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技术资料1


腾龙光学

作为日本乃至世界光学产业界举足轻重的综合光学制造商,日本腾龙光学,是一个具52年发展历史的专业公司,长 期专注于光学产品制造主业,在维持其传统光学行业业绩稳健成长的前提下,近年来,腾龙光学更是顺应时代潮流, 以传统光学技术为基础,大力拓展其数码科技领域的光学产品链,在数码相机镜头和小型家用摄像机镜头领域,取得 了卓越的成就。腾龙光学以严谨的经营理念

,精深的光学技术,在强手林立的日本光学业界,得以52年立于不败之 地。近十几年,随着泡沫经济的破灭,日本经济整体陷入了休眠期,但腾龙光学仍旧创造了连续多年经营业绩的持续 增长。这些都足以彰显腾龙非凡的技术实力和稳健的经营作风。 腾龙光学以谋定而后动的稳健作风进入中 国安防市场, 不仅带来了多款曾享誉日本和欧美市场的光学镜头, 并以提高中国市场CCTV镜头行业整体竞争格局 为己任,在中国市场和世界市场同步上市了几款最新主流产品。我们借此机会,以技术交流为目的,重点推荐以下几 款新型实用镜头。 首先是 1/3 型f=3.0~8mm 的手动变焦镜头,光圈值从F1.0 到 F360,并配有手动 光圈,DC驱动光圈和视频驱动光圈三种方式。其超宽的光圈可调节动态范围,使本款镜头具有卓越的复杂光照条件 下的适应能力,使摄像机的即使设置在室外,从夜晚光线不足到夏天正午的强光,都可以进行正常的监控。由于使用 了非球面镜片,可以在焦距范围全域内实现高解像度,高对比度成像。使用频率很高的广角端从f=3.5mm 扩展到 3.0mm,视角更广,使用范围更宽。此外本镜头还采用了多层镀膜的技术,在防止逆光,耀斑和重影上也有独到之处。 还实现了体积小型化设计,使用起来更加便利。 其次是 1/3 型f=2.8~12mm 的新标准手动变焦镜头,光 圈值从F1.4 到 F360。我们之所以称其 为新标准镜头,是因为一般监控用镜头的最常用变焦范围是 3.0~8mm, 但有些客户觉得f= 3.0mm 在广角端略显不足,另外一些客户又觉得f=8mm 在望远端又稍感不够,所以本公 司综合各种客户的意见,根据市场的需求,及时推出了这款镜头,该镜头应该可以满足监视所需要的所有常用 视 角。所以称其为新标准的镜头,并非言过其实的过誉之辞。本镜头也采用了非球面镜片,得以在 焦距范围全域内 实现高清晰度成像。光圈范围从 F1.4 到F360,因此也具有很强的光照条件适应能力。 此外还有 1/3 型f =5~50mm的望远变焦镜头, 最大光圈值为F1.4, 该镜头是具有突破性的 从广角端 5mm 开始的 10 倍变焦镜头。 本款镜头采用了两枚非球面镜片,具有很高的成像性能,全画 面都完善的解决了画面变形失真的问题。并且由于 非球面镜片的优异光学特性,和采用了高精度的 工程塑料成形部品,使本款镜头成为高倍率,高性能,小体积, 小外观尺寸镜头的典范。F1.4 的 大光圈值,也使该镜头的透光量比同类型镜头高出 31%~65%,在成像的清晰 度和画面亮度方面具有 更优良的品质。 以上三款镜头是本公司推出的比较新的产品,特别是 1/3 型f= 3.0~8mm 的手动变焦镜头,是 最新推出的产品,这几款镜头和其他的产品一样,凝聚了腾龙光学的最新技术成 果和 52 年的研究积 累。我公司名称为北京捷康特光电科技有限公司,腾龙镜头的一级代理商,如果您想具体了 解 腾 龙 最 新 推 出 的 产 品 , 可 与 我 公 司 联 系 : 010-82050550 转 113 吴小姐还可登陆我公司网站: http://www.bj-jetcom.com
视频传输同轴电缆选型参考

常用不同类别同轴电缆衰减特性的物理估计 这里先把我实践中的一些认识,提出来供大家参考。这些电缆区别主 要是内部绝缘层不同,都是聚乙烯材料绝缘,结构上有实芯、藕芯、化学发泡、物力发泡等区别。1. 同轴电缆的 衰减有多项因素,其中一项是绝缘层的介电损耗,即电磁波在介质中传播时,介质的损耗角正切引起的衰减。常用介 质聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯的损耗,一个比一个小,聚四氟乙烯最好。但从工艺和成本考虑,普通同轴电缆还 都用聚乙烯材料。2. 从结构上看,实芯电缆是 100%聚乙烯填充,藕芯电缆空气填充率大约是 50-60% 左右,化 学发泡电缆空气填充率大约是 40-50%,物理发泡电缆空气填充率大约是 65-80%;在内外导体结构材料完全一样的情 况下,显然只看空气填充率就可以知道物理发泡性能好了。3. 现在流行把实芯电缆叫“视频电缆”,把含有空气填 充的电缆叫射频电缆。实际上同轴电缆都是可以从直流到微波应用的。我问了几个用“视频电缆”的工程朋友,问他这 种电缆好在哪里,都说厂家说这才是真正的“视频电缆”,别的不知道。我猜想这里有厂家的炒作嫌疑。工程上还是从 实际出发为好。我不听摆乎,都从实测出发。上述看法,至少与我的实测是一致的。供大家参考应用。
同轴电缆视频传输

同轴电缆视频传输 1. 2000 米以下, 视频传输我是用 SYWV-75-5 同轴电缆, 64-128 编都可以; 3000 米以下用 75-7 电缆的同轴传输系统。传输设备用 eie 品牌的加权视频放大器(单路)或 EJ2000 系列的视频恢复主机(4、8、16、 32 路);2. υ 视频恢复主机: υ单程末端补偿(无前端设备)的视频恢复产品,最大补偿距离为:75-5 电缆 2 公里,75-7 电缆大于 3 公里;加前端预补偿单程可达到 5 公里; υ技术上采用我国自有知识产权的“频率加权

视频放大技术”,全程距离不分档,连续可调,具有轮廓增强和高频提升的改善图像功能。除解决远距离传输外,其 特有的图像改善功能,也被更多的工程商用于全系统(含近距离)视频图像质量改善。 υ补偿标准为,按照我国 PAL-D 视频 6M 带宽失真度标准要求的视频特性恢复能力。工程现场参考评价标准为“与摄像机原图像比较,没有差 别”;如轮廓增强和高频提升功能用得适当,主观评价还会比原图像清晰; 2003 年 10 月北京安防博览会上正式 展示。各地工程商普遍认可,也被部分双绞线产品生产和经销单位测试比较后认可;3. 产品详情请浏览网站: www.eie-cn.com4. 特别提示: 有几个“品牌非常好的”双绞线生产厂家, 公开在网上和专业杂志上发表“权威”文章, 说同轴传输只能限制在 200 多米,加中继最多 500 米,图像质量很差等等;不知这是他们自己做的水平比较,还是另 有目的?如有的兴趣大家可以看看相关文章,仔细研究一下他们在技术比较中所用的手法,你会很有启发的
视频文件格式

视 频文件格式 acl Windows 动画光标 ani Windows 动画光标 anm IFF format for CEL animationsanim IFF format for CEL animationsat Apple 公司的跨平台视频音频格式,支持 25 位色彩,采用 RLE ,Jpeg 压缩算法 avi Microsoft-VIDEO 的 标准动态影像,windows 的标准视频,压缩比不高 byu BYU Animation Formatcel Autodesk Animator CEL File Formatcmf Corel MOVE 平面动画软件的动画演示文件 dat vcd 文件,pal 制式大小为 352X288dff DFF File Formatdif qucik time difdir Director Moviedl 一种动画格式,可用 dl-view 看 dv qucik time dvdvd 不用说了吧,水平清晰度高达 540 线 dvm DVM Movie File Formatfsp Filmstrip v1.0 formatfla Flash Movie File,用 flash 做的动态交互视频文件 flc Autodesk 开发的 动画文件 fli AutoDesk 的动画文件,只支持 320X200X256flt Autodesk Animator FLC/FLT File Formatgif gif 89a 动画图像 gl GRASP animation files ,可用 grasp 看 ivf Indeo 视频文件 lza LZA Animation File Formam1v 不包含音频的 MPEG-1 标准的视频文件 m2v 不包含音频的 MPEG-2 标准的视频文件 mmm MarcoMind 公司著名的多媒体制作软件 Director 生成的动画文件 mng Multiple Network Graphicsmov 苹果公司的有损视频文件,但压缩比极大,quicktime 可以播 放 mpa 不包括视频的音频 mpg 文件 mpg 采用 Mpeg 运动压缩算法的视频格式,VCD,SVCD,DVD 均采用此算法,平均 压缩比为 50:1mpeg 采用 Mpeg 运动压缩算法的视频格式,VCD,SVCD,DVD 均采用此算法,平均压缩比为 50:1mpv 只 有视频不含音频的 mpg 文件 msl 一种动画格式,内含声音和影像,qt Apple QuickTimeqtx QuickTime Extensionrgb RGB colour space pixel formats used in PC videospl FutureSplash Moviespa FutureSplash Moviestr 动画格式 swf shockwave player Movievbs 一种影视文件,与 Vbs cript 不同 vob DvD 视频文件,一般 DVD 视频盘都用区域码加密保护,应此不能直 接拷贝,但挪威的一个开发小组已经破解了这个 40 位的密码,可用 Decss 破解 viv,vivo VIVO 视频 yuv YUV colour space pixel formats used in PC videoxas PS 游戏的动画格式文件 声音文件 a2b 可以创建比 MP3 更小的文件,有防拷贝功能, 用 A2B Player,RealJuleBox 播放 ac1d AC1D packer formaac-3 Digital Audio Compressionaif/aiff 苹果公司开发的一种声 音文件格式,被 Mac 平台支援,支持 16 位 44.1KHz 立体声,NetScape 中的 LiveAudio 可以播放 aifais Velvet Studio Instruments.alaw European telephony format audioalm Aley\'s Module Formatam AM Module format des criptionamd AMUSiC Tracker v1.1amm Audio Manager Moduleams Extreme\'s Tracker AMS Format ,Velvet Studio Module.apex AVM Sample Studio bank filease Velvet Studio Sample.asf Microsoft Net Show 文件流式音频 / 视频文件 asx Microsoft Net Show 文件流式音频 / 视频快捷方式 au Sun 的 AU 压缩声音文件格式, 但要注意它只支持 8 位的声音 aud Sun Audio 声 音文件 avr AVR (Audio Visual Research) sound formatbik BIK 文件 bnk Adlib Instrument Bank Formatbpm B\'s Pro Trackerc01 Typhoon wave files.cda CD 音轨文件 cdr Raw Audio-CD datacmf Creative 公司一种声音文件,类似 Midid00 Adlib player music formatdcm DCM Modulesdewf Macintosh SoundCap/SoundEdit recorded instrument formatdi Digital Illusion formatdig Digilink format.Sound Designer I audio filedls DownLoadable Soundsdmf Delusion Digital Music File Formatdsf Delusion/XTracker Digital Sample Fileformat.dsm Digital Sound Module tracker formatdtm DigiTrekker module.dwd DiamondWare Digitized fileeda Ensoniq ASR disk imageede Ensoniq EPS disk image.edk Ensoniq KT disk imageedq Ensoniq SQ1/SQ2/KS32 disk image.eds Ensoniq SQ80 disk image.edv Ensoniq VFX-SD disk image.efa Ensoniq ASR file.efe EFE - Ensoniq Instrument File Formatefk Ensoniq KT fileefq Ensoniq SQ1/SQ2/KS32 file.efs Ensoniq SQ80 fileefv Ensoniq VFX-SD fileemb Everest embedded bank file.emd Advanced 16-bit Tracker Formatemu EMU Soundfont Formatesps ESPS audio fileseui Ensoniq EPS family compacted disk imageeureka Eureka Packer formatf2r Farandoyle linear module formatf32 Raw 32bit IEEE floating point valuesf3r Farandoyle blocked linear module format.f64 Raw 64bit IEEE floating point values.far Farandole Composer Forma,模块音频格式文件 fc-m FC-M packer formatfff GUS PnP bank file formatfnk FunkTracker Module Formatfpt Farandole Composer Pattern Filesfsm Farandole Composer Sample Filesfzb Casio FZ-1 Bank dump.fzf Casio FZ-1 Full dumpfzv Casio FZ-1 Voice dumpg721 Raw CCITT G.721 4bit ADPCM format datag723 Raw CCITT G.723 3 or 5bit ADPCM format data.g726 Raw CCITT G.726 2, 3, 4 or 5bit ADPCM format datagdm Bells, Whistles, and Sound Boards module format.gig GigaSampler filesgkh Ensoniq EPS family disk image filegmc Game

Music Creator formatgsm Raw GSM 6.10 audio stream,US Robotics voice modems GSM w.o. header / VoiceGuide / RapidComm.gts GTS Tracker Moduleshcom Sound Tools HCOM format.hrt Hornet Packer formatidf MIDI 乐器定义 iff Interchange file formatini MWave DSP synth\'s mwsynth.ini GM-setup.Gravis UltraSound bank setupini Impulse Tracker instrument.inrs INRS-Telecommunications audio.ins Creative 的音色档,Sample Cell / II Mac instrument.ist DigiTrakker MDL/IST/SPL file formatsit Impulse Tracker File Format,模块音频格式文件 it Impulsetracker module yampits Impulse Tracker samplek25 Kurzweil 2500 samplekar Karaoke 模块音频格式文件,vanBasco\'s MIDI Player 支持播放 kmp Korg Trinity KeyMaP file.kr1 Kurzweil 2000 sample (multi-floppy)kris Kris tracker formatkrZ Kurzweil 2000 sample.ksc Korg Trinity s cript fileksc 小灰熊字幕脚本文件 ksf Korg Trinity Sample Fileksm Kefrens-Sound Machine formatliq Liquid Tracker Modulelqt 一种下载音乐格式,可以提供歌词和专辑封面,用 Liquid Player 播放 lsf Advanced Streaming Format Filelsx Advanced Streaming Redirector Filem3u Mp3 播放文件列表 mat Matlab variables binary filemaud MAUD sample format.mav 数 字 化 声 音 文 件 mdl DigiTrakker MDL/IST/SPL file formatsmed Med/OctaMed MMD0/MMD1 file formatsmid/midi MIDI 声音文件 miv 音频压缩文件 mls Miles Sound Tools \'compressed DLS\'.mms Miles Sound Tools \'Midi+DLS/MLS\'mod Protracker Song/Module Format,模块音频格式文件 mp Module Protector formatmp1/mp2/mpa Mpeg Audio Layer 2mp3 Mpeg Audio Layer 3,最流行的音乐文件.mp4 Mpeg Audio Layer 4 加入了版权保护功能 mtm MultiTracker Module format,模块音频格式文件 mtr Master Tracker Module formatmus Doom/Heretic Music Filesmus10 Mus10 audio.niff Notation Interchange File Formatnist NIST Sphere audionp? Noise Packer v1/v2/v3 formatso01 Typhoon vOice file.pac SBStudio II PAC/SON/SOU file formatpat Gravis Ultrasound Patch Filespbf Turtle Beach Pinnacle Bank Filepcm OKI MSM6376 synth chip PCM formatplayer The player 4.0 - 6.1 formatsplm Disorder Tracker 2 PLM/PLS file formatspls DisorderTracker2 sample.MP3 Play Listpm Power Music formatprg WAVmaker program.ps16 Protracker Studio 16 Formatpsb Pinnacle Sound Bank.psion PSION a-law audio.psm Protracker Studio Module Formatptm Polytracker Module Formatra 由 Real Player 支持的高压缩比声音文件,广泛用于网络实时传播 rad Reality Adlib Trackerraw RAW Sound formatrcp 一种 Midi 音乐文件 rmf mid 的变通格式 rmi MIDI 乐器序列 rol Adlib 8 位声卡 FM 合成文件 rtm Real Tracker Modules3i Scream Tracker Sample Filess3m Future Crew 设计的模块音频格式文件文件,可用 iplay 播放 sam Signed 8bit Sample data.sb Raw Signed Byte (8bit) data.sbk Emu SoundFont v1.x Bank files / Creative Labs SB AWE 32sc2 Sample Cell / II PC instrument.sd Sound Designer I audio.sd2 Sound Designer II flattened file,Sound Designer II data fork.sd2 Sound Designer 2sdk Roland S-series floppy disk imagesds Raw Midi Sample Dump Standard file.sdw Raw Signed DWord (32bit) data.sdx Midi Sample Dump Standard files as compacted by SDX.sf2 Emu SoundFont v2.0 file.sfd SoundStage Sound File Data.sfi SoundStage Sound File Infosfm IRCAM SoundFile format.sfm Soundfont 2 Technical Detailssfr Sonic Foundry Sample Resource.skyt SKYT packer formatsmp Scream Tracker Sample Files,Samplevision format, Ad Lib Gold Sample.snd Raw unsigned PCM data.AKAI MPC-series sample.Next Computer 公司推出的一种数字声音文件 sndr Souder sound filesndt Sndtool sound filesou SB Studio II sound.spd Speach Data file.spl DigiTrakker MDL/IST/SPL file formatsspp SPPack sound samplesss Studio Session Song File Formastm Scream Tracker 1.0 File Formatsvx Commodore 公司开发,被 Amiga 平台支持,但不支持压缩.sw Raw Signed Word (16bit) datasyw Yamaha SY-series wave files (really named W??).tex MusiXTeX, PMX, M-Tx formatstjs TrackJoy Tracker v1.00 formatstp? Tracker Packer v1/v2/v3 formatstxt Ascii Text formatted audio data.txw Yamaha TX16W wave files (really named .W??).ub Raw Unsigned Byte (8bit) dataudw Raw Unsigned DWord (32bit) data.ulaw US telephony format (CCITT G.711) audio.ult Mysterious\'s ULTRA TRACKER File Formatuni MikMod \'UniMod\' format.unic UNITRK Format,Unic Tracker v1/v2 formatsuw Raw Unsigned Word (16bit) datauwf UltraTracker Wave File.v8 Covox 8bit audio.vap Annotated speech.voc 一种常见的数字声音文件,主要用于 dos 游戏 vox Dialogic adpcm.Talking Technology Incorporated file.vqf 日本 NipponTelephone&Telegraph 和雅马哈合作开发 的新式压缩文件对 CD 的压缩比为 20:1-18:1,比 mp3 还高 10%-30%,硬件要求也比 mp3 低,pentium75 就可以正常播放, 由于它的 Encoder 很贵,所以这类文件很少见 wav Wave 声音文件,支持多种压缩协议和频率,是 Windows 标准声音文件 wfb Turtle Beach WaveFront Bank (Maui/Rio/Monterey)wfd Turtle Beach WaveFront Drum set (Maui/Rio/Monterey).wfp Turtle Beach WaveFront Program (Maui/Rio/Monterey).wma Windows Media Rights Manager,此格式采用加密算法可以保 护唱片的版权,Media Player 可以播放 wn Wanton Packer formatwow Mod\'s Gravexann XANN Packer formatxi Fast Tracker 2 instrument.xm Fast Tracker 2 extended module.模块音频格式文件 xm Fasttracker modulexmi 类似 Midi 声音文 件 xms XM Module Format Des criptionzen Zen Packer format669 669 and Extended 669 file formats8svx 8SVX Sample Files
CCD 摄像机技术的发展趋势及应用前景

:本文系统地介绍了国内外 CCD 技术的发展和未来 CCD 市场的需求,并给出了统计参考数据。讨论了 CCD 传感器

需改进的几个方面和 CCD 摄像机技术性能的优化指标。文中详细地阐述了 CCD 应用的多种领域及其发展的趋势。 对 CCD 摄像机技术性能的改进如 Hyper-D、DSP、PS 等作了具体介绍。关键词:CCD 传感器;CCD 摄像机;PC 摄像 机;高动态范围;数据处理;逐行扫描一、概述 由于 CCD 摄像机所具有的各种突出优点,所以从发明至今仅 20 多年 其发展速度惊人。近 10 年来,CCD 摄像机的应用已深入到各个领域,可以说是跨行业、跨专业多方面应用的一种光 电产品。它的用量以每年 20%的速度递增。具不完全统计,1997 年—1998 年仅中国大陆彩色和黑白 CCD 摄像机的 用量就达 60-70 万台,这些产品大多数来自国外或者由台湾地区和国内组装。从 1998 年日本出版的《技术市场》杂 志获悉,世界上已把 CCD 列为未来 10 年可能增益 100 倍的高技术产品.据国外专家统计,1997 年 CCD 世界市场规划为 16 亿美元,而实际上 1997 年为 50 亿美元,1998 年为 65 亿美元.日本松下公司对 CCD 摄像机的世界市场进行了统计和 预测,如表 1 所示。 表 1 CCD 摄像机的世界市场 用 途 1995 年 2000 年(预测) 数量/万台 数量/万台 监视用 100 200 工厂自动化用 15 50 广播用 15 25 医疗用 9.5 10 电影用 950 1500 门摄像机 (观察客人来访) 1000 个人计算 机/预警系统用 9000 电子照相 2000 车载用 1000 多媒体用 9 其他 20 40 合计 1100.5 8255 1995 年,CCD 摄像机世界市场总销售量为 1106.5 万台,预计到 2000 年,世界市场对 CCD 摄像机的总需求为 8825 万台,约为 1995 年需求量的 8 倍。据日本卡西欧计算机公司预测,到 2000 年世界 PC 机市场将增加到 1 亿台,若按每 2 台 PC 机就有 一台用 CCD 摄像机作图像传输的输入装置的话,仅和 PC 机相结合的 CCD 摄像机市场量就将达到 5000 万台。同时, CCD 摄像机能达到 140 万像素,像质可达到 35mm 摄像机的照片水平,再和磁带录像机相结合,其市场量可达 2000 万台。仅上述两方面的应用,到 2000 年 CCD 摄像机的市场量将达到 7000 万台以上。 由于 CCD 摄像机用量的 急速增加,世界上几个发达国家和地区已形成大规模 CCD 摄像机制造产业。从最近资料介绍来看,日本、美国、英 国、荷兰、德国、俄罗斯、韩国、中国(包括台湾地区在内)等国家均投入大量的资金和人力从事 CCD 传感器研究 以及 CCD 摄像机的研制和生产,其中日本、美国所生产的 CCD 传感器芯片和摄像机无论在质量上还是在数量上都 处于领先地位。 美国是世界上芯片(IC)设计、制造、加工工艺高度发达的国家。在 CCD 传感器和应用电视技 术方面,以高清晰度、特大靶面、低照度、超高动态范围、红外波段等的 CCD 摄像机占有绝对优势。在航空、航天 及各种制导武器方面的应用非常成功。这些产品不仅价格昂贵、而且又受到国家的严格管制。 日本是一个电子 工业产业化最发达的国家之一。在民用消费型光电产品的开发和生产上堪称世界第一位,尤其是 CCD 摄像机、摄录 一体化和广播数字化电视摄录设备基本上包揽了全世界的大部分市场。 由于日本本国的新产品更新换代速度很快, 所 以无论在产品的产量上还是在产品的质量上都占据世界首位。二、CCD 传感器技术发展趋势 这里我们仅就所了 解的有关工业应用 CCD 传感器、CCD 摄像机以及 CCD 摄像机在科研领域的应用,如电视监控、智能大厦、视频网 络传输等方面的应用介绍如下。 CCD 传感器有两种,第一、特殊 CCD 传感器,如红外 CCD 芯片(红外焦平面 阵列器件) 、高灵敏度背照式和电子轰击式 CCD、EBCCD 等,另外还有大靶面如 2048×2048、4096×4096 可见光 CCD 传感器、宽光谱范围(紫外光→可见光→近红外光→3-5?m 中红外光→8-14um 远红外光)焦平面阵列传感器等。目前 已有商业化产品,并广泛应用于各个领域。第二、通用型或消费型 CCD 传感器在许多方面都有较大地进展,总的方向 是提高 CCD 摄像机的综合性能。 1、CCD 传感器的像面尺寸向集成化各轻量化方向的发展 由于制造 CCD 传感器的硅片和加工成本都很高,所以很希望一片 6.5 英寸的硅片上光刻出更多的 CCD 传感器芯片;以由于光刻机 的进步,所以在仍保持具有很高灵敏度的特性下,CCD 传感器的尺寸向 1/2 英寸、1/3 英寸、1/4 英寸、1/5 英寸的方 向发展。 由图 2 可见,在 1993 年,1/2 英寸的 CCD 传感器占总产量的 5%;1/4 英寸的 CCD 传感器占总产量的 10%;1/3 英寸的 CCD 传感器占总产量的 85%。在 1997 年,在总产量比 1993 年增加 200%以上的情况下,1/2 英寸的 CCD 传感器仍有很大发展,已占总产量的 15%(1/2 英寸由于靶面较大仍有许多场合需要,尤其在科研领域中如 MTV1881EX、MTV-2821CB 摄像机) ;1/4 英寸的 CD 传感占总产量的 60%。也就是说,1/2 英寸较大靶面尺寸 CCD 传感器仍有很大增长。 1/4 英寸的 CCD 传感器的产量比 1/3 英寸的 CCD 传感器来说,占总产量的比例在减少。 2、CCD 传感器向高素数、多制式发展 由图 1 可见,各种 CCD 传感器的像面尺寸在减少,但其像素数在增加, 已由早期的 512(H)×596(V)向 795(H)×596(V)发展,甚至出现超过百万像素的 CCD 传感器。为提高水平方向和 垂直方向的分辨能力,已从通常的隔行扫描向逐行扫描格式发展。 3、降低 CCD 传感器的工作电压、减少功耗 在初期研制的 CCD 摄像机有+24V、+22V、+17V 和+5V 等,目前通用的为+12V。为配合 PC 摄像机和网络图像传输 的应用,逐步以+12V 和+5V 两种工作电压为主。 4、提高 CCD 摄像机的制造效率 为了降低 CCD 摄像机的 制造成本, 实现高速自动化生产, 制造厂家追求紧密性结构, 致力于 CCD 摄像机的小型化, 即由 Dip On Board (DOB) 过锡板工艺改进为 Chip On Board COB) ( 板上连接 IC 芯片的贴片方式。 到目前为止, 已实现多层板的 Multi Chip Module (MCM)多芯片集成模组化制造技术。 5、CCD 摄像机的数字化 在制造 CCD 摄像机时,从以往的 Analog 模拟系统逐步实现 DSP 数位化处理,可以借助电子计算机和专门软件系统实现对 CCD 摄像机,特别是对彩色 CCD 摄像机的各种参数的量化调整, 可以确保 CCD 摄像机性能指标的优化一致性以及在特殊使用条件下的参数量化修改。 三、CCD 摄像机应用领域的发展趋势 1、CCD 摄像机的应用领域 CCD 摄像机应用领域在不断的扩展, 应用技术的深化又促进 CCD 摄像机的多样化产品的生产。 总体有 MOBILE、PUBUC、HOME 三个方面,其

中有: (1) Camcorder 摄录一体化 CCD 摄像机。 从中国电子工业部市场预测数据获悉,2000 年需求量可达 150 万台. (2)TV phone 据资料介绍,有些移动电话公司正在研发可带视频图像摄入和显示的手机即大哥大。 (3)PC camera 到 21 世纪初叶,随着电脑网络系统的发展,PC Camera 作为电脑前端和图像输入系统,CCD 摄像机 将以不可阻挡的发展势头深入到各种电脑应用的方方面面,也会很快进入家庭。借助电脑网络,实现音、视频同步远 程通讯。预计到 2000 年,我国 PC 机年销量将为 1056 万台,仅按计算机配套率 20%估算,PC camera 的需求量将为 211.2 万台。 (4)Door phone 随着住宅商品化,各种现代化住宅楼像雨后春笋般拨地而起,民用住宅的安全 防范已提到日程上来, 许多住宅可在室内及时地看到来访客人的实时图像和室外局部区域的情况, 也为防范坏人入室 作案起到有效的监控作用。 (5)Scanner 由于计算机网络的普及,所以为了提高各种资料、文字的输入速度, 可采用各种扫描仪,读取经过文字识别的资料,可将读入的文字资料转换成文件存入计算机进行编辑,以便在网络上 交流。按 PC 机配套率 10%计算,可需线阵和面阵 CCD 传感器 105.6 万台。 (6)Bar Code Register(BCR) 条形码记录器在各种商业流通领域如商场、 仓储连锁店等普遍采用。 条形码物品记录识别系统与计算机联网可随时取 得各种数据。 (7)Medical 医用显微内窥镜利用超小型的 CCD 摄像机或光纤图像传输内窥镜系统,可以实 现人体显微手术,减小手术刀口的尺寸,减小伤口感染的可能性,减轻病人的痛苦。 同时还可进行实时远程会 诊和现场教学。 (8)Vehicle Camera 在各种车辆中加装 CCD 摄像机可以使驾驶人员借助车内 CCD 摄像机、 车上的后视镜系统和驾驶员前面的显示器,不仅可随时看到车内的情况,而且可在倒车时观察后面的道路情况,在向 前行进过程中也能随时看到后方车辆所保持的距离,提高了行车安全。 (9)Closed Circuit Television(CCTV) CCTV 是近几年被大家广泛注意的电视监控系统,目前,已发展成为一种新的产业。以 CCD 摄像机为主要前端传感 器,带动了一系列各种配套的主机和配套设备以及传输设备的研制和生产企业。 (10)Broadcast 正是由于研 制出了新的高质量、高分辨率的 CCD 摄像机器件,所以才有可能制造出适合广播电视用的 CCD 摄像机,促进了电 视事业的飞速发展。目前已发展成数字电视系统,在一些发达国家已开始实施数字电视广播。 (11)Personal Data Assistant(PDA)个人数据秘书系统是一种体积小于笔记本的电脑,是功能齐全的计算机系统,可以完成多种数 据管理功能,并可借助移动电话上的 Internet 网进行远程传送资料、发传真等。 (12)Digital Signal Camera (DSC)数码照相机是近两三年投放市场的一种新型照相机。由 CCD 传感器采集的图像信号经过数字处理后,可被 记录在磁卡上,由计算机读取磁卡上的图像数据再现出图像,并可借助各种图像处理软件进行图像编辑和图像处理。 以上各项的需求可参考表 2。 表二 CCD 产品名称 1995 年 1996 年 2000 年 备注 扫描仪 5.2 7.8 105.6 预计在 2000 年我国 PC 机销售总量为 1056 万台(按与 PC 机配套率 10%推算) 传真机 68 74.8 300 1996 年约比 1995 年增长 10%, 到 2000 年将达到中国电子工业部市场预测数据 摄像机 50 60 122 按年均增长率 20%推算 普通摄录一体机 34 150 到 2000 年将达到中国电子工业部市场预测数据 PC 多媒体输入 211.2 预计 2000 年我国 PC 机年销售总量为 1056 万台(按配套率 20%估算) 家用 CCD 数字摄像机 14.83 2000 年,除美国以外全球需求量量为 148.5 万台(按我国占 10% 估算) 其他 5 10 50 粗略估计 2、CCD 摄像机应用发展趋势 我们可以看出 CCD 应用的方方面面。1994 年 CCD 摄像机总的产量为 1100 万台,1998 年总的产量为 3500 万台,1994 年用于 Camcorder 的量占 71%,用于电视监 控、可视对讲、汽车等方面的量占 27%,用于多媒体 PC 摄像机的量占 2%。到了 1998 年,应用的比例有明显的变化。 由于总的产量增加了 3 倍以上,所以每一项的应用数量有很大的增加。但对多媒体、可视电话和 PC 摄像机来说,增 加到了总产量的 39%,电视监控用量从 1994 年的 27%增加到了 1998 年的 29%,而 Camcorder 摄录一体化所占的比 例从 1994 年总量的 71%下降到了 1998 年总量的 32%。 四、CCD 摄像机的技术性能、特点及进展 1、Hyper-D 高动态范围 CCD 摄像机 CCD 摄像机是一种用来模拟人眼的光电探测器。但是人眼在观察目标时,可以看清目标的 最低照度为 1lx 当目标照度达到 3×105lx 时,人眼动态范围,称之为 Hyper-D CCD 摄像机。 2、 从模拟 Analoge CCD 摄像机向 DSP 数位处理 CCD 摄像机方向的发展 采用 DSP 技术,可以使 CCD 摄像机在数字检测和数字运算技术上 能够有效实现智能化逆光背景补偿;能够自动跟踪白平衡,即可以在任何条件下检测和跟踪“白色”,并以数字运算处 进功能来再现原始的景物色彩。 信号传输方式及设备 概述 在监控系统中, 监控图象的传输是整个系统的一个至关重要的环节, 选择何种介质和设备传送图象和其它 控制信号将直接关系到监控系统的质量和可靠性。目前,在监控系统中用来传输图象信号的介质主要有同轴电缆、双 绞线和光纤, 对应的传输设备分别是同轴视频放大器、 双绞线视频传输设备和光端机。 要组建一个高质量的监控网络, 就必须搞清楚这三种主要传输方式的特点和使用环境, 以便针对实际工程需要采取合适的传输介质和设备。 同轴电缆 和同轴视频放大器 一提起图象传输,人们首先总会想起同轴电缆,因为同轴电缆是较早使用,也是使用时间最 长的传输方式。同时,同轴电缆具有价格较便宜、铺设较方便的优点,所以,一般在小范围的监控系统中,由于传输 距离很近,使用同轴电缆直接传送监控图象对图象质量的损伤不大,能满足实际要求。 但是,根据对同轴电缆 自身特性的分析,当信号在同轴电缆内传输时其受到的衰减与传输距离和信号本身的频率有关。一般来讲,信号频率

越高,衰减越大。视频信号的带宽很大,达到 6MHz,并且,图象的色彩部分被调制在频率高端,这样,视频信号在 同轴电缆内传输时不仅信号整体幅度受到衰减, 而且各频率分量衰减量相差很大, 特别是色彩部分衰减最大。 所 以,同轴电缆只适合于近距离传输图象信号,当传输距离达到 200 米左右时,图象质量将会明显下降,特别是色彩变 得暗淡,有失真感。 在工程实际中,为了延长传输距离,要使用同轴放大器。同轴放大器对视频信号具有一定的放 大, 并且还能通过均衡调整对不同频率成分分别进行不同大小的补偿, 以使接收端输出的视频信号失真尽量小。 但是, 同轴放大器并不能无限制级联, 一般在一个点到点系统中同轴放大器最多只能级联 2 到 3 个, 否则无法保证视频传输 质量,并且调整起来也很困难。因此,在监控系统中使用同轴电缆时,为了保证有较好的图象质量,一般将传输距离 范围限制在四、五百米左右。 另外,同轴电缆在监控系统中传输图象信号还存在着一些缺点: 同轴电缆本 身受气候变化影响大,图象质量受到一定影响; 同轴电缆较粗,在密集监控应用时布线不太方便; 同轴电 缆一般只能传视频信号,如果系统中需要同时传输控制数据、音频等信号时,则需要另外布线; 同轴电缆抗干扰 能力有限, 无法应用于强干扰环境; 同轴放大器还存在着调整困难的缺点。双绞线和双绞线视频传输设备 由 于传统的同轴电缆监控系统存在着一些缺点,特别是传输距离受到限制,所以寻求一种经济、传输质量高、传输距离 远的解决方案十分必要。早期,在传输距离超过五、六百米的监控系统中一般使用多模光纤和多模光端机,这虽然解 决了远距离传输的问题,但是系统造价增加了很多,并且,光纤的施工复杂,需要专业人员和专用设备。所以,对这 种距离不是太远的监控系统而言,使用光纤和光端机还是显得不够经济。 最近,出现了一种双绞线视频传输设备, 通过使用此种设备,可以将双绞线应用于监控图象传输,它很好地解决了上面的难题,在今后的监控系统中必将被大 量使用。 其实,双绞线的使用由来已久,电话传输使用的就是双绞线,在很多工业控制系统中和干扰较大的场 所以及远距离传输中都使用了双绞线,我们今天广泛使用的局域网也是使用双绞线对。双绞线之所以使用如此广泛, 是因为它具有抗干扰能力强、 传输距离远、 布线容易、 价格低廉等许多优点。 由于双绞线对信号也存在着较大的衰减, 所以传输距离远时,信号的频率不能太高,而高速信号比如以太网则只能限制在 100m 以内。对于视频信号而言,带 宽达到 6MHz,如果直接在双绞线内传输,也会衰减很大,在传输距离为 150m 左右时视频信号的衰减曲线如下图所 示。 因此,视频信号在双绞线上要实现远距离传输,必须进行放大和补偿,双绞线视频传输设备就是完成这种功 能。加上一对双绞线视频收发设备后,可以将图象传输到 1 至 2km,如果采用中继方式,还可以成倍增加传输距离, 而且, 传输图象的质量可以与光端机媲美 (如武汉微创光电技术有限公司的双绞线视/音频传输设备加权信噪比≥60dB, 微分增益≤2%, 微分相位≤2°) 。双绞线和双绞线视频传输设备价格都很便宜,不但没有增加系统造价,反而在距离 增加时其造价与同轴电缆相比下降了许多。所以,监控系统中用双绞线进行传输具有明显的优势: 传输距离远、 传输质量高。 由于在双绞线收发器中采用了先进的处理技术, 极好地补偿了双绞线对视频信号幅度的衰减以及不同频 率间的衰减差,保持了原始图象的亮度和色彩以及实时性,在传输距离达到 1km 或更远时,图象信号基本无失真。 如果采用中继方式,传输距离会更远。 布线方便、线缆利用率高。一对普通电话线就可以用来传送视频信号。另 外, 楼宇大厦内广泛铺设的 5 类非屏蔽双绞线中任取一对就可以传送一路视频信号, 无须另外布线, 即使是重新布线, 5 类缆也比同轴缆容易。此外,一根 5 类缆内有 4 对双绞线,如果使用一对线传送视频信号,另外的几对线还可以用 来传输音频信号、控制信号、供电电源或其它信号,提高了线缆利用率,同时避免了各种信号单独布线带来的麻烦, 减少了工程造价。 抗干扰能力强。双绞线能有效抑制共模干扰,即使在强干扰环境下,双绞线也能传送极好的 图象信号。而且,使用一根缆内的几对双绞线分别传送不同的信号,相互之间不会发生干扰。 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 格便宜,使用起来也很简单,无需专业知识,也无太多的操作,一次安装,长期稳定工作。 价格便宜,取材方便。 由于使用的是目前广泛使用的普通 5 类非屏蔽电缆或普通电话线,购买容易,而且价格也很便宜,给工程应用带来极 大的方便。光纤和光端机 光纤和光端机应用在监控领域里主要是为了解决两个问题:一是传输距离,一是环境干 扰。双绞线和同轴电缆只能解决短距离、小范围内的监控图象传输问题,如果需要传输数公里甚至上百公里距离的图 象信号则需要采用光纤传输方式。另外,对一些超强干扰场所,为了不受环境干扰影响,也要采用光纤传输方式。因 为光纤具有传输带宽宽、容量大、不受电磁干扰、受外界环境影响小等诸多优点,一根光纤就可以传送监控系统中需 要的所有信号,传输距离可以达到上百公里。光端机可以提供一路和多路图象接口,还可以提供双向音频接口、 一 路和多路各种类型的双向数据接口(包括 RS232、RS485、以太网等) ,将它们集成到一根光纤上传输。光端机为监 控系统提供了灵活的传输和组网方式,信号质量好、稳定性高。近些年来,由于光纤通信技术的飞速发展,光纤和光 器件的价格下降很快,使得光纤监控系统的造价大幅降低,所以光纤和光端机在监控系统中的应用越来越普及。 光 纤分为多模光纤和单模光纤两种。多模光纤由于色散和衰耗较大,其最大传输距离一般不能超过 5Km,所以,除了 先前已经铺好了多模光纤的地方外,在新建的工程中一般不再使用多模光纤,而主要使用单模光纤。 光纤中传输监 控信号要使用光端机,它的作用主要就是实现电-光和光-电转换。 光端机又分为模拟光端机和数字光端机: 模拟光端机 模拟光端机采用了 PFM 调制技术实时传输图象信号, 是目前使用较多的一种。 发射端将模拟视频信号先 进行 PFM 调制后,再进行电-光转换,光信号传到接收端后,进行光-电转换,然后进行 PFM 解调,恢复出视频信号。

由于采用了 PFM 调制技术,其传输距离很容易就能达到 30 Km 左右,有些产品的传输距离可以达到 60 Km,甚至上 百公里。并且,图象信号经过传输后失真很小,具有很高的信噪比和很小的非线性失真。通过使用波分复用技术,还 可以在一根光纤上实现图象和数据信号的双向传输,满足监控工程的实际需求。不过,这种模拟光端机也存在一些缺 点: 生产调试较困难; 单根光纤实现多路图象传输较困难,性能会下降,目前这种模拟光端机一般只能 做到单根光纤上传输 4 路图象; 由于采用的是模拟调制解调技术,其稳定性不够高,随着使用时间的增加或环 境特性的变化,光端机的性能也会发生变化,给工程使用带来一些不便。 数字光端机 由于数字技术与传统的模 拟技术相比在很多方面都具有明显的优势, 所以正如数字技术在许多领域取代了模拟技术一样, 光端机的数字化也是 一种必然趋势。目前,数字图象光端机主要有两种技术方式:一种是 MPEG II 图象压缩数字光端机,另一种是非压 缩数字图象光端机。 图象压缩数字光端机一般采用 MPEG II 图象压缩技术,它能将活动图象压缩成 N×2Mbps 的数据流通过标准电信通信接口传输或者直接通过光纤传输。 由于采用了图象压缩技术, 它能大大降低信号传输带宽, 以利于占用较少的资源就能传送图象信号。同时,由于采用了 N×2Mbps 的标准接口,可以利用现有的电信传输设备 的富裕通道传输监控图象,为工程应用带来了方便。不过,图象压缩数字光端机也有其固有的缺点。其致命的弱点就 是不能保证图象传输的实时性。因为图象压缩与解压缩需要一定的时间,所以一般会对所传输的图象产生 1~2S 的延 时。因此,这种设备只适合于用在对实时性要求不高的场所,在工程使用上受到一些限制。 另外,经过压缩后图 象会产生一定的失真,并且这种光端机的价格也偏高。 非压缩数字图象光端机的原理就是将模拟视频信号进行 A-D 变换后和语音、音频、数据等信号进行复接,再通过光纤传输。它用高的数据速率来保证视频信号的传输质量和实时 性,由于光纤的带宽非常大,所以这种高数据速率也并没有对传输通道提出过高要求。非压缩数字图象光端机能提供 很好的图象传输质量(如武汉微创光电技术有限公司的非压缩数字光端机信噪比大于 60dB,微分相位失真小于 2°, 微分增益失真小于 2%) ,达到了广播级的传输质量,并且图象传输是全实时的。由于采用数字化技术,在设备中可 以利用已经很成熟的通信技术比如复接技术、光收发技术等,提高了设备的可靠性,也降低了成本。非压缩数字图象 光端机的优势体现在: 采用了数字化技术,极大提高了图象传输质量; 数字化技术和大规模集成电路的使 用,保证了设备工作的稳定性和可靠性,克服了模拟光端机的弊病; 不会产生传输延时,保证了监控图象的实时 性; 可以方便地将多路图象和音频、数据等多种信号集成在一起通过一根光纤传输,目前,这种非 压缩数 字图象光端机可以做到在单方向传输几十路、 甚至上百路图象 (比如武汉微创光电技术有限公司的非压缩数字光端机 可以在单纤上传输 64 路图象) 。 数字图象光端机的技术含量高,其在监控工程中的使用时间还不长,目前大都 用在多路图象传输方面, 主要原因在于目前能够提供这种光端机的厂家还不多, 价格相对模拟光端机而言也稍微偏高。 不过,由于数字图象光端机特别是非压缩数字图象光端机的突出优势,再加上大量使用后会降低成本,模拟光端机必 将很快被数字图象光端机所取代。结束语 传送图象监控信号除了以上介绍的三种主要方式外,也有些工程中采 用了点到点无线传输方式以及有线电视上采用的多路副载波复用射频传输方式。 无线传输受环境和气候影响太大, 工 作不稳定,而且设备安装调整困难;多路副载波复用射频传输方式需要的设备多,稳定性不高,图象质量较差,设备 安装调整也很困难。所以,这两种设备使用得很少,也不推荐用户使用。对于同轴电缆、双绞线和光纤三种传输方式, 用户可以根据工程实际情况选用。一般来说,距离在二、三百米以内,并且无环境干扰、布线空间大的场所,可以考 虑使用电缆;当传输距离在两公里以内,或者环境干扰大、布线要求紧凑的场所,建议使用双绞线;距离达到几公里 或更远时,光纤就是必然选择了。当然,工程实际中,不少用户不管距离远近,在同一个工程中统统使用光纤,或者 在距离较近的工程中统统使用双绞线,这完全由工程的实际需要确定。
光缆的连接和检测

光缆的连接方法主要有永久性连接、应急连接、活动连接。4.1.1.永久性光纤连接(又叫热熔)这种连接是用放电 的方法将连根光纤的连接点熔化并连接在一起。一般用在长途接续、永久或半永久固定连接。其主要特点是连接衰减 在所有的连接方法中最低, 典型值为 0.01~0.03dB/点。 但连接时, 需要专用设备(熔接机)和专业人员进行操作, 而且 连 接点也需要专用容器保护起来。4.1.2.应急连接(又叫)冷熔应急连接主要是用机械和化学的方法,将两根光纤固定 并粘接在一起。这种方法的主要特点是连接迅速可靠,连接典型衰减为 0.1~0.3dB/点。但连接点长期使用会不稳定,衰 减也会大幅度增加,所以只能短时间内应急用。4.1.3.活动连接活动连接是利用各种光纤连接器件(插头和插座), 将站点与站点或站点与光缆连接 起来的一种方法。这种方法灵活、简单、方便、可靠,多用在建筑物内的计算机网 络布线中。其典型衰减为 1dB/接头。4.2.光纤检测光纤检测的主要目的是保证系统连接的质量,减少故障因素以 及故障时找出光纤的故障点。检测方法很多,主要分为人工简易测量和精密仪器测量。4.2.1.人工简易测量这种 方法一般用于快速检测光纤的通断和施工时用来分辨所做的光纤。它是用一个简易光源(推荐红外线镭射手电)从光 纤的一端打入可见光,从另一端观察哪一根发光来实现。这种方法虽然简便,但它不能定量测量光纤的衰减和光纤的 断点。4.2.2.精密仪器测量使用光功率计或光时域反射图示仪(OTDR)对光纤进行定量测量,可测出光纤的衰减和 接头的衰减, 甚至可测出光纤的断点位置。 这种测量可用来定量分析光纤网络出现故障的原因和对光纤网络产品进行

评价。
监控系统安装注意事项

电子监控系统是设计用来 24 小时连续工作的, 而在最终用户端的安装质量将直接影响系统的运行性能与寿命。 因此, 必 须 注 意 到 下 列 对 监 控 系 统 安 装 的 基 本 要 求。 1、 浪涌 抑制/线路保护在系统电源输入处配置浪涌保护器是所有成功系统的共同特性。尽管很多安保系统都使用了 UPS,但 是需要注意的是并非所有的 UPS 都带有内置的浪涌保护。同样的,视频和数据线路也需要加以保护。2、 电 缆的质量另外需要关注的是 CCTV 同轴电缆的质量,RG59U,RG6 和 RG11 均要求是 100%铜芯,及 95%的铜质编织 屏蔽层。 线路环接的最大电阻不能超过 15 欧姆。 3、 地环回路正确的接地可以把地环回路的影响降低至最小。 不同接地之间的电压差不应超过 100mVAC(测量断开的同轴电缆和屏蔽层和设备后面 BNC 接地端之间的压差) 。 4、 干扰/EMI,RFI 暴露在任何干扰环境下都会降低视频质量并影响系统的整体性能及产品的可靠性。避免 设备暴露无遗在大型马达如电梯,水泵和荧光柱,以及各种高功率的无线电设备环境中。5、 控制设备的工作 环境安保系统的设备均要求安装在清洁的空调室内,并要求安装在 19"的标准机架上,设备之间应留有适当的空间, 需使用强迫通风的风扇。6、 数字视频录像机的正确备份步骤如果硬盘录像机送修或升级,就有可能丢失原 有的程序以及硬盘中所有的信息。其维修中心不能保证可以恢复这些数据。硬盘备份是每一个用户的职责,在此,我 们建议用户对硬盘作定期备份。 请让所有的用户清楚地意识到不作备份可能会引发的潜在问题。 如果没有严格遵 守上述基本原则中的任一项或多项, 皆会危及监控系统的完整性。 正确的安装将保证系统的正常运行和增加用户的信 任度。 手动、自动光圈镜头的选用手动、自动光圈镜头的选用取决于使用环境的照度是否恒定。对于在环境照度恒定的情况 下,如电梯轿箱内、封闭走廊里、无阳光直射的房间内,均可选用手动光圈镜头,这样可在系统初装调试中根据环境 的实际照度,一次性整定镜头光圈大小,获得满意亮度画面即可。对于环境照度处于经常变化的情况,如随日照时间 而照度变化较大的门厅、窗及大堂内等,均需选用自动光圈镜头(必须配以带有自动光圈镜头插座的摄像机),这样便 可以实现画面亮度的自动调节,获得良好的较为恒定亮度的监视画面。对于自动光圈镜头的控制信号又可分为 DC 及 VIDEO 控制两种 , 即直流电压控制及视频信号控制。这在自动光圈镜头的类型选用上,摄像机自动光圈镜头插座 的连接方式上,以及选择自动光圈镜头的驱动方式开关上,三者注意协调配合好即可。镜头的选择技巧随着国民生活 水平的日益提高,广大民众对安全防范的意识也陡然俱增。作为监控系统的最前端设备当然离不开摄像机,而摄像机 最为重要的部分首当其冲是镜头。当前,数码市场也纷纷火爆,DC(数码照相机)和 DV(数码摄像机)一度成为 大家争相购买的家庭必备品, 所以镜头对于大家来说并不是一个十分陌生的概念。 但我们今天所讲的镜头只是作为监 控摄像机系统中的一个特殊部件,它比起民用摄像机所用的镜头来说要求更加专业,更加严格。在电视监控系统中如 何根据现场被监视环境, 正确选用摄像机镜头是非常重要的。 因为它直接影响到系统组成后在系统末端监视器上所看 到的被监视面画的效果能否满足系统的设计要求(就画面范围或图像细节而言),它的质量(指标)优劣直接影响摄像 机的整机指标,所以正确选用摄像机镜头可以使系统得到最优化设计,并可获得良好的监视效果,这既关系到系统的 质量,又关系到工程的造价。概况在认识镜头之前首先要先了解镜头的焦距长度 Focal Length ( f )。这项的选择关系 着目标物所呈现出来视野的宽窄大小。Focal Length 的计算单位为毫米(mm)。mm 数值的大小关系着视野的角度的大 小。所谓 Focal Length 就是指镜头内的光学中心点(Optical Center)到摄影机 CCD(Charge Coupled Device)表面的距离。 一般来说 f 的 mm 数据越小其所能见的视野也就越广,反之若 f 越大其所能见的视野也就跟着变窄,相对影像的深度 也越浅。对于一般 1/3"镜头来说 f < 4mm 时称为广角,f > 12mm 为望远,介于之间大约为 9mm 或 8mm 时称之标准 镜头。其次我们要认识的是光圈 Iris,这如同人眼的瞳孔,控制着光源的进光量,这对于影像的清晰度有很大的影响, 镜头的光圈在遭遇强光时就缩小,暗处时就放大,其度量单位是英文的大写 F。通常 F 数值的范围在 F1.2 ~ 360 (1.2 代表最大进光量,360 则为最小进光亮),前者数值代表镜头光圈能在较弱光线时让光线通过的最大数值;后者代表 在光线较强时,光圈所能让光线通过的最小值。总而言之,F 越小代表进光量愈大,前后数值差距越大则镜头光圈的 等级越佳。若被照物为白色时,便可利用光圈较大的 F 值,来防止过份的曝光导致影像焦距模糊。光圈的 F 值关系 到影像的深度(景深),也就是在镜头的视野内焦点清楚的深度距离( Depth of Field )。种类按镜头尺寸划分:摄像机镜 头与摄像机一样可分为 8.5mm(1/3in)、13mm(1/2in)、17mm(2/3)、19mm(3/4in)、25mm(lin)等多种。按镜头光圈划分: 摄像机镜头分手动光圈镜头和自动光圈镜头两大类型。 按镜头焦距划分: 摄像机镜头分定焦镜头和变焦镜头两大类型。 按镜头的内镜片表面曲线划分:摄像机镜头分球面镜头和非球面镜头两大类型。选取针对不同的镜头,有不同的选取 标准。手动、自动光圈镜头的选用取决于使用环境的照度是否恒定。对于在环境照度恒定的情况下,如电梯轿箱内、 封闭走廊里、无阳光直射的房间内,均可选用手动光圈镜头,这样可在系统初装调试中根据环境的实际照度,一次性

调整固定镜头光圈大小,获得满意亮度画面即可。对于环境照度处于经常变化的情况,如随日照时间而照度变化较大 的门厅、窗口及大堂内等,均需选用自动光圈镜头(必须配以带有自动光圈镜头插座的摄像机),这样便可以实现画面 亮度的自动调节,获得良好的较为恒定亮度的监视画面。定焦、变焦镜头的选用取决于被监视场景范围的大小,以及 所要求被监视场景画面的清晰程度。 在狭小的被监视环境中如电梯轿箱内、 狭小房间均可采用短焦距广角或超广角定 焦镜头。 在使用时可方便地根据实际需要, 灵活实现对被监视场景的“点”或“面”的监视效果。 在开阔的被监视环境中, 首先应根据被监视环境的开阔程度, 用户要求在系统末端监视器上所看到的被监视场景画面的清晰程度, 以及被监视 场景的中心点到摄像机镜头之间的直线距离为参考依据,在直线距离确定且满足覆盖整个被监视场景画面的前提下, 应尽量考虑选用长焦距镜头, 这样可以在系统末端监视器上获得一幅具有较清晰细节的被监视场景画面。 传统的摄影 机镜头所采用的镜片,可以通称为球面镜头,这是以镜头内镜片的表面曲线为球面形状来命名的。而非球面镜头就是 采用了不同于球面曲线的技术,也就是镜片研磨的形状为抛物线、二次曲线、三次曲线或高次曲线,这将依据设计功 能上的不同而会有不同形状的曲线,因此统称为非球面镜头。传统球面镜头为了校正相差、色差、球差、彗差、畸变、 相散等问题,必须采用多片镜片来校正,这使得镜头的体积变得较大,由于每个镜片多少会有精度上的误差,因此要 达到理想值并不容易;非球面镜头由于在设计时便已经考量到校正的因素,因此可以减少镜片的数量,使得镜头的精 度更佳、清晰度更好、色彩还原更为准确,镜头内的光线反射得以降低,镜头体积也可以缩小。非球面镜头由于具备 高清晰度,录制的影像可当作法律证据,且具备变倍高、物距短、光圈大的特性,可以简化镜头的种类,物距短可以 应用在近距离摄像的场合,光圈大则可以适应光线较暗的场所,使得应用领域日渐宽广。也可以使用于一些如银行这 类对于摄像品质要求较高的场所

低频干扰 电缆屏蔽层对于频率越低的信号其屏蔽效果越差。当频率越低时,电缆对它的屏蔽作用越差。由于这种 原因而引入的干扰信号有载波电话,电台的信号等。它们在图像上造成水平条纹的干扰。 50Hz 电源干扰 当 系统需要始端与末端同时接地时, 由于地电阻及电缆外皮电阻的存在, 在两地之间电力系统中各相负载不平衡或接地 方式不同时,会引起干扰使正常图像上出现很宽的横暗带。这些干扰从原则上讲是基带传输方式所不能避免的。但只 要我们采取适当的措施,仍然可以将以上几种干扰限制在允许的范围内。
F 值表示光圈叶片打开和关闭的程度

这个数字指的就是“F 值”。相机就像人眼的瞳孔那样通过打开或缩小光圈叶片来调整吸收的光量。F 值表示光圈叶片 打开和关闭的程度。一般还被用作表示镜头亮度的数值。 利用镜头的口径来划分焦距而得到的值就是 F 值。也就 是说,如果焦距相同,那么镜头的 F 值越小,则不但光圈口径大,而且还能够吸收到更多的光。 有时还特别把光 圈最大时的 F 值加以区别,称作“开放 F 值”。写在镜头上的 F 值就是这个开放 F 值。如果镜头上有 F2.8,那么就意 味着该相机的镜头最大可将光圈放大到 F2.8。如果是 F2.0,就意味着甚至能够将光圈放大到比 F2.8 的镜头更大。变 焦镜头有时写的是 F2.8~3.5。这就意味着将焦距调整至最小状态的开放 F 值是 2.8,焦距最大时的开放 F 值为 F3.5。 一般情况下,开放 F 值越小,镜头则越贵。 那么,F 值小有什么优点呢?照片的亮度是由吸收光线的面积(光圈) 和吸收光线的时间(快门速度)来决定的。因此,配备开放 F 值小的镜头的相机由于可以使用更快的快门速度,所以 即使在稍微昏暗的场所摄影时也不易抖动。顺便提一下,焦距相同的 F2.0 和 F2.8 的镜头方面,F2.0 可以吸收到相当 F2.8 镜头两倍的光量。就是说在相同条件下,按动快门时的拍摄速度是 F2.8 镜头的两倍。 除调整亮度以外,光圈 还有一个非常重要的作用。光圈打开的越大,调焦范围就越小。尽管由于调焦范围的变化还有光圈以外的原因而无法 用一句话来解释清楚,但可以说,相机配备的镜头其开放 F 值越小,则越容易拍摄到背景虚化的照片。
光圈

光圈是相机镜头中的可以改变中间孔的大小的机械装置, 快门是控制曝光时间长短的装置 (机械或电子) 二者结合, , 共同控制曝光量。 举例来说,光线好比水流,镜头相当于一个可以控制水流方向和流量有水闸的的洞。光圈是洞 的大小,快门是开闸的时间。 开闸时间一定时,洞越小,流入的水量就越少,反之就越多。当快门速度一定时, 光圈合适(例如 f5.6),曝光正常,光圈太大(例如 f2.8),曝光过度,照片(冲洗后的正片,不是底片)就白花花一 片, 没有层次, 甚至白纸一张; 光圈太小(例如 f11), 曝光不足, 照片黑糊糊的, 损失低光部位层次甚至没有影像。 洞 的大小一定时,开闸时间越长,流入的水量就越多,反之就越少。故当光圈一定时,快门速度合适(例如 1/250 秒), 曝光正常,快门越满(例如 1/60 秒),曝光时间越长,曝光过度,快门速度越快(例如 1/1000 秒),曝光不足。 需

要注意的时,虽然光圈和快门都能控制曝光量,其作用并不是等价的。光圈越小,光的走向越集中,到达胶片(或 CCD)成像时,越容易清晰成像,(当然,光圈过小时,会出现衍射,反而模糊)景深越大,反之越小。所以,当需 要精确控制景深时,可以先确定光圈大小,再决定快门速度。当拍摄运动的物体时,如果快门开启时间太长,运动的 物体在底片(或 CCD)的不同部位成像,拍出来的照片当然不清晰,反之,当快门速度很快时,动体在胶片上的成像还 没有明显移动,曝光过程已经完成,照片就清晰,也就是把动体凝固在了画面上,所以当拍摄动体时,可选择尽量快 的快门速度,然后调节光圈,正确曝光。当然,如果你想让动体在照片上留下运动轨迹,增强动感,可以选择比较慢 的快门速度。 尤其重要的是闪光摄影,恰当选择快门和光圈,可以很好地控制闪光和其它光线的光比。由于现在 广泛使用的电子闪光灯的闪光时间非常短,只有大约万分之一秒,所以,当快门速度与之同步(所谓同步,就是使闪 光的时间落在快门完全开启后,关闭前的时间段内,否则,闪光时快门还没有完全打开,或已在关闭,闪光就没有意 义了,甚至在底片的一部分上曝光,拍摄失败)以后,再延长曝光时间也没有效果了。所以,闪光灯的作用效果要靠 光圈来控制,连续环境光(如夜景中的其它灯光)的作用要靠快门来控制,恰当选择曝光组合,可以创造完美的艺术 效果。

监控系统常见的故障现象及其解决方法 在一个监控系统进入调试阶段、试运行阶段以及交付使用后,有可能出现这样那样的故障现象,如:不能正常运 行、系统达不到设计要求的技术指标、整体性能和质量不理想,亦即一些“软毛病”。这些问题对于一个监控工程项目 来说,特别是对于一个复杂的、大型的监控工程项目来说,是在所难免的。 1. 电源的不正确引发的设备故障。 电源不正确大致有如下几种可能:供电线路或供电电压不正确、功率不够(或某一路供电线路的线径不够,降压过大 等)、供电系统的传输线路出现短路、断路、瞬间过压等。特别是因供电错误或瞬间过压导致设备损坏的情况进有发 生。因此,在系统调试中,供电之前,一定要认真严格地进行核对与检查,绝不应掉以轻心。 2. 由于某些设备(如 带三可变镜头的摄像机及云台)的连结有很多条,若处理不好,特别是与设备相接的线路处理不好,就会出现断路、 短路、线间绝缘不良、误接线等导致设备的损坏、性能下降的问题。在这种情况下,应根据故障现象冷静地进行分析, 判断在若干条线路上是由于哪些线路的连接有问题才产生那种故障现象。 这样就会把出现问题的范围缩小了。 特别值 得指出的是,带云台的摄像机由于全方位的运动,时间长了,导致连线的脱落、挣断是常见的。因此,要特别注意这 种情况的设备与各种线路的连接应符合长时间运转的要求。 3. 设备或部件本身的质量问题。从理论上说,各种 设备和部件都有可能发生质量问题。但从经验上看,纯属产品本身的质量问题,多发生在解码器、电动云台、传输部 件等设备上。值得指出的是,某些设备从整体上讲质量上可能没有出现不能使用的问题,但从某些技术指标上却达不 到产品说明书上给出的指标。因此必须对所选的产品进行必要的抽样检测。当确属产品质量问题,最好的办法是更换 该产品,而不应自行拆卸修理。 除此之外,最常见的由于对设备调整不当产生的问题。比如摄像机后截距的调 整是个要求非常细致和精确的工作, 如不认真调整, 就会出现聚焦不好或在三可变镜头的各种操作时发生散焦等问题。 另外,摄像机上一些开关和调整旋钮的位置是否正确、是否符合系统的技术要求、解码器编码开关或其它可调部位设 置的正确与否都会直接影响设备本身的正常使用或影响整个系统的正常性能。 4. 设备(或部件)与设备(或部件)之 间的连接不正确产生的问题大致会发生在以下几个方面: ⑴ 阻抗不匹配。 ⑵ 通信接口或通信方式不对应。 这种情况多半发生在控制主机与解码器或控制键盘等有通信控制关系的设备之间, 也就是说, 选用的控制主机与解码 器或控制键盘等不是一个厂家的产品所造成的。 所以, 对于主机、 解码器、 控制键盘等应选用同一厂家的产品。 ⑶ 驱动能力不够或超出规定的设备连接数量。 比如, 某些画面分割器带有报警输入接口在其产品说明书上给出了与报警 探头、长延时录像机等连接的系统主机连成系统,如果再将报警探头并联接至画面分割器的报警输入端,就会出现探 头的报警信号既要驱动报警主机,又要驱动画面分割器的情况。在这种情况下,往往会出现驱动能力不足的问题。表 现出的现象是,画面分割器虽然能报警,但出于输入的报警信号弱而工作工稳定,从而导致对应发生报警信号的那一 路摄像机的图像画面在监视器上虽然瞬间转换为全屏幕画面却又丢掉(保持不住),而使监视器上的图像仍为没报警之 前的多画面。 解决类似上述问题的方法之一是通过专用的报警接口箱将报警探头的信号与画面分割器或视频切 换主机相对应连接,二是在没有报警接口箱的情况时,可自行设计加工信号扩展设备或驱动设备。 上述谈及的问 题,有时也会出现在视频信号的输出和分配上。 5. 视频传输中,最常见的故障现象表现在监视器的画面上出现一条 黑杠或白杠,并且或向上或向下慢慢滚动。因此,在分析这类故障现象时,要分清产生故障的两种不同原因。 要 分清是电源的问题还是地环路的问题,一种简易的方法是,在控制主机上,就近只接入一台电源没有问题的摄像机输 出信号,如果在监视器上没有出现上述的干扰现象,则说明控制主机无问题。接下来可用一台便携式监视器就近接在 前端摄像机的视频输出端,并逐个检查每台摄像机。如有,则进行处理。如无,则干扰是由地环路等其它原因造成的。 6. 监视器上出现木纹状的干扰。这种干扰的出现,轻微时不会淹没正常图像,而严重时图像就无法观看了(甚至破坏 同步)。这种故障现象产生的原因较多也较复杂。大致有如下几种原因: ⑴ 视频传输线的质量不好,特别是屏蔽

性能差(屏蔽网不是质量很好的铜线网,或屏蔽网过稀而起不到屏蔽作用)。与此同时,这类视频线的线电阻过大,因 而造成信号产生较大衰减也是加重故障的原因。此外,这类视频线的特性阻抗不是 75 以及参数超出规定也是产生 故障的原因之一。 由于产生上述的干扰现象不一定就是视频线不良而产生的故障,因此这种故障原因在判断时要准 确和慎重。只有当排除了其它可能后,才能从视频线不良的角度去考虑。若真是电缆质量问题,最好的办法当然是把 所有的这种电缆全部换掉,换成符合要求的电缆,这是彻底解决问题的最好办法。 ⑵ 由于供电系统的电源不“洁 净”而引起的。这里所指的电源不“洁净”,是指在正常的电源(50 周的正弦波)上叠加有干扰信号。而这种电源上的干 扰信号,多来自本电网中使用可控硅的设备。特别是大电流、高电压的可控硅设备,对电网的污染非常严重,这就导 致了同一电网中的电源不“洁净”。比如本电网中有大功率可控硅调频调速装置、可控硅整流装置、可控硅交直流变换 装置等等,都会对电源产生污染。 这种情况的解决方法比较简单,只要对整个系统采用净化电源或在线 UPS 供电就 基本上可以得到解决。 ⑶ 系统附近有很强的干扰源。这可以通过调查和了解而加以判断。如果属于这种原因, 解决的办法是加强摄像机的屏蔽,以及对视频电缆线的管道进行接地处理等。 7. 由于视频电缆线的芯线与屏蔽 网短路、 断路造成的故障。 这种故障的表现形式是在监视器上产生较深较乱的大面积网纹干扰, 以至图像全部被破坏, 形不成图像和同步信号。这种情况多出现在 BNC 接头或其它类型的视频接头上。即这种故障现象出现时,往往不会 是整个系统的各路信号均出问题,而仅仅出现在那些接头不好的路数上。只要认真逐个检查这些接头,就可以解决。 8. 由于传输线的特性阻抗不匹配引起的故障现象。这种现象的表现形式是在监视器的画面上产生若干条间距相等的 竖条干扰,干扰信号的频率基本上是行频的整数倍。这是由于视频传输线的特性阻抗不是 75 而导致阻抗失配造成 的。也可以说,产生这种干扰现象是由视频电缆的特性阻抗和分布参数都不符合要求综合引起的。解决的方法一般靠 “始端串接电阻”或“终端并接电阻”的方法去解决。另外,值得注意的是,在视频传输距离很短时(一般为 150 米以内), 使用上述阻抗失配和分布参数过大的视频电缆不一定会出现上述的干扰现象。 解决上述问题的根本办法是在选 购视频电缆时,一定要保证质量。必要时应对电缆进行抽样检测。 9. 由传输线引入的空间辐射干扰。这种干扰 现象的产生,多增是因为在传输系统、系统前端或中心控制室附近有较强的、频率较高的空间辐射源。这种情况的解 决办法一个是在系统建立时,应对周边环境有所了解,尽量设法避开或远离辐射源;另一个办法是当无法避开辐射源 时,对前端及中心设备加强屏蔽,对传输线的管路采用钢管并良好接地。 10. 云台的故障。一个云台在使用后 不久就运转不灵或根本不能转动,是云台常见故障。这种情况的出现除去产品质量的因素外,一般是以下各种原因造 成的: ⑴ 只允许将摄像机正装的云台,在使用时采用了吊装的方式。在这种情况下,吊装方式导致了云台运转 负荷加大,故使用不久就会导致云台的传动机构损坏,甚至烧毁电机。 ⑵ 摄像机及其防护罩等总重量超过云台 的承重。特别是室外使用的云台,往往防护罩的重量过大,常会出现云台转不动(特别是垂直方向转不动)的问题。 ⑶ 室外云台因环境温度过高、过低、防水、防冻措施不良而出现故障甚至损坏。 11. 距离过远时,操作键盘 无法通过解码器对摄像机(包括镜头)和云台进行遥控。这主要是因为距离过远时,控制信号衰减太大,解码器接受到 的控制信号太弱引起的。这时应该在一定的距离上加装中继盒以放大整形控制信号。 12. 监视器的图像对比度 太小,图像淡。这种现象如不是控制主机及监视器本身的问题,就是传输距离过远或视频传输线衰减太大。在这种情 况下,应加入线路放大和补偿的装置。 13. 图像清晰度不高、细节部分丢失、严重时会出现彩色信号丢失或色饱 和度过小。这是由于图像信号的高频端损失过大,以 3MHz 以上频率的信号基本丢失造成的。这种情况或因传输距离 过远,而中间又无放大补偿装置;或因视频传输电缆分布电容过大;或因传输环节中在传输线的芯线与屏蔽线间出现 了集中分布的等效电容造成的。 14. 色调失真。这是在远距离的视频基带传输方式下容易出现的故障现象。主 要原因是由传输线引起的信号高频段相移过大而造成的。这种情况应加相位补偿器。 15. 操作键盘失灵。这种 现象在检查连线无问题时,基本上可确定为操作键盘“死机”造成的。键盘的操作使用说明上,一般都有解决“死机”的 方法,便如“整机复位”等方式,可用此方法解决。如无法解决,就可能是键盘本身损坏了。 16. 主机对图像的 切换不干净。 这种故障现象的表现是在选切后的画面上, 叠加有其它画面的干扰, 或有其它图像的行同步信号的干扰。 这是因为主机制矩阵切换开关质量不良,达到图像之间隔离度的要求所造成的。 如果采用的是射频传输系统, 也可能是系统的交扰调制和相互调制过大而造成的。 一个大型的、与防盗报警联动运行的电视监控系统,是一 个技术含量高、构成复杂的系统。各种故障现象虽然都有可能出现,但只要把好所选用的设备和器材的质量关,严格 按标准和规范施工,一般是不会出现大问题的。即使出现了,只要冷静分析和思考,不盲目地大拆大卸,是会较快解 决问题的. 测试摄像机主要测试晰度和色彩还原性、照度、逆光补偿,其次是测其球型失真、耗电量、最低工作电压,下面 先把清晰度和色彩还原性以及照度、逆光补偿的测量步骤先介绍一下。1.清晰度的测量 多个摄像机进行测试时, 应使用相同镜头, (推荐使作定焦、二可变镜头) ,以测试卡中心圆出现在监视器屏幕的左右边为准,清晰准确的数出 已给的刻度线共 10 组垂直线和 10 组水平线。分别代表着垂直清晰度和水平清晰度,并相应的一组已给出了线数。如 垂直 350 线水平 800 线,此时最好用黑白监视器。测试时可在远景物聚焦,也可边测边聚焦。最好能两者兼用,可看

出此摄像机的差异(对远近会聚) 。2.彩色还原性的测试 测试此参数应选好的彩色监视器。首先远距离观察人物、 服饰,看有无颜色失真,拿色彩鲜明的物体对比,看摄像机反应灵敏度,拿彩色画册放在摄像机前,看画面勾勒得清 晰程度,过淡或过浓,再次应对运动的彩色物体进行摄像,看有无彩色拖尾、延滞、模糊等。测试条件如此摄像最代 照度在 50V 时应在 50+10V 照度情况下测量,即每摄像机最代照度基础上加十伏,且光圈应保持最接近状态。3.照 度 将摄像机置于暗室,暗室前后为有源 220V 自炽灯,处设调压器,以调压器调节电压高代来调节暗室内灯的明暗, 电压可以从 0V 调到 250V。室内光照也可从最暗调至最明,测试时把摄像机光圈均开至最大时记录下一个最低照度 值(把有源灯用调压器调暗至看不清暗室内置画面)再把光圈打至最小再记录下一个最低照度值,也可前后灯分别调 压明灭。4.逆光补偿 测试此参数有两种方法:一种是在暗室内,把摄像机前侧调压灯打开,调至最亮时,然后在 灯的下方放置一图画或文字,把摄像机迎光摄像,看图像和文字能否看清,画面刺不刺眼,并调节 AL、AX 拔档开 关,看有无变化,哪种效果最好。另一种是在阳光充足的情况下把摄像机向窗外照,此时看图像和文字能否看清楚。 5.球型失真 看球型失真把测试卡置于摄像机前端使整个球体出现在屏幕上,看圆球形有无椭圆,把摄像机前移, 看圆中心有无放大,再远距离测试边、角、框有无弧形失真等。6.耗电量 最低工作电压,使用万用表测量电流, 使用小稳压器调节电压看。
布线工程中线缆检验案例 布线工程中线缆检验案例

作为网络建设的基础设施,布线系统的功能是非常重要的。铜质双绞线以价格适中、安装简单和调整灵活的特点广泛 应用于数据和语音系统,成为综合布线系统中最主要的部分,因此对这部分性能的检测也就变得至关重要。对此,国 际上和国家都制定了严格的标准进行质量和性能上的把关。 通过对大量的测试结果进行分析后我们发现,测试 结果合格与否主要与以下三方面有关:布线产品质量、施工工艺和环境电磁干扰。通过选择信誉良好的国际知名品牌 得到高品质产品的保障;聘请技术专业、经验丰富的布线商求得优良的施工质量;选择最合理的设计方案避免外界的 干扰, 我们似乎已经很好地解决了这三个方面的问题而只等待又一个优秀布线工程的诞生。 但实际上这中间有一个重 要的环节被忽略了,那就是线缆的到场检验,缺少了这一环节一个本应合格布线工程却变得问题重重。 2003 年 3 月,我们应邀为某市规划设计院办新公大楼的超五类布线系统进行认证测试。该办公大楼共 12 层,总共有 2000 多 个信息点,整个局域网采用以太网技术,数据线路遵循光纤主干,超五类双绞线以太网接入到桌面的原则。开始几天 我们测试工作进行的非常顺利,测试结果表现良好。虽然偶尔出现断路、线序错误等物理接线问题,但通过故障定位 和现场修复最终也通过了国际标准的严格测试。 但在测试办公大楼第 4 层第一个房间的布线时出现了问题, 测试仪报 告在线缆的中间位置出现回波损耗测试不合格的情况(见图 1) 。在双绞线链路中,回波损耗出现问题会严重影响数

据传输, 尤其是全双工传输性能。

图 1. 回波损耗

在我们所做的测试

项目中这种故障出现的概率还是较高的, 特别是对超五类和六类布线系统测试中更为突出。 其原因主要是线缆和连接 器特性阻抗不匹配造成的, 因此故障出现的位置多集中在测试跳线与信息面板或配线架模块的连接点上, 而出现在被 测线缆中间位置的情况我们还是头一次见到。在无法现场确定故障产生原因的情况下,为了不影响测试进度,我们先 将测试数据进行保存,同时将故障现象和位置做了详细记录后,继续开始下一个点的测试。 但接下来对 4 层所 有房间布线的测试,以及对 1~3 层房间信息点的抽测结果却出乎我们的意外,因为在总共将近 250 个点的测试结果 中回波损耗项目几乎都不合格,即使有个别合格的其数值也处于临界状态,最好情况只高于标准值 0.5dB,而且所有 故障发生的位置都与测试 4 层第一个点的情况类似, 不在测试跳线与模块的连接点处, 由此可以基本排除线缆和连接 器特性阻抗不匹配造成回波损耗的可能。 那么究竟是什么原因使得这几层几乎所有点的回波损耗测试出问题呢?是不 是测试仪器出现故障造成误判断呢?出于本能我们首先想到了这一点。 为了检验测试仪器是否工作正常, 我们将美国 福禄克公司的 DSP-4000 数字电缆测试仪的主机和远端通过校准模块连接起来, 利用仪器具有的“Self Test”功能进行主 机和远端的自检测试,结果显示测试仪一切正常。为了进一步验证测试仪的好坏,我们选取了 5 层几个已经测试过合 格的信息点再次进行测试,结果仍为合格,就连所有测试项目的数值也与前一次的测试值相差无几。这足以证明我们 的测试仪是工作正常的,其给出的测试结果是准确可信的。 既然测试仪没有问题,测试结果是准确的,那么问 题会不会出在施工上, 在电缆走线安装的过程中引起电缆某部分的特性阻抗发生变化造成故障呢?我们与施工方进行

简单交流后觉得他们在技术上比较专业,也曾经完成过几个比较大的布线工程,有着丰富的施工经验,不会犯这样低 级的错误。在查看了施工图纸后我们发现,2 层至 12 层的房间布局完全一样,因此线缆铺设的路径是相同的,在设 计上没有任何问题。为慎重起见,我们又实际查看了 4 层和 5 层吊顶内的线缆走线情况,路径完全一样,且在施工工 艺上没有足以引起上述故障的缺陷。由此因施工造成故障的可能性也被排除了。 现在问题的焦点集中在了线缆 的质量上了。我们提出的假设立刻遭到用户的置疑。因为线缆是国外的名牌产品,质量在国内有着很好的口碑,供货 商是正规的渠道销售并与用户是朋友关系,况且即使线缆有质量问题,为什么铺设在 5~12 层楼没事,只在 1~4 层 楼出问题?为了寻求答案, 我们说服用户提供了该工程中所使用的剩余的半箱线进行检查。 从线的外观上我们发现一 些问题: 首先它与我们所接触过的该品牌超五类线缆的表皮颜色不同; 其次该线缆比我们所接触的同型号线缆直径要 粗些,且表皮没有紧密包裹住内部的线对,容易造成四个线对之间相对位置的变化,影响传输性能;第三线缆表皮上 喷印的字符不甚规整。随后我们从这半箱线中剪下近 30 米长的一段,两边端接好连接模块并连接到 DSP-4000 测试 仪进行测试,结果显示在距离主机 13.8 米和 23.9 米两处出现回波损耗不合格的故障点(见图 2) ,与四层得到的故障 现象完全一样。通过对测试结果进行 HDTDX(高精度时域反射)分析(图 3)发现,整条线缆的特性阻抗很不均匀, 造 成 很 多 小 的 反 射 信 号 , 特 别 是 在 13.8 米 处 的 信 号 反 射 值 高 达 原 始 信 号 强 度 的 6% 。

图 2. 故障定位

图 3.

HDTDR 分析 有了这些数据作为依据,我们判断线缆存在质量问题的可能性更大了。为了彻底查出故障原因我 们根据测试仪给出的故障位置提示, 13.8 米左右将线缆的表皮拨开检查线对情况, 在 结果出乎在场所有人的意料 (图 4) 。这里竟然出现了焊接点,也就是说这一箱线并不是一根完整的 305 米长的电缆,而是将一段一段的短线焊接而成 的假冒产品。由于焊点的存在致使整条线缆的直径比真品稍粗一些,且无法紧密包裹住四对线缆。我们又分别在 1~ 4 层各拆除一条安装好的电缆做解剖分析,结果均发现了焊接点现象。至此故障原因彻底查明。

图4

至于为什么劣质线缆只出现在 1~4 层,

5~12 层却没有问题的答案其实很简单,据用户回忆原来线缆进货是分成两次的。第一次进货时,用户从中抽出一箱 线缆剪下一段送到专业检测公司进行了检验为合格产品。 第二次进货时因嫌麻烦就没再抽检, 致使劣质产品有机可乘, 给用户造成了不应有的损失。 据我们了解类似上述对进货把关不严的情况还很多, 这一方面说明国内用户还缺少进货 时检验的意识,盲目相信朋友、贪图便宜,为不法商贩所坑害。另一方面也说明我们缺少高效、便捷的能在现场进行 产品检验的测试仪器和方法。针对前一方面的问题,除了加强宣传提高自我保护意识外,我们也提出了以下几点注意 事项: 1.选择正规的进货渠道,必要时可咨询原厂商印证供货商的真伪; 2.进货时要求供货商提供原厂商 针对该型号产品的测试数据,并经得起与国际标准要求的参数和指标进行一一对比; 3.要求供货商提供原厂商 针对该型号产品的国内外第三方实验室或官方机构的测试证明; 4.分批进货时,注意产品的型号和批号是否相

同; 5.对进货产品按照一定比例进行现场抽检; 而解决第二个方面的问题,就需要加强工程监理中的进场 检验。进场检验是工程监理的一个重要工作环节。以前由于没有有效的手段,监理人员只能采用目测的检验方法,很 难达到理想的效果,现在则可以使用线轴电缆测试的解决方案,对到场的整箱线缆进行快速、无损检验。安恒网络测 试中心已为多个大型工程提供了这种测试服务。测试时,只需在 DSP-4000 电缆测试仪上安装一个特殊的适配器即可 依据 TIA 的超五类和六类以及 ISO/IEC 的五类和六类标准中的规定,测试整箱线的关键电气指标,包括:线对之间 的 NEXT 损耗、 综合 NEXT 损耗、回波损耗、传输时延、时延差等,为电缆安装之前的质量评估提供翔实的数据, 帮助你把握住进场检验这一重要环节,为工程验收的顺利通过奠定基础。 注:回波损耗(RL-Return Loss)是 测量电缆系统中传输信号受到阻抗不匹配因素影响而产生的反射信号的能量。 回波损耗及其对原信号的影响情况可由 图 5 示意表示。其中上半部分表示为原始信号输入双绞线的一个线对并沿着线对传输,一部分信号被反射回发送端, 这些反射是由于线对的阻抗不连续而引起的。阻抗不连续可能有几方面的原因,比如连接器不匹配、不正确的安装操 作或者是质量有问题的产品。 任何能量的反射都会引起传输信号功率的减少。 2 的下半部分显示了回波信号被传送 图 到右端接收器产生的影响情况。 回波信号与经过衰减的原始数据信号相混合, 形成拖尾的失真信号使接收器分辨起来

更加困难。 因此回波损耗测试不合格是比较严重的问题。

图 5. 回波损耗的图

CCD 彩色摄象机的主要技术指标 1. CCD 尺寸,亦即摄象机靶面。原多为 1/2 英寸,现在 1/3 英寸的已普及化,1/4 英寸和 1/5 英寸也已商品化。 2. CCD 像素,是 CCD 的主要性能指标,它决定了显示图像的清晰程度,分辨率越高, 图像细节的表现越好。CCD 是由面阵感光元素组成,每一个元素称为像素,像素越多,图像越清晰。现在市场上大 多以 25 万和 38 万像素为划界,38 万像素以上者为高清晰度摄象机。 3. 水平分辨率。彩色摄象机的典型分辨率是在 320 到 500 电视线之间,主要有 330 线、380 线、420 线、460 线、500 线等不同档次。 分辨率是用电视线(简称线 TV LINES)来表示的,彩色摄像头的分辨率在 330~500 线之间。分辨率与 CCD 和镜头有关,还与摄像头电路通道的 频带宽度直接相关, 通常规律是 1MHz 的频带宽度相当于清晰度为 80 线。 频带越宽, 图像越清晰, 线数值相对越大。 4. 最小照度,也称为灵敏度。是 CCD 对环境光线的敏感程度,或者说是 CCD 正常成像时所需要的最暗光线。照度 的单位是勒克斯(LUX) ,数值越小,表示需要的光线越少,摄像头也越灵敏。月光级和星光级等高增感度摄象机可 工作在很暗条件,1~3lux 属一般照度月光型 :正常工作所需照度 0.1LUX 左右 星光型 : 正常工作所需照度 0.01LUX 以下 红外型 采用红外灯照明,在没有光线的情况下也可以成像(黑白) 5. 扫描制式。有 PAL 制和 NTSC 制之分。 中国采用隔行扫描(PAL)制式(黑白为 CCIR) ,标准为 625 行,50 场,只有医疗或其它专业领域才用到一些非标 准制式。另外,日本为 NTSC 制式,525 行,60 场(黑白为 EIA) 6. 摄象机电源。交流有 220V、110V、24V,直 。 流为 12V 或 9V。 7. 信噪比。典型值为 46db,若为 50db,则图像有少量噪声,但图像质量良好;若为 60db,则图 像质量优良,不出现噪声。 8. 视频输出。多为 1Vp-p、75 ,均采用 BNC 接头。 9. 镜头安装方式。有 C 和 CS 方 式,二者间不同之处在于感光距离不同。 10. CCD 彩色摄象机的可调整功能 (1)同步方式的选择 A、对单台摄象 机而言,主要的同步方式有下列三种: 内同步——利用摄象机内部的晶体振荡电路产生同步信号来完成操作。 外同 步——利用一个外同步信号发生器产生的同步信号送到摄象机的外同步输入端来实现同步。 电源同步——也称之为 线性锁定或行锁定,是利用摄象机的交流电源来完成垂直推动同步,即摄象机和电源零线同步。 B、对于多摄象机 系统,希望所有的视频输入信号是垂直同步的,这样在变换摄象机输出时,不会造成画面失真,但是由于多摄象机系 统中的各台摄象机供电可能取自三相电源中的不同相位, 甚至整个系统与交流电源不同步, 此时可采取的措施有: 均 采用同一个外同步信号发生器产生的同步信号送入各台摄象机的外同步输入端来调节同步。 调节各台摄象机的“相位 调节”电位器,因摄象机在出厂时,其垂直同步是与交流电的上升沿正过零点同相的,故使用相位延迟电路可使每台 摄象机有不同的相移,从而获得合适的垂直同步,相位调整范围 0~360 度。 (2)自动增益控制 所有摄象机都有一

个将来自 CCD 的信号放大到可以使用水准的视频放大器,其放大量即增益,等效于有较高的灵敏度,可使其在微 光下灵敏,然而在亮光照的环境中放大器将过载,使视频信号畸变。为此,需利用摄象机的自动增益控制(AGC) 电路去探测视频信号的电平,适时地开关 AGC,从而使摄象机能够在较大的光照范围内工作,此即动态范围,即在 低照度时自动增加摄象机的灵敏度,从而提高图像信号的强度来获得清晰的图像。 (3)背景光补偿 通常,摄象机 的 AGC 工作点是通过对整个视场的内容作平均来确定的,但如果视场中包含一个很亮的背景区域和一个很暗的前景 目标,则此时确定的 AGC 工作点有可能对于前景目标是不够合适的,背景光补偿有可能改善前景目标显示状况。 当 背景光补偿为开启时,摄象机仅对整个视场的一个子区域求平均来确定其 AGC 工作点,此时如果前景目标位于该子 区域内时,则前景目标的可视性有望改善。 (4)电子快门 在 CCD 摄象机内,是用光学电控影像表面的电荷积累 时间来操纵快门。电子快门控制摄象机 CCD 的累积时间,当电子快门关闭时,对 NTSC 摄象机,其 CCD 累积时间 为 1/60 秒;对于 PAL 摄象机,则为 1/50 秒。当摄象机的电子快门打开时,对于 NTSC 摄象机,其电子快门以 261 步 覆盖从 1/60 秒到 1/10000 秒的范围;对于 PAL 型摄象机,其电子快门则以 311 步覆盖从 1/50 秒到 1/10000 秒的范围。 当电子快门速度增加时,在每个视频场允许的时间内,聚焦在 CCD 上的光减少,结果将降低摄象机的灵敏度,然而, 较高的快门速度对于观察运动图像会产生一个“停顿动作”效应,这将大大地增加摄象机的动态分辨率。 (5)白平 衡 白平衡只用于彩色摄象机, 其用途是实现摄象机图像能精确反映景物状况, 有手动白平衡和自动白平衡两种方式。 A、自动白平衡 连续方式——此时白平衡设置将随着景物色彩温度的改变而连续地调整,范围为 2800~6000K。这种 方式对于景物的色彩温度在拍摄期间不断改变的场合是最适宜的, 使色彩表现自然, 但对于景物中很少甚至没有白色 时,连续的白平衡不能产生最佳的彩色效果。 按钮方式——先将摄象机对准诸如白墙、白纸等白色目标,然后将自 动方式开关从手动拨到设置位置,保留在该位置几秒钟或者至图像呈现白色为止,在白平衡被执行后,将自动方式开 关拨回手动位置以锁定该白平衡的设置,此时白平衡设置将保持在摄象机的存储器中,直至再次执行被改变为止,其 范围为 2300~10000K,在此期间,即使摄象机断电也不会丢失该设置。以按钮方式设置白平衡最为精确和可靠,适用 于大部分应用场合。 B、手动白平衡 开手动白平衡将关闭自动白平衡,此时改变图像的红色或兰色状况有多达 107 个等级供调节,如增加或减少红色各一个等级、增加或减少兰色各一个等级。除次之外,有的摄象机还有将白平衡固 定在 3200K(白炽灯水平)和 5500K(日光水平)等档次命令。 (6)色彩调整 对于大多数应用而言,是不需要对 摄象机作色彩调整的,如需调整则需细心调整以免影响其他色彩,可调色彩方式有: 红色—黄色色彩增加,此时将 红色向洋红色移动一步。 红色—黄色色彩减少,此时将红色向黄色移动一步。 兰色—黄色色彩增加,此时将兰色向 青兰色移动一步。 兰色—黄色色彩减少,此时将兰色向洋红色移动一步。 3、数字化式的调整控制方法 新型摄象 机对前述各项可选参数的调整采用数字式调整控制, 此时不必手动调节电位计而是采用辅助控制码, 而且这些调整参 数被储存在数字记忆单元中,增加了稳定性和可靠性。 DSP 摄象机 在模拟制式的基础上引入部分数字化处理技术, 称为数字信号处理(DSP,DIGITAL SIGNAL PROCESSOR)摄象机。该种摄象机具有以下优点: 1、由于采用了 数字检测和数字运算技术而具有智能化背景光补偿功能。 常规摄象机要求被摄景物置于画面中央并要占据较大的面积 方能有较好的背景光补偿,否则过亮的背景光可能会降低图像中心的透明度。而 DSP 摄象机是将一个画面划分成 48 个小处理区域来有效地检测目标,这样即使是很小的、很薄的或不在画面中心区域的景物均能清楚地呈现。 2、由 于 DSP 技术而能自动跟踪白平衡,即可以在任何条件检测和跟踪“白色”,并以数字运算处理功能来再现原始的色彩。 传统的摄象机因系对画面上的全部色彩作平均处理, 这样如果彩色物体在画面上占据很大面积, 那么彩色重现将不平 衡,也就是不能重现原始色彩。DSP 摄象机是将一个画面分成 48 个小处理区域,这样就能够有效地检测白色,即使 画面上只有很小的一块白色,该摄象机也能跟踪它从而再现出原始的色彩。 在拍摄网格状物体时,可将由摄象机彩 色噪声引起的图像混叠减至最少。CCD 摄象机的选择参考 市场上大部分摄像头采用的是日本 SONY、SHARP、松 下、LG 等公司生产的芯片,现在韩国也有能力生产,但质量就要稍差一点点。 因为芯片生产时产生不同等级,各 厂家获得途径不同等原因,造成 CCD 采集效果也大不相同。在购买时,可以采取如下方法检测:接通电源,连接视 频电缆到监视器,关闭镜头光圈,看图像全黑时是否有亮点,屏幕上雪花大不大,这些是检测 CCD 芯片最简单直接 的方法,而且不需要其它专用仪器。然后可以打开光圈,看一个静物,如果是彩色摄像头,最好摄取一个色彩鲜艳的 物体,查看监视器上的图像是否偏色,扭曲,色彩或灰度是否平滑。好的 CCD 可以很好的还原景物的色彩,使物体 看起来清晰自然;而残次品的图像就会有偏色现象,即使面对一张白纸,图像也会显示蓝色或红色。个别 CCD 由于 生产车间的灰尘,CCD 靶面上会有杂质,在一般情况下,杂质不会影响图像,但在弱光或显微摄像时,细小的灰尘 也会造成不良的后果,如果用于此类工作,一定要仔细挑选。
关于 RS485 网络的节点数量

1 关于节点数: 所谓节点数、即每个 RS-485 接口芯片的驱动器能驱动多少个标准 RS-485 负载、根据规定、标准 RS-485 接口的

输入阻抗为≥12k 、相应的标准驱动节点数为 32、为适应更多节点的通信场合、有些芯片的输入阻抗设计成 1/2 负载 (≥24k )、1/4 负载(≥48k )甚至 1/8 负载(≥96k )、相应的节点数可增加到 64、128 和 256、 下列为常用的一些驱动 IC 比较: 型 号 32 个节点: SN75176、SN75276、SN75179、SN75180、MAX485、MAX488、MAX490 64 个节点: SN75LBC184 128 个节点: MAX487、MAX1487 256 个节点: MAX1482、MAX1483、MAX3080~MAX3089 2 半双工和全双工芯片介绍 RS-485 接口可连接成半双工和全双工两种通信方式、半双工通信的芯片有 SN75176、SN75276、SN75LBC184、 MAX485、MAX 1487、MAX3082、MAX1483 等、全双工通信的芯片有 SN75179、SN75180、MAX488~MAX491、 MAX1482 等、 3 应用中的常见问题 抗雷击和抗静电冲击: RS-485 接口芯片在使用、焊接或设备的运输途中都有可能受到静电的冲击而损坏、在传输线架设于户外的使用场 合、接口芯片乃至整个系统还有可能遭致雷电的袭击、选用抗静电或抗雷击的芯片可有效避免此类损失、常见的芯片 有 MAX485E、MAX487E、MAX1487E 等、特别值得一提的是 SN75LBC184、它不但能抗雷电的冲击而且能承受高 达 8kV 的静电放电冲击、是目前市场上不可多得的一款产品. 限斜率驱动: 由于信号在传输过程中会产生电磁干扰和终端反射、使有效信号和无效信号在传输线上相互迭加、严重时会使通 信无法正常进行、为解决这一问题、某些芯片的驱动器设计成限斜率方式、使输出信号边沿不要过陡、以不致于在传 输线上产生过多的高频分量、从而有效地扼制干扰的产生、如 MAX487、SN75LBC184 等都具有此功能、 故障薄ⅳ: 故障薄ⅳ技术是近两年产生的、一些新的 RS-485 芯片都采用了此项技术、如 SN75276、MAX3080~MAX3089、 什么是故障薄ⅳ、为什么要有故障薄ⅳ、如果没有故障薄ⅳ会产生什么后果? 众所周知、RS-485 接口采用的是一种差分传输方式、各节点之间的通信都是通过一对(半双工)或两对(全双工) 双绞线作为传输介质、根据 RS-485 的标准规定、接收器的接收灵敏度为±200mV、即接收端的差分电压大于、等于 +200 mV 时、接收器输出为高电平、小于、等于-200mV 时、接收器输出为低电平、介于±200mV 之间时、接收器输 出为不确定状态、 在总线空闲即传输线上所有节点都为接收状态以及在传输线开路或短路故障时、 若不采取特殊措施、 则接收器可能输出高电平也可能输出低电平、一旦某个节点的接收器产生低电平就会使串行接收器(UART)找不到 起始位、从而引起通信异常、解决此类问题的方法有两种: (1)使用带故障薄ⅳ的芯片、它会在总线开路、短路和空闲情况下、使接收器的输出为高电平、确保总线空闲、短 路 时 接 收 器 输 出 高 电 平 是 由 改 变 接 收 器 输 入 门 限 来 实 现 的 、 例 如 、 MAX3080 ~ MAX 3089 输 入 灵 敏 度 为 -50mV/-200mV、即差分接收器输入电压 UA-B≥-50mV 时、接收器输出逻辑高电平、如果 UA-B≤-200mV、则输出 逻辑低电平、当接收器输入端总线短路或总线上所有发送器被禁止时、接收器差分输入端为 0V、从而使接收器输出 高电平、同理、SN75276 的灵敏度为 0mV/-300mV、因而达到故障薄ⅳ的目的、 (2)若使用不带故障薄ⅳ的芯片、如 SN75176、MAX1487 等时、可在软件上作一些处理、从而避免通信异常、即 在进入正常的数据通信之前、由主机预先将总线驱动为大于+200mV、并保持一段时间、使所有节点的接收器产生高 电平输出、这样、在发出有效数据时、所有接收器能够正确地接收到起始位、进而接收到完整的数据、 4 光电隔离 在某些工业控制领域、由于现场情况十分复杂、各个节点之间存在很高的共模电压、虽然 RS-485 接口采用的是差 分传输方式、具有一定的抗共模干扰的能力、但当共模电压超过 RS-485 接收器的极限接收电压、即大于+12V 或小 于-7V 时、接收器就再也无法正常工作了、严重时甚至会烧毁芯片和仪器设备、 解决此类问题的方法是通过 DC-DC 将系统电源和 RS-485 收发器的电源隔离、通过光耦将信号隔离、彻底消除共模 电压的影响、实现此方案的途径可分为:

(1)用光耦、带隔离的 DC-DC、RS-485 芯片构筑电路、 (2)使用二次集成芯片、如 PS1480、MAX1480 等、 以上主要介绍在不同场合如何选择合适的 RS-485 接口芯片、 和可能碰到的有关问题的解决方法、 从而避免通信异常、 至于其它诸如终端匹配、传输线的选择和屏蔽、通信速率的选择等等。

特性阻抗之诠释与测试

一. 前言 抽象又复杂的数字高速逻辑原理,与传输线中方波讯号的如何传送, 以及如何确保其讯号完整性(Signal Integrity) , 降低其噪声(Noise)减少之误动作等专业表达,若能以简单的生活实例加以说明,而非动则搬来一堆数学公式与难 懂的物理语言者,则对新手或隔行者之启迪与造福,实有事半功倍举重若轻之受用也。 然而,众多本科专业者,甚至杏坛为师的博士教授们,不知是否尚未真正进入情况不知其所以然?亦或是刻意 卖弄所知以慑服受教者则不得而知,或是二者心态兼有之!坊间大量书籍期刊文章,多半也都言不及义缺图少例,确 实让人雾里看花,看懂了反倒奇怪呢! 二 .将讯号的传输看成软管送水浇花 2.1 数字系统之多层板讯号线(Signal Line)中,当出现方波讯号的传输时,可将之假想成为软管(hose)送水浇花。 一端于手握处加压使其射出水柱,另一端接在水龙头。当握管处所施压的力道恰好,而让水柱的射程正确洒落在目标 区时,则施与受两者皆欢而顺利完成使命,岂非一种得心应手的小小成就? 2.2 然而一旦用力过度水注射程太远,不但腾空越过目标浪费水资源,甚至还可能因强力水压无处宣泄,以致往来源 反弹造成软管自龙头上的挣脱!不仅任务失败横生挫折,而且还大捅纰漏满脸豆花呢! 2.3 反之,当握处之挤压不足以致射程太近者,则照样得不到想要的结果。过犹不及皆非所欲,唯有恰到好处才能正 中下怀皆大欢喜。 2.4 上述简单的生活细节,正可用以说明方波(Square Wave)讯号(Signal)在多层板传输线(Transmission Line, 系由讯号线、介质层、及接地层三者所共同组成)中所进行的快速传送。此时可将传输线(常见者有同轴电缆 Coaxi al Cable,与微带线 Microstrip Line 或带线 Strip Line 等)看成软管,而握管处所施加的压力,就好比板面上“接受端” (Receiver)组件所并联到 Gnd 的电阻器一般(是五种终端技术之一,请另见 TPCA 会刊第 13 期“内嵌式电阻器之发 展”一文之详细说明) ,可用以调节其终点的特性阻抗(Characteristic Impedance) ,使匹配接受端组件内部的需求。 三. 传输线之终端控管技术(Termination) 3.1 由上可知当“讯号”在传输线中飞驰旅行而到达终点,欲进入接受组件(如 CPU 或 Menomery 等大小不同的 IC) 中工作时,则该讯号线本身所具备的“特性阻抗” 必须要与终端组件内部的电子阻抗相互匹配才行,如此才不致任务 , 失败白忙一场。用术语说就是“正确执行指令,减少噪声干扰,避免错误动作” 一旦彼此未能匹配时,则必将会有少 。 许能量回头朝向“发送端”反弹,进而形成反射噪声(Noise)的烦恼。

3.2 当传输线本身的特性阻抗(Z0)被设计者订定为 28ohm 时,则终端控管的接地的电阻器(Zt)也必须是 28ohm, 如此才能协助传输线对 Z0 的保持,使整体得以稳定在 28 ohm 的设计数值。也唯有在此种 Z0=Zt 的匹配情形下,讯 号的传输才会最具效率,其“讯号完整性” Signal Integrity,为讯号品质之专用术语)也才最好。 ( 四.特性阻抗(Characteristic Impedance) 4.1 当某讯号方波,在传输线组合体的讯号线中,以高准位(High Level)的正压讯号向前推进时,则距其最近的参

考层(如接地层)中,理论上必有被该电场所感应出来的负压讯号伴随前行(等于正压讯号反向的回归路径 Return Path) ,如此将可完成整体性的回路(Loop)系统。该“讯号”前行中若将其飞行时间暂短加以冻结,即可想象其所遭 受到来自讯号线、介质层与参考层等所共同呈现的瞬间阻抗值(Instantanious Impedance) ,此即所谓的“特性阻抗” 。 是故该“特性阻抗”应与讯号线之线宽(w) 、线厚(t) 、介质厚度(h)与介质常数(Dk)都扯上了关系。此种传 输线之一的微带线其图标与计算公式如下: 【笔者注】Dk(Dielectric Constant)之正确译词应为介质常数,原文中之... r 其实应称做“相对容电率” Relative Permitivity )才对。后者是从平行金属板电容器的立场看事情。由于其更接近事 ( 实,因而近年来许多重要规范(如 IPC-6012、IPC-4101、IPC-2141 与 IEC-326)等都已改称为... r 了。且原图中的 E 并不正确,应为希腊字母 (Episolon)才对。

4.2 阻抗匹配不良的后果 由于高频讯号的“特性阻抗” (Z0)原词甚长,故一般均简称之为“阻抗” 读者千万要小心, 。 此与低频 AC 交流电(60Hz)其电线(并非传输线)中,所出现的阻抗值(Z)并不完全相同。数字系统当整条传输 线的 Z0 都能管理妥善,而控制在某一范围内(±10﹪或 ±5﹪)者,此品质良好的传输线,将可使得噪声减少而误动 作也可避免。 但当上述微带线中 Z0 的四种变量(w、t、h、 r)有任一项发生异常,例如图中的讯号线出现缺口 时,将使得原来的 Z0 突然上升(见上述公式中之 Z0 与 W 成反比的事实) ,而无法继续维持应有的稳定均匀(Conti nuous)时,则其讯号的能量必然会发生部分前进,而部分却反弹反射的缺失。如此将无法避免噪声及误动作了。下 图中的软管突然被山崎的儿子踩住,造成软管两端都出现异常,正好可说明上述特性阻抗匹配不良的问题。 4.3 阻抗匹配不良造成噪声 上述部分讯号能量的反弹, 将造成原来良好品质的方波讯号, 立即出现异常的变形 (即 发生高准位向上的 Overshoot,与低准位向下的 Undershoot,以及二者后续的 Ringing;详细内容另见 TPCA 会刊第 1 3 期“嵌入式电容器”之内文) 。此等高频噪声严重时还会引发误动作,而且当时脉速度愈快时噪声愈多也愈容易出错。 五. 特性阻抗的测试 5.1 采 TDR 的量测 由上述可知整体传输线中的特性阻抗值, 不但须保持均匀性, 而且还要使其数值落在设计者的要求的公差范围内。 其一般性的量测方法,就是使用“时域反射仪” Time Domain Reflectometry;TDR ) ( 。此 TDR 可产生一种梯阶波(St ep Pulse 或 Step Wave) ,并使之送入待测的传输线中而成为入射波(Incident Wave) 。于是当其讯号线在线宽上发生 宽窄的变化时,则萤光幕上也会出现 Z0 欧姆值的上下起伏振荡。 5.2 低频无须量测 Z0,高速才会用到 TDR 当讯号方波的波长(λ 读音 Lambda)远超过板面线路之长度时,则无 需考虑到反射与阻抗控制等高速领域中的麻烦问题。例如早期 1989 年速度不快的 CPU,其时脉速率仅 10MHz 而已, 当然不会发生各种讯号传输的复杂问题。然而,目前的 Pentium Ⅳ其内频却已高达 1.7GHz 自然就会问题丛生,相较 当年之巨大差异,岂仅是霄壤云泥而已!由波动公式可知上述当年 10MHz 方波之波长为: 但当 DRAM 芯片组的时脉速率已跃升到 800MHz,其方波之波长亦将缩短到 37.5cm;而 P-4 CPU 之速度更高 达 1.7GHz 其波长更短到 17.6cm,则其 PCB 母板上两者之间传输的外频,也将加速到 400MHz 与波长 75cm 之境界。 可知此等封装载板(Substrate)中的线长,甚至母板上的的线长等,均已逼近到了讯号的波长,当然就必须要重视传 输线效应,也必须要用到 TDR 的测量了。 5.3 TDR 由来已久 利用时域反射仪量测传输线的特性阻抗(Z0)值,此举并非新兴事物。早年即曾用以监视海底电缆(Submari ne Cable)的安全,随时注意其是否发生传输品质上的“不连续(Disconnection)的问题。目前才逐渐使用于高速计算 机领域与高频通讯范畴中。5.4 CPU 载板的 TDR 测试 主动组件之封装(Packaging)技术近年来不断全面翻新加速进步,70 年代的 C-DIP 与 P-DIP 双排脚的插孔焊装 (PTH) ,目前几已绝迹。80 年金属脚架(Lead Frame)的 QFP(四边伸脚)或 PLCC(四边勾脚)者,亦渐从 HDI 板类或手执机种中迅速减少。代之而起的是有机板材的底面格列(Area Array)球脚式的 BGA 或 CSP,或无脚的 L GA。甚至连芯片(Chip)对载板(Substract)的彼此互连(Interconnection) ,也从打金线(Wire Bond)进步到路径 更短更直接的“覆晶” Flip Chip; FC)技术,整体电子工业冲锋之快几乎已到了瞬息万变! (

在 CCD 摄影镜头监视平台的 XY 位移,及 Laser 高低感知器督察 Z 方向的落差落点,此等双重精确定位与 找点,再加上可旋转式接触式测针之协同合作下,得以避免再使用传统缆线、连接器、与开关等中介的麻烦,大幅减 少 TDR 量测的误差。如此已使得“1109 HiTESTER”在封装载板上对 Z0 的量测,远比其它方法更为精确。 实际上其测头组合,是采用一种四方向的探针组(每个方向分别又有 1 个 Signal 及 2 个 Gnd) 。在 CCD 一面监 视一面进行量测下,其数据当然就会更为准确。且温度变化所带来的任何误差,也可在标准值陶瓷卡板的自动校正下 减到最低。
监控系统施工中应注意的问题

.室外安装严禁摄像机瞄准太阳或光源较强的发光物体.附则会造成图象模糊或产生光晕.二.不要让摄像机淋雨或在潮 湿的地方使用.三.不要在超出温度、湿度或电源规格的状态下使用摄像机。四.连接方式:除(ac220v)1)直流 12v 的电源 极性搞清楚后连接.2)该摄像机与电源线之间最大电缆长度计算公式:视频电缆:a:采用 75 欧同轴电缆 b:摄像机与监视 器间同电缆的长度由于电缆质量因制造商而异,如果采用最大长度则请在进行最后安装以前先验明视频质量.c:接线时 注意事项:1)不要把同电缆扭变成半径小于电缆直径 10 倍的曲线.2)不要使用卡钉电缆即使圆钉也不要使用,否则会引 起误差.3)不要积压或加紧电缆,否则会使电缆的阻抗改变而降低图像质量对于产生图像干扰的判断,请参看下表: 干扰 现象随机信噪比-- 图像上有“雪花”单项干扰-- 图像中纵、斜、人字形或波浪状条纹,即“网 纹”电源干扰--图像中上下移动的黑白间置的水平横条,即“黑白滚道”脉冲干扰--图像中不规则的闪烁、黑白麻 点或“跳动”如果图像有上表所述现象,应找到原因,采取措施避免或补偿。


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