第五節(jié)1 監(jiān)視器原理及應(yīng)用

第五節(jié)監(jiān)視器原理及應(yīng)用監(jiān)視器的選用、安裝、調(diào)試學(xué)習(xí)目標(biāo) 知道常用監(jiān)視器的種類，了解監(jiān)視器的工作原理，會(huì)使用監(jiān)視器。任務(wù)引入 視頻監(jiān)視器是視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)的中心室設(shè)備，是完成圖像顯示功能的設(shè)備，對(duì)圖像質(zhì)量有很大的影響。圖像顯示在目視解釋系統(tǒng)中是圖像系統(tǒng)的最后環(huán)節(jié)。對(duì)圖像質(zhì)量有很大的影響。

圖像顯示與圖像生成是完全相反的過(guò)程，技術(shù)上是相對(duì)（掃描、同步）、相逆（解碼、電/光轉(zhuǎn)換）。圖像顯示技術(shù)在一段時(shí)期內(nèi)相當(dāng)經(jīng)典，顯像管占主導(dǎo)地位。近年來(lái)平板顯示和投影發(fā)展很快，顯示設(shè)備逐漸像素化。專用監(jiān)視器與普通電視機(jī)的目標(biāo)不同、應(yīng)用方向不同，但電視機(jī)的價(jià)格、可靠性是有優(yōu)勢(shì)的，能滿足大多數(shù)應(yīng)用。利用CRT顯示數(shù)字視頻信息應(yīng)用很多，VGA是基本的顯示格式。顯像管的工作原理基本反映圖像顯示的基本環(huán)節(jié)：圖像掃描、同步、電/光轉(zhuǎn)換、時(shí)間信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭臻g信號(hào)（利用人眼特性）。

顯像管（黑白）、由電子槍、電子偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、熒光屏、和玻璃殼體組成：

電子槍、發(fā)射電子并使其加速、聚焦形成細(xì)小的電子束。準(zhǔn)確地打在熒光屏上。電子槍的陽(yáng)極（十幾千V高壓）使電子加速，獲得足夠的能量轟擊熒光屏，使其發(fā)光。顯像管的結(jié)構(gòu)一、監(jiān)視器的結(jié)構(gòu)及工作原理電子槍陰極控制柵極（調(diào)制極）加速極（第一陽(yáng)極）聚焦極（第三陽(yáng)極）高壓陽(yáng)極（第二、第四陽(yáng)極）電子槍作用如同一組光學(xué)透鏡對(duì)光線的作用，因此，又稱電子光學(xué)系統(tǒng)。陰極在燈絲的加熱下發(fā)射電子，由聚焦電極控制并調(diào)整焦點(diǎn)，陽(yáng)極由陽(yáng)極園筒和殼體內(nèi)壁的石墨導(dǎo)電層組成。

熒光屏、由面板玻璃內(nèi)壁的熒光膜構(gòu)成，它受電子束轟擊而發(fā)光，發(fā)光強(qiáng)度與電子束能量成正比。主要材料是硫化鋅與硫化鎘的混合物。熒光膜背面還有一層出10μ的鋁膜，以提高亮度并防止離子對(duì)熒光屏的轟擊。偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、位于顯像管的外部，是偏轉(zhuǎn)（掃描）電路的一部份，但與顯像管的結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)。作用是改變電子束的運(yùn)動(dòng)方向，形成矩形掃描光柵。

玻璃殼體、顯像管是真空器件，殼體是重要部份。電子槍、熒光膜均置于其中。

偏轉(zhuǎn)線圈行偏轉(zhuǎn)線圈場(chǎng)偏轉(zhuǎn)線圈電磁偏轉(zhuǎn)的原理電子束偏轉(zhuǎn)過(guò)程對(duì)偏轉(zhuǎn)線圈的主要要求偏轉(zhuǎn)效率高光柵幾何失真小電子束偏轉(zhuǎn)角度與陽(yáng)極電壓的高低有關(guān)光柵中心與熒光屏中心應(yīng)重合監(jiān)視器（黑白）的電路：

監(jiān)視器主要由視頻通道電路、同步與掃描電路和顯像管電路組成。

視頻通道電路、把輸入監(jiān)視器的1VP-P

左右的視頻信號(hào)無(wú)失真地放大，使之能夠送到顯像管的調(diào)制電極（陰或柵）去調(diào)制電子束。

監(jiān)視器

視頻通道電路的基本要求：

足夠的增益、根據(jù)調(diào)制方式不同，一般要34~46db的增益。

足夠的帶寬、為顯示高分辨的圖像，一般要求有10M以下的帶寬。而且幅頻特性要平坦，以保證良好的相頻特性。

良好的線性、攝像機(jī)已有

校正，監(jiān)視器視頻通道要求有良好的線性。

視頻通道還可具有DC恢復(fù)和頻率補(bǔ)償特性。

視頻通道由輸入級(jí)、中間放大級(jí)和輸出放大級(jí)組成。輸入級(jí)沒(méi)有增益、主要是阻抗匹配；中間放大提供主要的增益，要的良好的線性頻率特性；輸出級(jí)是按調(diào)制要求輸出幅度、極性適合的調(diào)制電壓。

彩色監(jiān)視器

彩色監(jiān)視器、顯示彩色視頻信息，應(yīng)用最為廣泛，與黑白監(jiān)視器兼容。彩色顯像管是彩色監(jiān)視器的核心器件，與黑白顯像管差別很大。不僅要完成電/光轉(zhuǎn)換，還要完成三個(gè)色分量信號(hào)的混合。這就是說(shuō)相加混色是在顯像管的熒光屏上進(jìn)行，由人的眼睛實(shí)現(xiàn)的。因此、結(jié)構(gòu)與黑白顯像管差別很大，有些概念也不同，最突出的是蔭罩，彩色顯像管也稱蔭罩管。

彩色監(jiān)視器彩色顯示管、由電子槍、熒光屏、蔭罩、玻殼、管外組件組成；

電子槍、要產(chǎn)生三條電子束（對(duì)應(yīng)三個(gè)色分量），可以由一個(gè)電子槍來(lái)產(chǎn)生，也可以由三個(gè)電子槍來(lái)產(chǎn)生。由此對(duì)顯像管分類（單槍三束、三槍三束，品字三束、一字三束）。電子槍要對(duì)三個(gè)電子束聚焦、加速、賦于能量。

熒光屏、涂有三種熒光粉，分別發(fā)出三個(gè)基色的光。不是均勻的涂布，而是點(diǎn)狀且，每三點(diǎn)一組。一組中每一點(diǎn)將分別受不同電子束的轟擊，產(chǎn)生不同色彩的光。

蔭罩、基本功能是選色，如何保證每個(gè)電子束能夠準(zhǔn)確的打到相應(yīng)的熒光點(diǎn)上，蔭罩起了主要的作用。蔭罩的結(jié)構(gòu)要與電子槍相適應(yīng)，不同的型式，也是管子分類的依據(jù)。

彩色監(jiān)視器

彩色監(jiān)視器電路：彩色監(jiān)視器首先要將輸入的復(fù)合電視信號(hào)分解為亮度信號(hào)Y和兩個(gè)色差信號(hào)R-Y、B-Y，然后由矩陣電路形成R、G、B信號(hào)，再去分別調(diào)制三個(gè)電子束，因此、視頻通道電路要比黑白監(jiān)視器復(fù)雜的多，同步和掃描電路基本相同。所以主要介紹前者。

彩色監(jiān)視器解碼器、彩色視頻通道的核心。不同制式的彩電，解碼器不同，下面是PAL解碼電路。

常用的延遲線型、包括亮、色分離、副載波恢復(fù)、色度信號(hào)分離、色度信號(hào)同步解調(diào)幾個(gè)部分。

彩色監(jiān)視器亮、色分離、通過(guò)濾波器來(lái)完成，高質(zhì)量的的機(jī)型采用梳狀濾波器來(lái)分離亮、色信號(hào)。梳狀濾波器是橫向?yàn)V波，電路如下：由一個(gè)行延遲線和加/減法器組成。分離的U、V信號(hào)是平衡調(diào)幅信號(hào)，要采用同步解調(diào)方式。解調(diào)后通過(guò)矩陣即可產(chǎn)生R、G、B信號(hào)。這就是解碼器的工作原理。

同步解調(diào)要有副載波信號(hào)作為相位基準(zhǔn)，且必須與輸入視頻信號(hào)的副載波相位一致。副載波恢復(fù)電路完成該功能，因采用鎖相方式實(shí)現(xiàn)副載波振蕩輸出與色同步信號(hào)鎖相，故稱APC電路。二、監(jiān)視器的主要技術(shù)指標(biāo)監(jiān)視器客觀測(cè)試指標(biāo)：

水平分辨、沿水平方向分辨圖像細(xì)節(jié)的能力。主要與視頻通道的帶寬有關(guān)（1M=80TVL）。

亮度鑒別等級(jí)、從最黑到最白之間能夠區(qū)分的亮度等級(jí)。兩者與攝像機(jī)的同樣指標(biāo)定義相同，測(cè)試時(shí)要用高指標(biāo)的測(cè)量低指標(biāo)的。

光柵的幾何失真、圖像的幾何失真（空間位置的失真）主要由掃描系統(tǒng)的缺陷所致，與熒光屏非平面也有關(guān)系。（像素化、平面顯示沒(méi)有這個(gè)失真）。輸入標(biāo)準(zhǔn)格子信號(hào)，測(cè)量直線、寬度、矩形的偏差、變形來(lái)評(píng)價(jià)。同步范圍、保持圖像穩(wěn)定的同步頻率范圍。是監(jiān)視器的重要指標(biāo)。

彩色還原性、用主觀評(píng)價(jià)方法，觀察標(biāo)準(zhǔn)彩條信號(hào)的顯示效果。三、監(jiān)視器電路結(jié)構(gòu)同步分離電路場(chǎng)掃描電路行掃描電路亮/色分離電路PAL制彩色解碼器四、監(jiān)視器的分類精密型標(biāo)準(zhǔn)型收監(jiān)兩用型五、液晶監(jiān)視器LCD由兩塊玻璃板構(gòu)成，厚約1mm，其間由包含有液晶(LC)材料的5μm均勻間隔隔開(kāi)。液晶材料本身并不發(fā)光，所以在顯示屏兩邊都設(shè)有作為光源的燈管，而在液晶顯示屏背面有一塊背光板（或稱勻光板）和反光膜，背光板是由熒光物質(zhì)組成的可以發(fā)射光線，其作用主要是提供均勻的背景光源。LCD的特點(diǎn)：LCD克服了CRT體積龐大、耗電和閃爍的缺點(diǎn)，但也同時(shí)帶來(lái)了造價(jià)過(guò)高、視角不廣以及彩色顯示不理想等問(wèn)題。LCD不存在聚焦問(wèn)題新型平板顯示設(shè)備各種平面顯示設(shè)備發(fā)展很快，大有取代CRT的趨勢(shì)。它們是像素化設(shè)備，易于與數(shù)字視頻接口，屏幕尺寸大、無(wú)幾何失真，觀看效果好，越來(lái)越普及。主要有：。

光線阻礙光線通過(guò)

平面顯示器

液晶顯示原理：由LCD后面一組日光燈管發(fā)光，經(jīng)一組菱鏡片與背光模塊，將光源均勻地傳送到前方依照所接收的圖像信號(hào)，液晶層內(nèi)的液晶分子會(huì)作相對(duì)應(yīng)的排列，決定光線通過(guò)（偏振）或阻隔，因此形成圖像。平面顯示器

LCD主要有以下兩種方式：被動(dòng)矩陣式（超轉(zhuǎn)距顯示），簡(jiǎn)單地說(shuō)：被動(dòng)式在初始狀態(tài)（液晶體排列）可讓背光順利通過(guò)，當(dāng)有電壓作用時(shí)，液晶體就會(huì)產(chǎn)生扭曲變形，將背光線做了一定程度的改變。形成圖像（電子表或手機(jī)等）。

主動(dòng)矩陣式（TFT-LCD），主動(dòng)式的顯像方式有所不同，在光源及偏光板的位置及方向有所改變，且使用FET場(chǎng)效電晶體及公共電極，使液晶體保持一定的電位狀態(tài)，直到下一次的電壓改變。

LCD顯示器的不足：主要是響應(yīng)時(shí)間，是指像素由亮轉(zhuǎn)暗再由暗轉(zhuǎn)亮所需的時(shí)間。一般LCD需要25ms以上，對(duì)高速率圖像的顯示會(huì)有出現(xiàn)拖尾。再一個(gè)就是視角（可視角度）較小，一般LCD視角為60度左右，而其它平面顯示器可達(dá)180度。

五、等離子顯示器等離子顯示器是一種利用氣體放電的顯示裝置，這種屏幕采用了等離子管作為發(fā)光元件。大量的等離子管排列在一起構(gòu)成屏幕。在等離子管電極間加上高壓后，封在兩層玻璃之間的等離子管小室中的氣體會(huì)產(chǎn)生紫外光，從而激勵(lì)平板顯示器上的紅綠藍(lán)三基色熒光粉發(fā)出可見(jiàn)光。

PDP等離子顯示器的特點(diǎn)：亮度、高對(duì)比度純平面圖像無(wú)扭曲超薄設(shè)計(jì)、超寬視角具有齊全的輸入接口，可接駁市面上幾乎所有的信號(hào)源具有良好的防電磁干擾功能環(huán)保無(wú)輻射散熱性能好，無(wú)噪音困擾

平面顯示器背投影技術(shù)、投影機(jī)利用反射原理將影像放大投影到電視屏幕上。背投影技術(shù)從以往CRT三槍背投影，演進(jìn)到目前三種數(shù)字投影方式：

DLP(DigitalLightProcessing)數(shù)字光源處理器；

LCOS(LiquidCrystalOnSilicon)硅液晶顯示面板，硅芯片加上液晶的技術(shù)；

LCD為高溫多晶硅的制造技術(shù)。

DLP投影機(jī)的概念，新的投影技術(shù)，打破了液晶投影的壟斷局面，DLP技術(shù)的核心就是用DMD數(shù)字微鏡裝置來(lái)替代投影機(jī)中普通的成像器件。DMD（DigitalMicromirrorDevice）數(shù)字微鏡裝置（TI專門生產(chǎn)）。比較液晶：液晶投影顯示器(LiquidCrystalDisplay,LC