱時發(fā)出的光幾乎全是白光。物體加熱到能夠發(fā)光的狀態(tài)成為“白熾”，這也是“白熾燈”的由來。彩色電視系統(tǒng)中常用到的“色溫”就是指物體被加熱到不同顏色時的溫度。     有的發(fā)光物體被加熱時會同時在不同頻率上發(fā)出同等強度的光?？茖W家稱該物體為黑體輻射體。黑體輻射體根據一定的物理定律發(fā)射紫外光、可見光和紅外光。     鎢絲燈和太陽的發(fā)光特征與黑體類似，它們能夠發(fā)出含有連續(xù)光譜的光，也就是說，它們所發(fā)出的光包括所有波長的單色光。其它像水銀燈、熒光燈、鈉燈和金屬弧燈等光源發(fā)出光在光譜上就不是連續(xù)的它們的發(fā)光頻帶較窄，水銀燈只發(fā)出藍綠色光，鈉燈則只發(fā)出橙黃色。 二、紅外燈的原理     采用常規(guī)的可見光照明，不僅不能隱蔽，反