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CCTV 安防监控培训资料
针对名词做解释：
CCTV 即 Closed Circuit Television 的缩写，是闭路电视系统的意思。其利用电学
原理，透过光学镜头所摄取的影像光能，经由摄影机内的芯片(CCD)或摄像管
(tube)转变为电能，再经由电缆线及一些用途不同的辅助器材传送到监视器上，
使电能回复光能呈现在屏幕上
1. 基础名词解释
垂直同步、彩色视频复合信号同步、外同步、直流线锁定和完全同步是摄像机
之间不同的同步方法。
完全同步全体锁定是两部用于精密的应用如广播摄影棚摄像机之间完全同步
最好的方法。它将同步：水平，垂直，偶数/奇数区域，色彩触发频率和阶段。
垂直同步是最简单的方法来同步两部摄像机，通过垂直驱动频率来保证视频能
够采用老式的切换期或者四分割机器，在同一个监视器上显示几个影像源。垂直
驱动信号通常由重复频率 20/ 毫秒（50/60 赫兹）和脉冲 1~3 毫秒宽度的脉冲
组成。
彩色视频复合信号同步彩色视频复合信号代表视频和彩色触发信号，意味着摄
像机能和外部的复合彩色视频信号同步。然而尽管称作彩色视频复合信号同步，
实际上只进行水平同步和垂直同步，而没有色彩触发同步。
外同步非常类似于彩色视频复合信号同步。一个摄像机能够同步于另一个摄像
机的视频信号，一个外同步摄像机能使用输入的彩色视频复合信号，提取水平和
垂直同步信号来做同步。
直流线锁定是一种古老的技术，利用直流 50/60 赫兹电源线电流来同步摄像机。
因为直流 24 伏电源广泛使用于多数建筑物防火警报系统，由于非常容易获得。
由于老型号的切换器和分割系统没有数字记忆功能，要保持稳定的影像，摄像机
之间的同步非常必要，直流线锁定就是摄像机同步于交流 50/60 赫兹，彩色信道
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之间时间的关联和水平/垂直信号没有约束会导致糟糕的色彩转换（色彩阶段设
计），因此所有使用交流线锁定的用户不可避免地失去很好的色彩转换。幸运的
是，现在的分割器和 16 通道复合处理器以及硬盘录象机都有内部记忆体来克服
这个问题，不再需要同步信号，因此交流线锁定可能若干年后会被淘汰掉。
无色滚动 数字讯号处理器视频摄像机使用在荧光灯下时，只能产生严重色滚动
的影像。影像会从白色转变成蓝色、粉红色再回到白色，如此循环。这是因为交
流电源运行在 50/60 赫兹所引起的问题。白热灯泡能提供稳定的光线，而日光灯
的光线由于交流电的强度和色彩以 的速度在变换而波动。传统摄像机计算
出白平衡需要 100~150ms（~） ，比交流电慢了 ，因此永远不能赶
上。对当前影像通过 8 次循环周期才能清楚地产生色滚动。
背光补偿能提供在非常强的背景光线前面目标的理想的曝光，无论主要的目标移
到中间、上下左右或者荧幕的任一位置。一个不具有超强动态特色的普通摄像机
只有如 1/60 秒的快门速度和 的光圈的选择，然而一个主要目标后面的非常
亮的背景或一个点光源是不可避免的，摄像机将取得所有近来光线的平均值并决
定曝光的等级，这并不是一个好的方法，因为当快门速度增加的时候，光圈会被
关闭导致主要目标变得太黑而不被看见。为了克服这个问题，一种称为背光补偿
的方法通过加权的区域理论被广泛使用在多数摄像机上。影像首先被分割成 7 块
或 6 个区域（两个区域是重复的），每个区域都可以独立加权计算曝光等级，例
如中间部分就可以加到其余区块的 9 倍，因此一个在画面中间位置的目标可以被
看得非常清晰，因为曝光主要是参照中间区域的光线等级进行计算。然而有一个
非常大的缺陷，如果主要目标从中闲移动到画面的上下左右位置，目标会变得非
常黑，因为现在它不被区别开来已经不被加权。
F 表示镜头的孔径，F 停止 2:1 和 毫米表示镜头的焦距是 毫米。
镜头 和 ~4 采用非常经济的形式，应此价格较低，广泛应用于单板摄像
机， 的镜头的孔径能收集人眼一半的光线， 毫米的镜头在 1/4 英寸 CCD
上有 60 度的视角，在 1/3 英寸 CCD 上有 90 度视角，非常接近于人眼的视角。
人眼的两只眼睛能包含更大的视角，从人到人一般有 150 到 180 的角度，但是请
记住，F 停止和 f 焦距只是一个镜头的基本参数，并不代表质量。
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超宽动态是在非常强烈的对比下让摄像机看到影像的特色。宽动态摄像机比传统
只具有 3:1 动态范围的摄像机超出了几十倍。自然光线排列成从 120,000Lux 到
星光夜里的 。当摄像机从室内看窗户外面，室内照度为 100Lux，而
外面风景的照度可能是 10,000Lux，对比就是 10,000/100=100:1。这个对比人眼
能很容易地看到，因为人眼能处理 1000:1 的对比度，然而传统的闭路监控摄像
机处理它会有很大的问题，传统摄像机只有 3:1 的对比性能，它只能选择使用
1/60 秒的电子快门来取得室内目标的正确曝光，但是室外的影像会被清除掉（全
白）；或者换种方法摄像机选择 1/6000 秒取得室外影像完美的曝光，但是室内
的影像会被清除（全黑）。
峰值感应模式是用通过影像亮点代替整个影像的平均值来决定曝光指数，使用规
则系统的用户能应对最苛刻的要求，如在黑夜抓取一个白点的影像，而且还要看
到这个小亮白点的细节和色彩。
CMOS 全称为 Complementary Metal-Oxide Semiconductor，中文翻译为互补性氧
化金属半导体。CMOS 的制造技术和一般计算机芯片没什么差别，主要是利用硅
和锗这两种元素所做成的半导体，使其在 CMOS 上共存着带 N（带–电） 和 P
（带+电）级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解
读成影像。
CCD 全称为 Charge Coupled Device，中文翻译为电荷藕合器件。它使用一种高
感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，然后通过模数转换器芯片将电
信号转换成数字信号，数字信号经过压缩处理经 USB 接口传到电脑上就形成所
采集的图像。
景深的概念：当某一物体聚焦清晰时，从该物体前面的某一段距离到其后面的某
一段距离内的所有景物也都当清晰的。焦点相当清晰的这段从前到后的距离就叫
做景深。景深分为前景深和后景深，后景深大于前景深。景深越深，那么离焦点
远的景物也能够清晰，而景深浅，离焦点远的景物就模糊。
焦距是一个任何的光学仪器都有的不折不扣的光学参数。从光学原理来讲焦距就
是从焦点到透镜中心的距离。对于镜头来说，焦距有着非常重要的意义。焦距长
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短与成像大小成正比，焦距越长成像越大，焦距越短成像越小。镜头焦距长短与
视角大小成反比，焦距越长视角越小，焦距越短视角越大。焦距长短与景深成反
比，焦距越长景深越小，焦距越短景深越大。焦距长短与透视感的强弱成反比，
焦距越长透视感越弱，焦距越短透视感越强。焦距长短与反差成反比，焦距越长
反差越小，焦距越短反差越大。对焦距离越远景深越深，对焦距离越近景深越浅。
因此在拍摄远景时应该选择较大对焦距离的镜头，而在拍摄近景时则应该使用较
小对焦距离的产品。镜头对焦距离是用 cm（厘米）表示的，可谓一目了然。
切换器有手动切换、自动切换两种工作方式，手动方式是想看哪一路就把开关拨
到哪一路；自动方式是让预设的视频按顺序延时切换，切换时间通过一个旋钮可
以调节，一般在 1 秒到 35 秒之间。如果不要求时时刻刻监控，可以在监控室增
设一台切换器，把摄像机输出信号接到切换器的输入端，切换器的输出端接监视
器，切换器的输入端分为 2、4、 6、8、12、16 路，输出端分为单路和双路，而
且还可以同步切换音频（视型号而定）。
视频服务器是一种对视音频数据进行压缩、存储及处理的专用计算机设备，它在
视频监控、网络教学、Ip 视频会议、广告插播及视频节目点播等方面都有广泛的
应用。视频服务器采用 M—JPEG、、、MPEG—2、MPEG—4 等压
缩格式，在符合技术指标的情况下对视频数据进行压缩编码，以满足存储和传输
的要求。具有多通道输入输出、多种视音频格式接口。可配备 SCSI、FC 等网络
接口进行组网，实现视音频数据的传输和共享。它由视音频压缩编码器、大容量
存储设备、输入/输出通道、网络接口、视音频接口、RS422 串行接口、协议接
口、软件接口、视音频交叉点矩阵等构成，同时，提供外锁相和视频处理功能。
网络摄像机是一种结合传统摄像机与网络技术所产生的新一代摄像机，它可以将
影像通过网络传至有网络连接端口的另一端，且远端的浏览者不需用任何专业软
件，只要标准的网络浏览器（如“Microsoft IE 或 Netscape）即可监视其影像。网
络摄像机内置一个嵌入式芯片，采用嵌入式实时操作系统。摄像机传送来的视频
信号数字化后由高效压缩芯片压缩，通过网络总线传送到 Web 服务器。网络上
用户可以直接用浏览器观看 Web 服务器上的摄像机图像，授权用户还可以控制
摄像机云台镜头的动作或对系统配置进行操作。
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动态侦测整个监控画面被分成多个小区域，用户可以任意选择区其中的区域，并
且可以对选中的监控区域进行 1-20 级的敏感度设置。 这样当有东西移动时将被
摄像机服务器检测到，同时进行录像。
通讯接口在安防监控系统中的通讯接口主要是对视频、音频的输入输出来说的。
所以通讯接口一般有以下几种：RS-232、RS-485、通用网络接口，可支持
PSTN、ISDN 以及 LAN 各种联网环境、具有 超高速数据接口，连接计
算机对重要图像资料进行备份、可选配具有逐行扫描 VGA 输出接口等。
监视器是监控系统的标准输出，有了监视器我们才能观看前端送过来的图像。监
视器分彩色、黑白两种，尺寸有 9、10、12、14、15、17、21 英寸等，常用的
是 14 英寸。 监视器也有分辨率，同摄像机一样用线数表示，实际使用时一般要
求监视器线数要与摄像机匹配。 另外，有些监视器还有音频输入、S-video 输入、
RGB 分量输入等，除了音频输入监控系统用到外，其余功能大部分用于图像处
理工作，在此不作介绍。
视频放大器当视频传输距离比较远时，最好采用线径较粗的视频线，同时可以在
线路内增加视频放大器增强信号强度达到远距离传输目的。视频放大器可以增强
视频的亮度、色度和同步信号，但线路内干扰信号也会被放大。另外，回路中不
能串接太多视频放大器，否则会出现饱和现象，导致图像失真。
云台就是两个交流电组成的安装平台，可以水平和垂直的运动。按使用环境分为
室内型和室外型，主要区别是室外型密封性能好，防水、防尘，负载大。装方式
分为侧装和吊装，就是把云台是安装在天花板上还是安装在墙壁上。外形分为普
通型和球型，球型云台是把云台安置在一个半球形、球形防护罩中，除了防止灰
尘干扰图像外，还隐蔽、美观、快速。
嵌入式系统是指操作系统和功能软件集成于计算机硬件系统之中。简单的说就是
系统的应用软件与系统的硬件一体化，类似与 BIOS 的工作方式。具有软件代码
小，高度自动化，响应速度快等特点。特别适合于要求实时的和多任务的体系。
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全双工：同一时刻既可发又可收。全双工要求：收与发各有单独的信道、可用于
实现两个站之间通讯及星型网、环网、不可用于总线网。
半双工：同一时刻不可能既发又收，收发是时分的。半双工要求：收发可共用同
一信道，可用于各种拓扑结构的局域 网络最常用于总线网、半双工数据速率理
论上是全双工的一半。
方向幕帘红外探测器一般是采用双向脉冲记数的工作方式，即 A 方向到 B 方向
报警，B 方向到 A 方向不报警。具有入侵方向识别能力，用户从内到外进入警
戒区，不会触发报警，在一定时间内返回不会引发报警，只有非法入侵者从外界
侵入才会触发报警，极大的方便了用户在设防的警戒区域内活动，同时又不触发
报警系统。
自动高速跟踪快球是集光学、电子、机械、信息处理和网络于一体，由摄像头、
动力传动、运动控制装置，基于高速并行处理的图像分析、识别、压缩和通信等
部分组成。具有视频摄像、位置控制、方位和镜头预置、运动目标检测、识别和
跟踪、火焰及烟雾检测报警等功能。当运动目标进入球形摄像机的视场范围内，
利用高速 DSP 芯片在前一帧图像和现在的图像进行差分计算，当达到某个特定
数值，判定一帧中的某个特定部分为移动物体，然后球机自发出指令给球机云台，
如此循环往复，从而控制球形摄像机实现对运动物体的连续跟踪而不需要人的操
作，也不需要计算机系统的支持。 线锁定同步（LINE LOCK）是一种利用交流
电源来锁定摄像机场同步脉冲的一种同步方式。当图像出现因交流电源造成的网
波干扰时，将此开关拨到线锁定同步（LL）的位置，就可消除交流电源的干扰。
自动增益控制摄像机输出的视频信号必须达到电视传输规定的标准电平，即,为
了能在不同的景物照度条件下都能输出的标准视频信号，必须使放大器的增益能
够在较大的范围内进行调节。这种增益调节通常都是通过检测视频信号的平均电
平而自动完成的，实现此功能的电路称为自动增益控制电路，简称 AGC 电路。
具有 AGC 功能的摄像机，在低照度时的灵敏度会有所提高，但此时的噪点也会
比较明显。这是由于信号和噪声被同时放大的缘故。
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音源就是声音的源头，没有音源，用音响系统还原声音也就 无从谈起。音源有
两层含义，一是指记录声音的载体，只有先把声音记 录在某种载体上，才谈得
上用音响设备把载体上的声音还原出来，这些 载体是音响系统中声音的来源，
所以叫音源。音源的另一层含义，是指播放音源载体的设备。时间上连续、而且
幅度随时间连续变化的讯号称为模拟讯号（例如声波 就是模拟讯号，音响系统
中传输的电流、电压讯号也是模拟讯号），记 录和处理模拟讯号的音源就是模
拟音源，例如磁带/卡座、LP/LP 唱机。模拟音源记录和处理的讯号是声音（准
确地说应该是从声音转换而来的 电讯号）的本来面目，可以直接用传统的放大
器放大，处理起来方便直 接；数码音源记录、处理的都是 0 和 1 排列组合形成
的抽象二进制数据流 ，非常不直观。声波是模拟的，不能直接为数码音源使用，
必然通过转 换设备转为数字讯号，才能记录在数码音源载体上。播放时，数码
音源 设备读出的数据不能直接由传统的放大器放大，必须先转换为模拟讯号 才
行。可见，数码音源讯号处理过程要复杂得多。但数码音源优点很突 出：信噪
比和动态范围远胜模拟音源，讯号经多次复制和多个传输环节 后质量不下降，
这一点模拟音源无论如何也办不到。
AVS 是中国自主制定的音视频编码技术标准。AVS 工作组成立于 2002 年 6 月，
当年 8 月开始了第一次的工作会议。经过 7 次 AVS 正式工作会议和 3 次视频组
附加会议，经历一年半的时间，审议了 182 个提案，先后采纳了 41 项提案，2003
年 12 月 19 日 AVS 视频部分终于定稿。AVS-视频当中具有特征性的核心技术包
括：8x8 整数变换、量化、帧内预测、1/4 精度像素插值、特殊的帧间预测运动
补偿、二维熵编码、去块效应环内滤波等。目前的 AVS-视频技术可实现标准清
晰度（CCIR 601 或相当清晰度）、低清晰度（CIF、SIF）等不同格式视频的压
缩。
实时编解技术是指硬盘录像机能实时将采集的原始数据进行加工，转变成标准
的 MPEG－1 或 MPEG－2 格式的图像文件，直接存储到硬盘，中间不会出现数
据的积压和丢失；这主要是与电脑刻录相对比的，电脑刻录时，先将原始数据采
集好，然后再对数据进行加工转换成标准的 MPEG－1 或 MPEG－2 格式的图像
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文件。实时编解码技术要求整个系统的速度足够快，否则，则只能通过降低图像
的质量，降低数据量来达到要求。
超级 HAD 图像传感器内置应用"Super Hole Accumulation Diode(HAD)"电子画质
提升技术的 CCD 影像感应器，提高 CCD 的感应性能及加强数码信号处理功能，
有效地于拍摄影像时降噪及减低不必要的干扰，令画面更清晰明丽，色彩层次更
分明，对现场光源不足或拍摄夜景时效果尤其显着。
白平衡，即 White Balance。物体颜色会因投射光线颜色产生改变，在不同光线
的场合下拍摄出的图像会有不同的色温。例如以钨丝灯(电灯泡)照明的环境拍出
的照片可能偏黄，一般来说，CCD 没有办法像人眼一样会自动修正光线的改变。
所以通过白平衡的修正，它会按目前画像中图像特质，立即调整整个图像红绿蓝
三色的强度，以修正外部光线所造成的误差。有些摄像机除了设计自动白平衡或
特定色温白平衡功能外，也提供手动白平衡调整。
可变码流编解码技术是指编解码器可根据数据量的大小自动调节带宽，遇到图像
变化较快，颜色较丰富时分配的带宽大一些；图像变化较慢，颜色较不丰富时分
配的带宽小一些，这样在保证图像录制质量的同时最大限度地节省硬盘了空间。
固定码流编解码提供的带宽是固定的，不管数据量的大小，当图像颜色丰富，变
化较快时，往往带宽不够而降低录像的质量，看起来图像有点停顿或色彩变样；
而图像数据量不大时，提供的带宽有多于，浪费存储空间。
像素是衡量摄像头的一个重要指标之一，一些产品都会在包装盒标着 30 万像素
或 35 万像素。一般来说，像素较高的产品其图像的品质越好。但另一方面也并
不是像素越高越好，对于同一个画面，像素越高的产品它的解析图像的能力越强，
为了获得高分辨率的图像或画面，它记录的数据量也必然大得多，对于存储设备
的要求也就高得多，因而在选择时应注意相关的存储设备。
门禁系统是一种全新的出入管理方式：允许具有权限的人进入指定的区域，同时
拒绝没有权限的人员。该系统的主角是安装在门侧的读卡器或密码键盘。它们将
读到的数据传送到本地控制器，根据事先编制的数据库，确认是否可以通行。
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1. 1. 1 摄像部分
摄像部分是电视监控系统的前沿部分，是整个系统的“眼睛”。它布置在被监
视场所的某一位置上，使其视场角能覆盖整个被监视的各个部位。有时，被监视
场所面积较大，为了节省摄像机所用的数量、简化传输系统及控制与显示系统，
在摄像机上加装电动的（可遥控的）可变焦距（变倍）镜头，使摄像机所能观察
的距离更远、更清楚；有时还把摄像机安装在电动云台上，通过控制台的控制，
可以使云台带动摄像机进行水平和垂直方向的转动，从而使摄像机能覆盖的角度、
面积更大。总之，摄像机就像整个系统的眼睛一样，把它监视的内容变为图像信
号，传送给控制中心的监视器上。由于摄像部分是系统的最前端，并且被监视场
所的情况是由它变成图像信号传送到控制中心的监视器上，所以从整个系统来讲，
摄像部分是系统的原始信号源。因此，摄像部分的好坏以及它产生的图像信号的
质量将影响着整个系统的质量。从系统噪声计算理论的角度来讲，影响系统噪声
的最大因素是系统中的第一级的输出（在这里即为摄像机的图像信号输出）信号
信噪比的情况。所以，认真选择和处理摄像部分是至关重要的。如果摄像机输出
的图像信号经过传输部分、控制部分之后到达监视器上，那么到达监视器上的图
像信号信噪比将下降，这是由于传输及控制部分的线路、放大器、切换器、等又
引入了噪声的缘故。
除了上述的有关讨论之外，对于摄像部分来说，在某些情况下，特别是在室
外应用的情况下，为了防尘、防雨、抗高低温、抗腐蚀等，对摄像机及其镜头还
应加装专门的防护罩，甚至对云台也要有相应的防护措施。
2. 1. 1 黑白 CCD 摄像机的主要参数
在电视监控系统中选择摄像机，一般要看几个主要的参数，即分辨率、最低
照度和信噪比等，另外还要考虑摄像机的附带功能及价格和今后服务等因素。以
下对摄像机的几个主要参数作一介绍。
A、 CCD 尺寸及像素数
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CCD 尺寸指的是 CCD 图像传感器感光面的对角线尺寸，早期的 CCD 尺寸
比较大，为 lin、2/3in 和 1/2in 等几种，因而近年来用于电视监控摄像机的 CCD
尺寸以 1/3in 为主流。
像素数指的是摄像机 CCD 传感器的最大像素数，有些给出了水平及垂直方向的
像素数，如 500H*582V，有些则组出了前两者的乘积值，如 30 万像素。对于一
定尺寸的 CCD 芯片，像素数越多则意味着每一像素单元的面积越小，因而由该
芯片构成的摄像机的分辨率也就越高。例如，在电视监控摄像机中使用的 CCD
传感器的像素有的已达到 48 万像素。
B、分辨率
分辨率是衡量摄像机优劣的一个重要参数，它指的是当摄像机摄取等间隔排
列的黑白相间条纹时，在监视器（应比摄像机的分辨率高）上能够看到的最多线
数。当超过这一线数时，屏幕上就只能看到灰蒙蒙的一片而不能再辨出黑白相间
的线条。
工业监视用摄像机的分辨率通常在 380~460 线之间，广播级摄像机的分辨率则可
达到 700 线左右。
C、 低照度
低照度指的是当被摄景物的光亮度低到一定程度而使摄像机输出的视频信
号电平低到某一规定值时的景物光亮度值。测定此参数时，还应特别注明镜头的
最大相对孔径。例如，使用 F1. 2 的镜头，当被景物的光亮度值低到 0. 04lx 时，
摄像机输出的视频信号幅值为最大幅值的 50%，即达到 350mV（标准视频信号
最大幅起来 700mV），则称此摄像机的最低照度为 0. 04lx/F1. 2。被摄景物的光
亮度值再低，摄像要输出的视频信号的幅值就达不到 350mV 了，反映在监视器
的屏幕上，将是一屏很难分辨出层次的、灰暗的图像。
参考环境照度：
夏日阳光下 100000Lux 阴天室外 10000Lux
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电视台演播室 1000Lux 距 60W 台灯 60cm 桌面 300Lux
室内日光灯 100Lux 黄昏室内 10Lux
20cm 处烛光 10-15Lux 夜间路灯
何谓照度？照度（LUX）数值达到多少为低照度？多少数值能适应摄取影像的周
围环境？
■ 最低被照体照度
在摄影机的可辨识范围内，被照体需要一定之明亮度，摄影机才可输出被照
体之影像，此明亮度称之为＜最低被照体照度＞。各型号摄影机可摄得影像所需
之明亮度皆不相同，因此明亮度即成为摄影机感度之标准。
＜最低被照体照度＞会随着镜头之 F 值(最大口径比)、光源之色温、被照体之反
射率、增益的最大值等条件不同而改变。
镜头之 F 值（最大口径比） 将镜头之明亮度数值化
光源之色温 人类肉眼不可辨识光源之色温数值化
被照体之反射率 被照体入射光线和反射光线之比率
增益的最大值 摄影机感度之最大值
■ 镜头之明亮度（F 值）
F 值即指镜头之明亮度。镜头规格中所显示＜最大口径比 1:＞之＜＞即
为 F 值。F 值越小表示镜头之明亮度越高。F 值每缩小一级距，明亮度即增加两
倍。镜头之射入光量与光束之断面积[镜头的有效口径[D]的平方]成比例，因此影
像明亮度为 F 值平方之反比。由此推算，F 值每缩小一级距，明亮度即增加两倍。
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■ 最低被照体照度之换算方式
摄影机规格记载之最低被照体照度，是使用 镜头所测定之值。实际使用
时，根据所组合镜头之 F 值不同，最低被照体照度也有所不同。
在 C-CC350 摄影机
＜最低被照体照度：3Lx(50IRE)()＞上加装 CT-0312G()之镜头时，其换
算之最低被照体照度为：
(3Lx)×(×)/(×)＝
使用比 明亮度更高之镜头（非球面镜头等），最低被照体照度也随之下降，
即使是昏暗的物体，摄影机也可清楚地输出被照体之影像。
照度是反映光照强度的一种单位，其物理意义是照射到单位面积上的光通量，
照度的单位是每平方米的流明（Lm）数，也叫做勒克斯（Lux）： 1Lux=1Lm/
平方米上式中，Lm 是光通量的单位，其定义是纯铂在熔化温度（约 1770℃）时，
其 1/60 平方米的表面面积于 1 球面度的立体角内所辐射的光量。
为了对照度的量有一个感性的认识，下面举一例进行计算，一只 100W 的白炽
灯，其发出的总光通量约为 1200Lm，若假定该光通量均匀地分布在一半球面上，
则距该光源 1m 和 5m 处的光照度值可分别按下列步骤求得： 半径为 1m 的半球
面积为 2π×12= 平方米 距光源 1m 处的光照度值为： 1200Lm/ 平方米
=191Lux 同理、半径为 5m 的半球面积为:2π×52=157 平方米 距光源 5m 处的光
照度值为： 1200Lm/157 平方米=
可见，从点光源发出的光照度是遵守平方反比律的。
1LUX 大约等于 1 烛光在 1 米距离的照度，我们在摄像机参数规格中常见的最低
照度（），表示该摄像机只需在所标示的 LUX 数值
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下，即能获取清晰的影像画面，此数值越小越好，说明 CCD 的灵敏度越高。同
样条件下，黑白摄像机所需的照度远比尚须处理色彩浓度的彩色摄像机要低 10
倍。
一般情况：夏日阳光下为 100，000LUX；阴天室外为 10000LUX；室内日光
灯为 100LUX；距 60W 台灯 60CM 桌面为 300LUX；电视台演播室为 1000LUX；
黄昏室内为 10LUX；夜间路灯为 ；烛光（20CM 远处）10～15LUX。
D、信噪比及伽玛校正系数
信噪比也是摄像机的一个主要参数。其基本定义是信号对于噪声的比值乘以
20log，一般摄像机给出的信噪比值均是在 AGC（自动增益控制）关闭时的值，
因为当 AGC 接通时，会对小信号进行提升，使得噪声电平也相应提高。CCD 摄
像机的信噪比的典型值一般为 45~55dB。测量信噪比参数时，应使用视频杂波测
量仪直接连接于摄像机的视频输出端子上。
伽玛校正系数前面提到的 γ 值，其典型值为 γ=0. 45。现行摄像机大都采用了固
定的 γ 值。
2. 1. 2 黑白 CCD 摄像机的附带功能
除了上述介绍的基本参数外，各品牌的摄像机大都还有一些附带的功能，如
自动光圈接口、电子快门、自动增益控制、逆光补偿、线锁定同步及外同步等，
下面简要介绍一下。
A、电动光圈接口
目前在市场上见到的标准 CCD 摄像机大都带有驱动自动光圈镜头的接口，其
中有些只提供一种驱动方式（通常为视频驱动方式），也就是说，它只能配接 VD
型的自动光圈镜头，有些则可同时提供两种驱动方式（视频驱动和直流驱动）供
用户选择，因此，它可以配接任何自动光圈镜头。这里，视频驱动（Video
Driver，简称 VD）方式是指摄像机将视频信号电平输出到自动光圈镜头的内部，
再由其内部的驱动电路输出控制电压，使镜头光圈调整电动机转动；直流驱动
（DC Driver，简称 DD）方式则是指摄像机内部增加了镜头光圈电动机的驱动电
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路，可以直接输出直流控制电压到镜头内的光圈电动机并使其转动，因此，具有
直流驱动接口的摄像机的成本就稍许高一些（因为增加了一部分电路），但所选
配的自动光圈镜头则因其内部不含有驱动电路而体积稍小一些，价格也就低一些。
不同品牌及型号的摄像机所带自动光圈接口的位置及形式是不完全一样。一
般摄像机的自动光圈接口设置在机身的后面板上，但也有一些则设在机身的侧面。
图 2-1 示出几种不同形式的自动光圈的接口，其中阴式方四孔接口最为常见，但
不同摄像机对其各针脚的定义又不完全相同。一般视频驱动自动光圈接口使用 3
个针，即电源、视频、接地；而直流驱动自动光圈接口使用 4 个针，即阻尼正、
阻尼负、驱动正、驱动负。若同时具有两种光圈驱动方式，则具体将该接口定义
为 VD 还是 DD 驱动方式，须由另外的拨动开关来选择（如 JETCOM 公司的 JC
系列摄像机），也有的由摄像机盖板内视频处理板上不同的插座位置来选择，并
在出厂前设定一种方式（如 NATURE 的 NV-434CA 摄像机），还有的干脆在摄
像机机身侧面及后面板上直接设定两个不同的自动光圈接口（如 JVC 的
TX-S240E 摄像机）。
（1） （2） （3）
（1）阴式方四孔型（2）阴式圆四孔型（3）接线端子型
图 2-1 摄像机的自动光圈接口
B、电子快门
电子快门（Electronic Shutter）是比照照相机的机械快门功能提出一个术语，
它相当于控制 CCD 图像传感器的感光时间。由于 CCD 感光的实质是信号电荷
的积累，则感光时间越长，信号电荷的积累时间就越长，输出信号电流的幅值也
就越大。通过调整光生信号电荷的积累时间（即调整时钟脉冲的宽度），即可实
现控制 CCD 感光时间的功能。
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C、自动增益控制
摄像机输出的视频信号必须达到电视传输规定的标准电平，即。为了能在不
同的景物照度条件下都能输出的标准视频信号，必须使放大器的增益能够在较大
的范围内进行调节。这种增益调节通常都是通过检测视频信号的平均电平而自动
完成的，实现此功能的电路称为自动增益控制电路，简称 AGC 电路。具有 AGC
功能的摄像机，在低照度时的灵敏度会有所提高，但此时的噪点也会比较明显。
这是由于信号和噪声被同时放大的缘故。
D、背光补偿
背光补偿（Back – light Compensation）也称作逆光补偿或逆光补正，它可以
有效补偿摄像机在逆光环境下拍摄时画面主体黑暗的缺陷。
当引入背光补偿功能时，摄像机仅对整个视场的一个子区域（如从第 80 行 ~ 200
行的中心区域）进行检测，通过求此区域的平均信号电平来确定 AGC 电路的工
作点。由于子区域的平均电平很低，AGC 放大器会有较高的增益，使输出视频
信号的幅值提高，从而使监视器上的主体画面明朗。此时的背景画面会更加明亮，
但其与主体画面的主观亮度差会大大降低，整个视场的可视性得到改善。
E、 线锁定同步
线锁定同步（LINE LOCK）是一种利用交流电源来锁定摄像机场同步脉冲的
一种同步方式。当图像出现因交流电源造成的网波干扰时，将此开关拨到线锁定
同步（LL）的位置，就可消除交流电源的干扰。
2. 1. 3 摄像机的使用
摄像机的使用很简单，通常只要正确安装镜头、连通信号电缆，接通电源即
可工作。但在实际使用中，如果不能正确地安装镜头并调整摄像机及镜头的状态，
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则可能达不到预期使用效果。以下简要介绍摄像机的正确使用方法。
A、安装镜头
摄像机必须配接镜头才可使用，一般应根据应用现场的实际情况来选配合适
的镜头，如定焦镜头或变焦镜头、手动光圈镜头或自动光圈镜头、标准镜头或广
角镜头或长焦镜头等。另外还应注意镜头与摄像机的接口，是 C 型接口还是 CS
型接口（这一点要切记，否则用 C 型镜头直接往 CS 接口摄像机上旋入时极有可
能损坏摄像机的 CCD 芯片）。
安装镜头时，首先去掉摄像机及镜头的保护盖，然后将镜头轻轻旋入摄像机
的镜头接口并使之到位。对于自动光圈镜头，还应将镜头的控制线连接到摄像机
的自动光圈接口上，对于电动两可变镜头或三可变镜头，只要旋转镜头到位，则
暂时不需校正其平衡状态（只有在后焦聚调整完毕后才需要最后校正其平衡状
态）。
B、调整镜头光圈与对焦
关闭摄像机上电子快门及逆光补偿等开关，将摄像机对准欲监视的场景，调
整镜头的光圈与对焦环，使监视器上的图像最佳。如果是在光照度变化比较大的
场合使用摄像机，最好配接自动光圈镜头并作摄像机的电子快门开关置于 OFF。
如果选用了手动光圈则应将摄像机的电子快门开关置于 ON，并在应用现场最为
明亮（环境光照度最大）时，将镜头光圈尽可能开大并仍使图像为最佳（不能使
图像过于发白而过载），镜头即调整完毕。装好防护罩并上好支架即可。由于光
圈较大，景深范围相对较小，对焦距时应尽可能照顾到整个监视现场的清晰度。
当现场照度降低时，电子快门将自动调整为慢速，配合较大的光圈，仍可使图像
满意。
在以上调整过程中，若不注意在光线明亮时将镜头的光圈尽可能开大，而是关得
比较小，则摄像机的电子快门会自动调在低速上，因此仍可以在监视器上形成较
好的图像；但当光线变暗时，由于镜头的光圈比较小，而电子快门也已经处于最
慢（1/50s）了，此时的成像就可能是昏暗一片了。
C、后焦距的调整
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后焦距也称背焦距，指的是当安装上标准镜头（标准 C/CS 接口镜头）时，
能使被摄景物的成像恰好成在 CCD 图像传感器的靶面上，一般摄像机在出厂时，
对后焦距都做了适当的调整，因此，在配接定焦镜头的应用场合，一般都不需要
调整摄像机的后焦。
在有些应用场合，可能出现当镜头对焦环调整到极限位置时仍不能使图像清
晰，此时首先必须确认镜头的接口是否正确。如果确认无误，就需要对摄像机的
后焦距进行调整。根据经验，在绝大多数摄像机配接电动变焦镜头的应用场合，
往往都需要对摄像机的后焦距进行调整。
后焦距调整的步骤如下：
a、将镜头正确安装到摄像机上。
b、将镜头光圈尽可能开到最大（目的是缩小景深范围，以准确找到成像焦点）。
c、通过变焦距调整（Zoom In）将镜头推至望远（Tele）状态，拍摄 10m 以外
的一个物体的特写，再通过调整聚焦（Focus）将特写图像调清晰。
d、进行与上一步相反的变焦距调整（Zoom Out）将镜头拉回至广角（Wide）状
态，此时画面变为包含上述特写物体的全景图像，但此时不能再作聚焦调整（注
意：如果此时的图像变模糊也不能调整聚焦），而是准备下一步的后焦调整。
e、将摄像机前端用于固定后焦调节环的内六角螺钉旋松，并旋转后焦调节环（对
没有后焦调节环的摄像机则直接旋转镜头而带动其内置的后焦环），直至画面最
清晰为止，然后暂时旋紧内六角螺钉。
f、重新推镜头到望远状态，看看刚才拍摄的特写物体是否仍然清晰，如不清晰
再重复上述第 a、b、c 步骤。
g、通常只需一两个回合就可完成后焦距调整了。
h、旋紧内六角螺钉，将光圈调整到适当的位置。
2. 2 镜头
镜头是电视监控系统中必不可少的部件，镜头与 CCD 摄像机配合，可以将远
距离目标成像在摄像机的 CCD 靶面上。
镜头的种类繁多，从焦距上分类，可分为短焦距、中焦距、和焦距和变焦距镜
头；从视场的大小分类，可分为广角、标准、远摄镜头；从结构上分类，还可分
为固定光圈定焦镜头、手动光圈定焦镜头、自动光圈定焦镜头、手动变焦镜头、
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自动光圈电动变焦镜头、电动三可变镜头（指光圈、焦距、聚焦这三者均可变）
等类型。由于镜头选择得合适与否，直接关系到摄像质量的优劣，因此，在实际
应用中必须合理选择镜头。
2. 2. 2 镜头的种类
镜头的种类有许多种，每一种镜头都有其特点。根据功能与结构的不同，这
些镜头的价格相差非常大，如电动变焦镜头要比普通定焦镜头的价格高约 10 倍，
因此，只有正确了解各种镜头的特性，才能更加灵活地选择镜头。
A 固定光圈定焦镜头
固定光圈定焦镜头是相对较为简单的一种镜头，该镜头上只有一个可手动调
整的对焦调整环（环上标有若干距离参考值），左右旋转该环可使成在 CCD 靶
面上的像最为清晰，此时在监视器屏幕上得到图像也最为清晰。
由于是固定光圈镜头，因此在镜头上没有光圈调整环，也就是说该镜头的光
圈是不可调整的，因而进入镜头的光通量是不能通过简单地改变镜头因素而改变，
而只能通过改变被摄现场的光照度来调整，如增减被摄现场的照明灯光等。这种
镜头一般应用于光照度比较均匀的场合，如室内全天以灯光照明为主的场合，在
其他场合则需与带有自动电子快门功能的 CCD 摄像机合用（当然，目前市面上
绝大多数的 CCD 摄像机均带有自动电子快门功能），通过电子快门的调整来模
拟光通量的改变。
B、手动光圈定焦镜头
手动光圈定焦镜头比固定光圈定焦镜头增加了光圈调整环，其光圈调整范围
一般可从 F1. 2 或 F1. 4 到全关闭，能很方便地适应被摄现场的光照度，然而由
于光圈的调整是通过手动人为地进行的，一旦摄像机安装完毕，位置固定下来，
再频繁地调整光圈就不那么容易了，因此，这种镜头一般也是应用于光照度比较
均匀的场合，而在其他场合则也需与带有自动电子快门功能的 CCD 摄像机合用，
如早晚与中午、晴天与阴天等光照度变化比较大的场合，通过电子快门的调整来
模拟光通量的改变。
C、自动光圈定焦镜头
自动光圈定焦镜头在结构上有了比较大的改变，它相当于在手动光圈定焦镜
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头的光圈调整环上增加一个由齿轮啮合传动的微型电动机，并从其驱动电路上引
出 3 芯或 4 芯线传送给自动光圈镜头，至使镜头内的微型电动机相应做正向或反
向转动，从而高速光圈的大小。自动光圈镜头又分为含放大器（视频驱动型）与
不含放大器（直流驱动型）两种规格。
D、手动变焦镜头
顾名思义，手动变焦镜头的焦距是可变的，它有一个焦距调整环，可以在一
定范围内调整镜头的焦距，其变比一般为 2~3 倍，焦距一般在 3. 6~8 mm。在实
际工程应用中，通过手动调节镜头的变焦环，可以方便地选择监视现场的视场角，
如：可选择对整个房间的监视或是选择对房间内某个局部区域的监视。当对于监
视现场的环境情况不十分了解时，采用这种镜头显然是非常重要的了。
对于大多数电视监控系统工程来说，当摄像机安装位置固定下来后，再频繁地手
动变焦是很不方便的，因此，工程完工后，手动变焦镜头的焦距一般很少再去调
整，而仅仅起到定焦镜头的作用。因而手动变焦镜头一般用在要求较为严格而用
定焦镜头又不易满足要求的场合。但这种镜头却受到工程人员的青睐，因为在施
工调试过程中使用这种镜头，通过在一定范围的焦距调节，一般总可以找到一个
可使用户满意的观测范围（不用反复更换不同焦距的镜头），这一点在外地施工
中尤为显得方便。
E、自动光圈电动变焦镜头
此种镜头与前述的自动光圈定焦镜头相比另外增加了两个微型电动机，其中
一个电动机与镜头的变焦环啮合，当其受控而转动时可改变镜头的焦距
（Zoom）；另一个电动机与镜头的对焦环啮合，当其受控而转动时可完成镜头
的对焦（Focus）。由于该镜头增加了两个可遥控调整的功能，因而此种镜头也
称作电动两可变镜头。
自动光圈电动变焦镜头一般引出两组多芯线，其中一组为自动光圈控制线，
其原理和接法与前述的自动光圈定焦镜头的控制线完全相同；另一组为控制镜头
变焦及对焦的控制线，一般与云台镜头控制器及解码器相连。当操作远程控制室
内云台镜头控制器及解码器的变焦或对焦按钮时，将会在此变焦或对焦的控制线
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上施加一个或正或负的直流电压，该电压加在相应的微型电动机上，使镜头完成
变焦及对焦调整功能
1.镜头的种类(根据应用场合分类)
· 广角镜头：视角 90 度以上，观察范围较大，近处图像有变形。
· 标准镜头：视角 30 度左右，使用范围较广。
· 长焦镜头：视角 20 度以内，焦距可达几十毫米或上百毫米。
· 变焦镜头：镜头焦距连续可变，焦距可以从广角变到长焦，焦距越长成像越大。
· 针孔镜头：用于隐蔽观察，经常被安装在如天花板或墙壁等地方。
2.被摄物体的大小、距离与焦距的关系
设被摄物体的高度和宽度分别为 H、W，被摄物体与镜头间的距离为 D，
镜头的焦距为 f。靶面成像的高度和宽度分别为 h、w，则计算公式如下： f=h×D/H
f=w×D/W
根据上述公式，也可以很容易地计算出视场角，下表为靶面尺寸和成像大小
对照表 靶面规格 1" 2/3" 1/2" 1/3" h w
3.相对孔径
为了控制通过镜头的光通量的大小，在镜头的后部均设置了光圈。假定光
圈的有效孔径为 d，由于光线折射的关系，镜头实际的有效孔径为 D，比 d 大，
D 与焦距 f 之比定义为相对孔径 A，即 A=D/f，镜头的相对孔径决定被摄像的照
度，像的照度与镜头的相对孔径的平方成正比，一般习惯上用 F=f/D，即相对光
径的倒数来表示镜头光圈的大小。F 值越小，光圈越大，到达 CCD 芯片的光通
量就越大。所以在焦距 f 相同的情况下，F 值越小，表示镜头越好。
4.镜头的焦距
1) 定焦距：焦距固定不变，可分为有光圈和无光圈两种。
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· 有光圈：镜头光圈的大小可以调节。根据环境光照的变化，应相应调节光圈的
大小。光圈的大小可以通过手动或自动调节。人为手工调节光圈的，称为手动光
圈；镜头自带微型电机自动调整光圈的，称为自动光圈。
· 无光圈：即定光圈，其通光量是固定不变的。主要用光源恒定或摄像机自带电
子快门的情况。
2) 变焦距：焦距可以根据需要进行调整，使被摄物体的图像放大或缩小。
常用的变焦镜头为六倍、十倍变焦。
三可变镜头：可调焦距、调聚焦、调光圈。
二可变镜头：可调焦距、调聚焦、自动光圈。
5.选配镜头原则
为了获得预期的摄像效果，在选配镜头时，应着重注意六个基本要素：
A) 被摄物体的大小
B) 被摄物体的细节尺寸
C) 物距
D) 焦距
E) CCD 摄像机靶面的尺寸
F) 镜头及摄像系统的分辨率
注释：
变焦镜头--焦平面的位置固定，而焦路可连续调节的光学系统。变焦是通过
移动镜头内部的镜片，改变它们之间的相对位置而实现的。这样就可以在一定范
围内改变镜头的焦距长度和视角。
焦距--透镜中心或其第二主平面到图像聚集点处的距离。单位一般为毫米或
英寸。
光圈--位于摄像机镜头内部分的、可以调节的光学机械性阑也，可用来控制
通过镜头的光线的多少。
自动光圈--镜头内的隔膜装置，可根据电视摄像机传来的视频信号自行调节，
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以适应光照强度的变化。光圈隔膜通过打开或关闭光圈来控制通过镜头传送的光
线。典型的补偿范围是 10000-1 到 300000-1。
镜头是摄像机的眼睛，正确选择镜头以及良好的安装与调整是清晰成像的第一
步。当前，1／3"镜头是应用的主流，自动光圈镜头销售量最多，变焦镜头是应
用发展的趋势。
1)应依据摄像机到被监视目标的距离，来选择定焦镜头(Fixed Focal Lens)的焦距。
从焦距上区分有短焦距广角镜头、中焦距标准镜头、长焦距远镜头。镜头焦
距通常用值来表示，镜头光圈一般用 F 表示，F 取值以镜头的焦距／和通光孔
径 d 的比值来衡量，F=f/d，每个镜头上均标有其最大的 F 值。
2)摄像机的镜头规格应与摄像机 CCD 靶面尺寸(1／2"为 υ、1／3"为
υ、1／4"为 υ)相对应。如果镜头尺寸与摄像机 CCD 靶面尺寸不
一致时，观察角度将不符合设计要求，或者发生画面在焦点以外等问题。
3)摄像机的水平视觉度数及垂直视觉度数与摄像机 CCD 靶面尺寸 hXυ 及镜头焦
距 f 之间有如下关系：水平视觉度数=2arctan (h／2f)；
垂直视觉度数=2arctan (υ/2f)。
4)镜头有自动光圈(auto iris)和手动光圈(manual iris)之分。自动光圈用于被照物光
线变化较多场合，手动光圈用于被照物光线稳定之处。
自动光圈镜头有二种驱动方式：
一类为视频输入型 Video driver(with Amp)，它将一个视频信号及电源从摄像
机输送到透镜来控制镜头上的光圈，这种视频输入型镜头内包含有放大器电路，
用以将摄像机传来的视频信号转换成对光圈马达的控制，
另一类称为 DC 输入型(DC driverno Amp)，它利用摄像机上的直流电压来直
接控制光圈，这种镜头内只包含电流计式光圈马达，摄像机内没有放大器电路。
二种驱动方式产品不具可互换性，但现已有通用型自动光圈镜头推出。
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5)镜头安装有 C 型和 CS 型两种，C 型安装的镜头在 CCD 摄像机与镜头间多了
5mm 调整光圈值的环。C 型安装的摄像机可用 CS 型镜头，但 CS 安装的摄像机
不能使用 C 型镜头。Philips 公司推出革命性的 Wizard 镜头安装向导，保证镜头
与摄像机的完全兼容，这使得在任何环境下都可得到最优图像。
6)变焦镜头由于在一个镜头内能够使镜头焦距在一定范围内变化，因此可以使被
监控的目标放大或缩小。典型的光学放大规格有诸如 6～20 倍等不同档次，并以
电动缩放镜头(Zoom Lens)应用最普遍。按变焦镜头参数可调整的项目划分有：
·三可变镜头——光圈、聚焦、焦距均需人为调节。
·二可变镜头——通常是自动光圈镜头，而聚焦和焦距需人为调节。
·单可变镜头——一般是自动光圈和自动聚焦的镜头，而焦距需人为调节。
7)缩放/变焦镜头(Vari Focal Lens)是变焦镜头配合缩放镜头功能，焦距连续可变，
可将远距离物体放大，又可提供一个宽广视景，使监视宽度增加。日本 Kowa 公
司提供从 ～ 的宽角度镜头到 —300mm 的远距镜头。
8)除传统的球面镜头外，新一代的是非球面镜头(Aspherical Lens)，镜片研磨的形
状为抛物线、二次曲线、三次曲线或高次曲线，并且在设计时就考虑到了镜头的
相差、色差、球差等校正因素，通常一片非球面镜片就能达到多个球面镜片矫正
像差的效果，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，镜头体积也相应缩小。非球面镜
头具有变倍高、物距短、光圈大的特点。变倍高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，因此应用领域
日渐宽广。日本 AVENIA 的非球面镜头产品 SSV0770，近摄距离可到 30cm，
光圈值也可到 ，变焦范围可从 ～70mm，变倍率高达十倍，可用于电
视监控等领域。
闭路监控基础知识：图像和图形知识
1.有关色彩的基本常识
我们知道，只要是彩色都可用亮度、色调和饱和度来描述，人眼中看到的任
一彩色光都是这三个特征的综合效果。那么亮度、色调和饱和度分别指的是什么
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呢？
℃ 亮度：是光作用于人眼时所引起的明亮程度的感觉，它与被观察物体的
发光强度有关；
℃ 色调：是当人眼看到一种或多种波长的光时所产生的彩色感觉，它反映
颜色的种类，是决定颜色的基本特性，如红色、棕色就是指色调；
℃ 饱和度：指的是颜色的纯度，即掺入白光的程度，或者说是指颜色的深
浅程度，对于同一色调的彩色光，饱和度越深颜色越鲜明或说越纯。通常我们把
色调和饱和度通称为色度。 现在你该明白了，亮度是用来表示某彩色光的明亮
程度，而色度则表示颜色的类别与深浅程度。除此之外，自然界常见的各种颜色
光，都可由红(R)、绿(G)、蓝(B)三种颜色光按不同比例相配而成；同样绝大多数
颜色光也可以分解成红、绿、蓝三种色光，这就形成了色度学中最基本的原理----
三原色原理(RGB)。
2.目前常见的图形（图像）格式
一般来说，目前的图形（图像）格式大致可以分为两大类：一类为位图；另
一类称为描绘类、矢量类或面向对象的图形（图像）。前者是以点阵形式描述图
形（图像）的，后者是以数学方法描述的一种由几何元素组成的图形（图像）。
一般说来，后者对图像的表达细致、真实，缩放后图形（图像）的分辨率不变，
在专业级的图形（图像）处理中运用较多。
在介绍图形（图像）格式前，我们实在有必要先了解一下图形（图像）的一
些相关技术指标:分辨率、色彩数、图形灰度。
℃ 分辨率：分为屏幕分辨率和输出分辨率两种，前者用每英寸行数表示，
数值越大图形（图像）质量越好；后者衡量输出设备的精度，以每英寸的像素点
数表示；
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℃ 色彩数和图形灰度：用位（bit）表示，一般写成 2 的 n 次方，n 代表位数。
当图形（图像）达到 24 位时，可表现 1677 万种颜色，即真彩。灰度的表示法类
似；
下面我们就通过图形文件的特征后缀名（就是如图.bmp 这样的）来逐一认
识当前常见的图形文件格式：BMP、DIB、PCP、DIF、WMF、GIF、JPG、TIF、
EPS、PSD、CDR、IFF、TGA、PCD、MPT。
℃ BMP（bit map picture）:PC 机上最常用的位图格式，有压缩和不压缩两种
形式，该格式可表现从 2 位到 24 位的色彩，分辨率也可从 480x320 至
1024x768。该格式在 Windows 环境下相当稳定，在文件大小没有限制的场合中
运用极为广泛。
℃ DIB(device independent bitmap):描述图像的能力基本与 BMP 相同，并且能运
行于多种硬件平台，只是文件较大。
℃ PCP（PC paintbrush）:由 Zsoft 公司创建的一种经过压缩且节约磁盘空间
的 PC 位图格式，它最高可表现 24 位图形（图像）。过去有一定市场，但随着
JPEG 的兴起，其地位已逐渐日落终天了。
℃ DIF（drawing interchange formar）:AutoCAD 中的图形文件，它以 ASCII
方式存储图形，表现图形在尺寸大小方面十分精确，可以被 CorelDraw，3DS 等
大型软件调用编辑。
℃ WMF（Windows metafile format）:Microsoft Windows 图元文件，具有文
件短小、图案造型化的特点。该类图形比较粗糙，并只能在 Microsoft Office 中
调用编辑。
℃ GIF（graphics interchange format）:在各种平台的各种图形处理软件上均
可处理的经过压缩的图形格式。缺点是存储色彩最高只能达到 256 种。
℃ JPG（joint photographics expert group）:可以大幅度地压缩图形文件的一
种图形格式。对于同一幅画面，JPG 格式存储的文件是其他类型图形文件的 1/10
到 1/20，而且色彩数最高可达到 24 位，所以它被广泛应用于 Internet 上的
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homepage 或 internet 上的图片库。
℃ TIF（tagged image file format）:文件体积庞大，但存储信息量亦巨大，细
微层次的信息较多，有利于原稿阶调与色彩的复制。该格式有压缩和非压缩两种
形式，最高支持的色彩数可达 16M。
℃ EPS（encapsulated PostScript）:用 PostScript 语言描述的 ASCII 图形文件，
在 PostScript 图形打印机上能打印出高品质的图形（图像），最高能表示 32 位
图形（图像）。该格式分为 Photoshop EPS 格式 adobeillustrator EPS 和标准 EPS
格式，其中后者又可以分为图形格式和图像格式。
℃ PSD（photoshop standard）:Photoshop 中的标准文件格式，专门为
Photoshop 而优化的格式。
℃ CDR（coreldraw）:CorelDraw 的文件格式。另外，CDX 是所有 CorelDraw
应用程序均能使用的图形（图像）文件，是发展成熟的 CDR 文件。
℃ IFF（image file format）:用于大型超级图形处理平台，比如 AMIGA 机，
好莱坞的特技大片多采用该图形格式处理。图形（图像）效果，包括色彩纹理等
逼真再现原景。当然，该格式耗用的内存外存等的计算机资源也十分巨大。
℃ TGA（tagged graphic）:是 True vision 公司为其显示卡开发的图形文件格
式，创建时期较早，最高色彩数可达 32 位。VDA，PIX，WIN，BPX，ICB 等
均属其旁系。
视频（动画）
1.动态图像的组成
动态图像，包括动画和视频信息，是连续渐变的静态图像或图形序列，沿时
间轴顺次更换显示，从而构成运动视感的媒体。当序列中每帧图像是由人工或计
算机产生的图像时，我们常称作动画；当序列中每帧图像是通过实时摄取自然景
象或活动对象时，我们常成为影像视频，或简称为视频。动态图像演示常常与声
音媒体配合进行，二者的共同基础是时间连续性。一般意义上谈到视频时，往往
也包含声音媒体。但在这里，视频（动画）特制不包含声音媒体的动态图像。
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2.动画的定义
什么是动画？所谓动画，就是通过以每秒 15 到 20 帧的速度(相当接近于全
运动视频帧速)顺序地播放静止图像帧以产生运动的错觉。因为眼睛能足够长时
间地保留图像以允许大脑以连续的序列把帧连接起来，所以能够产生运动的错觉。
我们可以通过在显示时改变图像来生成简单的动画。最简单的方法是在两个不同
帧之间的反复。这种方法对于指示"是"或"不是"的情况来说是很好的解决方法。
另一种制作动画的方法是以循环的形式播放几个图像帧以生成旋转的效果，并且
可以依靠计算时间来获得较好的回放，或用记时器来控制动画。
3.常见的视频文件格式
ASF
ASF 是 Advanced Streaming format 的缩写，由字面（高级流格式）意思就
应该看出这个格式的用处了吧。说穿了 ASF 就是 MICROSOFT 为了和现在的
Real player 竞争而发展出来的一种可以直接在网上观看视频节目的文件压缩格
式！由于它使用了 MPEG4 的压缩算法，所以压缩率和图像的质量都很不错。
因为 ASF 是以一个可以在网上即时观赏的视频“流”格式存在的，所以它的图象
质量比 VCD 差一点点并不出奇，但比同是视频“流”格式的 RAM 格式要好。
不过如果你不考虑在网上传播，选最好的质量来压缩文件的话，其生成的视频文
件比 VCD （MPEG1）好是一点也不奇怪的，但这样的话，就失去了 ASF 本
来的发展初衷，还不如干脆用 N AVI 或者 DIVX 。但微软的“子第”就是有它
特有的优势，最明显的是各类软件对它的支持方面就无人能敌。
n AVI
n AVI 是 newAVI 的缩写，是一个名为 ShadowRealm 的地下组织发展起
来的一种新视频格式。它是由 Microsoft ASF 压缩算法的修改而来的（并不是想
象中的 AVI），视频格式追求的无非是压缩率和图象质量，所以 NAVI 为了追
求这个目标，改善了原始的 ASF 格式的一些不足，让 NAVI 可以拥有更高的
帧率（frame rate）。当然，这是牺牲 ASF 的视频流特性作为代价的。概括来说，
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NAVI 就是一种去掉视频流特性的改良型 ASF 格式！再简单点就是---非网络版
本的 ASF ！
AVI
AVI 是 Audio Video Interleave 的缩写，这个看来也不用我多解释了，这个
微软由 时代就发表的旧视频格式已经为我们服务了好几个年头了。如
果这个都不认识，我看你还是别往下看了，这个东西的好处嘛，无非是兼容好、
调用方便、图象质量好，但缺点我想也是人所共知的：尺寸大！就是因为这点，
我们现在才可以看到由 MPEG1 的诞生到现在 MPEG4 的出台。
MPEG
MPEG 是 Motion Picture Experts Group 的缩写，它包括了 MPEG-1, MPEG-2
和 MPEG-4 （注意，没有 MPEG-3，大家熟悉的 MP3 只是 MPEG Layeur 3）。
MPEG-1 相信是大家接触得最多的了，因为它被广泛的应用在 VCD 的制作和一
些视频片段下载的网络应用上面，可以说 99% 的 VCD 都是用 MPEG1 格式
压缩的，（注意 并不是说明 VCD 是用 MPEG-2 压缩的）使用 MPEG-1
的压缩算法，可以把一部 120 分钟长的电影（未视频文件）压缩到 GB 左
右大小。MPEG-2 则是应用在 DVD 的制作（压缩）方面，同时在一些 HDTV
（高清晰电视广播）和一些高要求视频编辑、处理上面也有相当的应用面。使用
MPEG-2 的压缩算法压缩一部 120 分钟长的电影（未视频文件）可以到压缩到
4 到 8 GB 的大小（当然，其图象质量等性能方面的指标 MPEG-1 是没得比
的）。MPEG-4 是一种新的压缩算法，使用这种算法的 ASF 格式可以把一部 120
分钟长的电影（未视频文件）压缩到 300M 左右的视频流，可供在网上观看。
其它的 DIVX 格式也可以压缩到 600M 左右，但其图象质量比 ASF 要好很多。
DIVX
DIVX 视频编码技术可以说是一种对 DVD 造成威胁的新生视频压缩格式
（有人说它是 DVD 杀手），它由 Microsoft mpeg4v3 修改而来，使用 MPEG4
压缩算法。同时它也可以说是为了打破 ASF 的种种协定而发展出来的。而使用
29
这种据说是美国禁止出口的编码技术 --- MPEG4 压缩一部 DVD 只需要 2 张
CDROM！这样就意味着，你不需要买 DVD ROM 也可以得到和它差不多的视
频质量了，而这一切只需要你有 CDROM 哦！况且播放这种编码，对机器的要
求也不高，CPU 只要是 300MHZ 以上（不管你是
PII,CELERON,PIII,AMDK6/2,AMDK6III,AMDATHALON,CYRIXx86）在配上 64
兆的内存和一个 8 兆 显存的显卡就可以流畅的播放了。这绝对是一个了不起的
技术，前途不可限量！
QuickTime
QuickTime（MOV）是 Apple（苹果）公司创立的一种视频格式，在很长的
一段时间里，它都是只在苹果公司的 MAC 机上存在。后来才发展到支持
WINDOWS 平台的，但平心而论，它无论是在本地播放还是作为视频流格式在
网上传播，都是一种优良的视频编码格式。到目前为止，它共有 4 个版本，其
中以 版本的压缩率最好！
REAL VIDEO
REAL VIDEO （RA、RAM）格式由一开始就是定位就是在视频流应用方
面的，也可以说是视频流技术的始创者。它可以在用 56K MODEM 拨号上网的
条件实现不间断的视频播放，当然，其图象质量和 MPEG2、DIVX 等比是不敢
恭维的啦。毕竟要实现在网上传输不间断的视频是需要很大的频宽的，这方面
ASF 的它的有力竞争者！
MPEG-4 标准
现代移动通讯和个人通讯业务要求从普通话音扩展到多媒体业务，即提供声
音、文字、数据、图形和视频等信息媒体，使用户在移动通讯网中进行生动、丰
富和有效的多媒体信息交流，其实现的关键技术是甚低速音频视频压缩。
MPEG-4 目标
专门用于 64Kbps 以下甚低速率的音视编码
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适用于移动通讯、个人通讯、固定公用通讯网和电视电话
适用于窄带多媒体通讯等广泛应用
实现基于内容的压缩编码，具有良好兼容性、伸缩性和可靠性
MPEG-4 主要功能
基于内容的多媒体数据存取工具
基于内容的管理和数码流的编辑
自然的与合成的景物混合编码
时间域的随机存取
改进编码效率
多路并存的数码流编码
通用存取差错环境中的坚韧性
基于内容的可分级性
MPEG-4 的显著特点是\"基于内容的\"，编码时，应考虑不同视频内容，如：
文字、绘图与计算机生成的景象，画面各部分活动情况等；视频格式应包括以下
参数：空间亮度分辨率，空间色度分辨率，时间分辨率，像素宽高比，取样量化，
Y、Cb、Cr 样值比特率，色度空间、逐行或隔行扫描，平面或立体等。MPEG-4
制定了一个称为传输多媒体集成框架（DMIF）的会话协议，用来管理多媒体数
据流。
Windows Media 视频与音频 Codec
Windows Media Video 是 Microsoft 媒体技术的首要 codec，它派生于 MPEG-4，
几个专有扩展功能使其可在给定位率下提供更好图象质量。在这种意义下，
Windows Media Video 是流式视频中质量最高的 codec 之一，其如表 所示。
表 Windows Media Video 特征
源素材 视频
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支持颜色格式 YUV 4:2:0
压缩时间 不对称
临时压缩
有
特殊特征 -
编码器来源 Windows Media Encoder v7 (for Windows), 和 Cleaner 5 (Mac 与
Windows)
解码器来源 Windows Media Player v7
算法 基于 MPEG-4 的 Discrete Cosine Transform (DCT)
厂商 Microsoft
Windows Media Audio (WMA) Microsoft 音频技术的首要 codec，WMA codec 类
似于 MP3, 并具有两大优势：特别适合于低速率传输，在给定速率下可获得更好
的质量。表 列出了 Windows Media Audio 特征。
源素材 音乐
数据速率 8 - 128 kbits/sec
编码要求 Windows 或 Macintosh
解码要求 Windows 或 Macintosh
编码器来源 Windows Media Encoder (for Windows), and Cleaner 5 (Mac and
Windows)
解码器来源 Included in Windows Media Player v6 or later
RealVideo、RealAudio 可扩展视频技术
RealSystem 采用可扩展视频技术作为其主要视频编码解码。如其名称所示，此编
码解码具有扩展其行为的能力，如连接速率低于编码时采用的速率，播放时服务
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器端丢弃不重要的信息，播放器解码尽可能还原视频质量。小波变换将信号编码
成一系列顺序片段，使扩展性成为可能。该编码解码是从 Intel 的 Indeo Video
Interactive codec 派生出来的。RealAudio 是第一个支持 Internet 实时流媒体的音
频结构，它有多个不同的 codec，每个 codec 根据产生的数据速率与内容类型命
名。
RealVideo 特点
源素材 视频
支持颜色格式 YUV
压缩时间 不对称
临时压缩 有
特殊特征
可扩展性
编码器要求 PowerMac, Pentium
解码器要求 PowerMac, Pentium
编码器来源 RealProducer, Cleaner, 等
解码器来源 RealPlayer 安装程序
算法 小波变换
厂商 RealNetworks
目前 90％以上的 VCD 都是用 MPEG－1 格式压缩的….MPEG－2 所带来的高清
晰度画面质量(如 DVD 画面)在电视上效果并不明显……….. MPEG－4 更适于
交互 AV 服务以及远程监控 MPEG－4 传输速率在 4800－64000bps 之间，分辨
率为 176×144
红外基本原理介绍
光谱响应特性
CCD 器件由硅材料制成，对近红外比较敏感，光谱响应可延伸至 左
33
右。其响应峰值为绿光(550nm)，分布曲线如右图所示。夜间隐蔽监视时，可以
用近红外灯照明，人眼看不清环境情况，在监视器上却可以清晰成像。由于 CCD
传感器表面有一层吸收紫外的透明电极，所以 CCD 对紫外不敏感。彩色摄像机
的成像单元上有红、绿、兰三色滤光条，所以彩色摄像机对红外、紫外均不敏感。
自然界中的一切物体，只要它的温度高于绝对温度(-273℃)就存在分子和原
子无规则的运动，其表面就不断地辐射红外线。红外线是一种电磁波，它的波长
范围为 ~ 1000um，不为人眼所见。红外成像设备就是探测这种物体表面辐
射的不为人眼所见的红外线的设备。它反映物体表面的红外辐射场，即温度场。
注意：红外成像设备只能反映物体表面的温度场。
对于电力设备，红外检测与故障诊断的基本原理就是通过探测被诊断设备表
面的红外辐射信号，从而获得设备的热状态特征，并根据这种热状态及适当的判
据，作出设备有无故障及故障属性、出现位置和严重程度的诊断判别。
为了深入理解电力设备故障的红外诊断原理，更好的检测设备故障，下面将初
步讨论一下电力设备热状态与其产生的红外辐射信号之间的关系和规律、影响因
素和 DL500E 的工作原理。
一． 红外辐射的发射及其规律
（一） 黑体的红外辐射规律
所谓黑体，简单讲就是在任何情况下对一切波长的入射辐射吸收率都等于 1
的物体，也就是说全吸收。显然，因为自然界中实际存在的任何物体对不同波长
的入射辐射都有一定的反射(吸收率不等于 1)，所以，黑体只是人们抽象出来的
一种理想化的物体模型。但黑体热辐射的基本规律是红外研究及应用的基础，它
揭示了黑体发射的红外热辐射随温度及波长变化的定量关系。
下面，我着重介绍其中的三个基本定律。
1． 辐射的光谱分布规律-普朗克辐射定律
一个绝对温度为 T(K)的黑体，单位表面积在波长 λ 附近单位波长间隔内向整
个半球空间发射的辐射功率(简称为光谱辐射度)Mλb (T)与波长 λ、温度 T 满足下
列关系：
Mλb (T)=C1λ-5[EXP(C2/λT)-1]-1
式中 C1-第一辐射常数，C1=2πhc2=×108w·m-2·um4
34
C2-第二辐射常数，C2=hc/k=×104um·k
普朗克辐射定律是所有定量计算红外辐射的基础，介绍起来比较抽象，这里就不
仔细讲了。 2． 辐射功率随温度的变化规律-斯蒂芬-玻耳兹曼定律
斯蒂芬-玻耳兹曼定律描述的是黑体单位表面积向整个半球空间发射的所有波长
的总辐射功率 Mb(T)(简称为全辐射度)随其温度的变化规律。因此，该定律为普
朗克辐射定律对波长积分得到：
Mb(T)=∫0∞Mλb(T)dλ=σT4
式中 σ=π4C1/(15C24)=×10-8w/(m2·k4)，称为斯蒂芬-玻耳兹曼常数。
斯蒂芬-玻耳兹曼定律表明，凡是温度高于开氏零度的物体都会自发地向外发射
红外热辐射，而且，黑体单位表面积发射的总辐射功率与开氏温度的四次方成正
比。而且，只要当温度有较小变化时，就将会引起物体发射的辐射功率很大变化。
那么，我们可以想象一下，如果能探测到黑体的单位表面积发射的总辐射功率，
不是就能确定黑体的温度了吗？因此，斯蒂芬-玻耳兹曼定律是所有红外测温的
基础。
3． 辐射的空间分部规律-朗伯余弦定律
所谓朗伯余弦定律，就是黑体在任意方向上的辐射强度与观测方向相对于辐射表
面法线夹角的余弦成正比，如图所示
Iθ=I0COSθ
此定律表明，黑体在辐射表面法线方向的辐射最强。因此，实际做红外检测时。
应尽可能选择在被测表面法线方向进行，如果在与法线成 θ 角方向检测，则接收
到的红外辐射信号将减弱成法线方向最大值的 COSθ 倍。
（二） 实际物体的红外辐射规律
1． 基尔霍夫定律
物体的辐射出射度 M(T)和吸收本领 α 的比值 M/α 与物体的性质无关，等于同一
温度下黑体的辐射出射度 M0(T)。其表明，吸收本领大的物体，其发射本领大，
如果该物体不能发射某一波长的辐射能，也决不能吸收此波长的辐射能。
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2． 发射率
实验表明，实际物体的辐射度除了依赖于温度和波长外，还与构成该物体的材料
性质及表面状态等因素有关。这里，我们引入一个随材料性质及表面状态变化的
辐射系数，则就可把黑体的基本定律应用于实际物体。这个辐射系数，就是常说
的发射率，或称之为比辐射率，其定义为实际物体与同温度黑体辐射性能之比。
这里，我们不考虑波长的影响，只研究物体在某一温度下的全发射率：
ε(T) = M(T)/M0(T)
则斯蒂芬-玻耳兹曼定律应用于实际物体可表示为：
M(T) =ε(T).σT4
（三） 发射率及其对设备状态信息监测的影响
物体对于给定的入射辐射必然存在着吸收、反射和透射，而且吸 收率 α，反射
率 ρ 和透射率 τ 之和必然等于 1：
α+ρ+τ=1
而且，其反射和透射部分不变。因此，在热平衡条件下，被物体吸收的辐射能量
必然转化为该物体向外发射的辐射能量。由此可断定，在热平衡条件下，物体的
吸收率必然等于该物体在同温度下的发射率：
α(T)=ε(T)
其实由基尔霍夫定律，我们也可以推断出以上公式：
M(T)/ α(T)=M0(T)
ε(T) =α(T)
ε(T) = M(T)/M0(T)
则对于一个不透明的物体 ε(T) =1-ρ(T)
根据上式，我们不难定性地理解影响发射率大小的下列因素：
1． 不同材料性质的影响
不同性质的材料因对辐射的吸收或反射性能各异，因此它们 的发射性能也应不
同。一般当温度低于 300K 时，金属氧化物的发射率一般大于 。
2． 表面状态的影响
任何实际物体表面都不是绝对光滑的，总会表现为不同的表 面粗糙度。因此，
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这种不同的表面形态，将对反射率造成影响，从而影响发射率的数值。这种影响
的大小同时取决于材料的种类。
例如，对于非金属电介质材料，发射率受表面粗糙度影响较小 或无关。但是，
对于金属材料而言，表面粗糙度将对发射率产生较大影响。如熟铁，当表面状况
为毛面，温度为 300K 时，发射率为 ；当表面状况为抛光，温度为 310K 时，
发射率就仅为 。
另外，应该强调，除了表面粗糙度以外，一些人为因素，如施 加润滑油及其他
沉积物(如涂料等)，都会明显地影响物体的发射 率。
因此，我们在检测时，应该首先明确被测物体的发射率。在一 般情况下，我们
不了解发射率，那么只有用相间比较法来判别故 障。而对于电力设备，其发射
率一般在 之间。
3． 温度影响
温度对不同性质物体的影响是不同的，很难做出定量的分析，
只有在检测过程中注意。
（四） 物体之间的辐射传递的影响
上面我们曾经讨论过物体对于给定的入射辐射必然存在着吸收、反射，而当达到
热平衡后，其吸收的辐射能必然转化为向外发射的辐射能。因此，当我们在一个
变电站中，检测任意一个目标时，所检测出来的温度，必然还存在着附近其它物
体的影响。
因此，我们在检测时，要注意检测的方向和时间，使其它物体的影响降到最小。
（五） 大气衰减的影响
大气对物体的辐射有吸收、散射、折射等物理过程，对物体的辐射强度会有
衰减作用，我们称之为消光。
大气的消光作用与波长相关，有明显的选择性。红外在大气中有三个波段区间能
基本完全透过，我们称之为大气窗口，分为近红外（ ~ ），中红外（3
~ 5um），远红外（8 ~ 14）。
对于电力设备，其大部分的温度较低，集中在 300K ~ 600K(27℃ ~327℃)左右，
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在这一温度区间内，根据红外基本定律可以推导出，设备发射的红外辐射信号，
在远红外 8 ~ 14um 区间内所占的百分比最大，并且辐射对比度也最大。因此，
大部分电力系统的红外检测仪器工作在 8 ~ 14um 的波长之内。
不 过，请注意，即使工作在大气窗口内，大气对红外辐射还是有消光作用。
尤其，水蒸气对红外辐射的影响最大。因此，在检测时，最好在湿度小于 85%以
下，距离则越近越好。
■ 同步系统(synchronization system)
进行发射机及接收机同步时，须完成信号同步。水平同步信号控制水平扫描，
垂直同步信号控制垂直扫描。
同步系统分为下列四种：
▼ 内同步(internal synchronization)藉由摄影机的内同步信号产生电路之同步信号
来完成操作。
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▼ 外同步(external synchronization)藉由一个外部的同步信号产生器，将同步信号
分送到摄影机的外同步输入来完成同步。
▼ 电源（行锁定）同步(power（line-lock）synchronization)利用摄影机的 AC 电
源周波来完成垂直驱动(VD)同步。
防火线缆
1 引言
防火（Flame proof）电线电缆为具有防火性能电线电缆的总称，通常分为阻燃
电线电缆和耐火电线电缆两类。从防火安全和消防救生出发，对电线电缆防火性
能的要求越来越多，例如：
阻燃（Flame retardancy）--阻滞、延缓火焰沿着电线电缆的蔓延，使火灾不扩大。
耐火（Fire resistance）--在火焰燃烧情况下能保持一定时间的运行，即保持线路
的完整性（Circuit integrity）。
无卤（Free halogen）--构成电线电缆的材料不含卤素，其燃烧产物的腐蚀性较低。
低卤（Low halogen）--构成电线电缆的材料中可含有卤素，但含量较低。
低烟（Low smoke）--电线电缆燃烧时产生的烟尘较少，即透光率较高。
低毒（LOW toxicity）--电线电缆材料燃烧时产生的气体毒性较低。
我国阻燃和耐火电线电缆的研究开发始于 1982 年。经过 5 年时间，即 1987
年，许多电缆厂家已投入生产并为用户所认同。针对当时对燃烧特性的命名和型
号比较混乱的情况，笔者提出以燃烧试验方法相对应的电线电缆燃烧特性，对防
火电线电缆进行分类，用汉语拼音的首位字母定型作为相应普通电线电缆型号的
前缀。其中阻燃电线电缆类的型号 ZR 和耐火电线电缆类的型号 NH 已沿用至今。
39
随着防火电线电缆在开发研究中所取得的许多新进展，原有型号已不敷使用。
加之投产厂家越来越多，在制订企业标准时，对有关型号各取所需，又造成新的
混乱。最突出的表现是，电线电缆的燃烧特性相同，但名称和型号却不同。业内
及用户强烈要求改变这个状况，希望对型号予以统一。为此，本文提出防火电线
电缆型号的编制方法，供日后编制企业标准或行业标准参考。
2 防火电线电缆型号的编制原则
（1）一个型号对应于一个燃烧特性，有相应的试验方法和具体的指标可以考核，
并用汉语拼音的首位字母表示，尽量简化。
（2）型号用前缀方法加在普通电线电缆型号之前。
（3）普通电线电缆固有的燃烧特性，不另给型号。 （4）留有补充发展的余地。
目前我国标准与 IEC 国际标准尚有些差别，因为有些标准，IEC 颁布在我国标准
之后，根据等同采用国际标准的原则，今后这种差别将会消除。
3 型号及使用方法的说明
关于阻燃（ZURAN）
根据 IEC 332，阻燃有单根和成束之分。十多年前，我国电线电缆主要为聚氯乙
烯、氯丁橡皮等含卤制品，通过单根垂直燃烧试验在产品标准中是基本要求，因
此不需要给予单根阻燃的型号。而把成束 C 类作为阻燃电线电缆的基本要求，
把 B 类和 A 类作为用户必须特别指定的阻燃要求。因此，用阻燃（ZURAN）的
首位字母 ZR 作为型号也就盛行一时了。
现在的情况不同。聚烯烃如聚乙烯、聚丙烯、乙丙、天然一丁苯等是易燃材料，
当其阻燃制品能通过单根垂直燃烧试验时就要给以型号，来与原有的易燃特性相
区别。这个型号用 Z。成束燃烧因有阻燃 A 类、阻燃 B 类、阻燃 C 类、阻燃 D
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类之分，因此用 ZA、ZB、ZC、ZD 型号来区分。其中阻燃 D 类为 IEC 的新提案，
适用于外径 12mm 及以下的电线电缆。其所用试样的非金属材料总体积仅为 C
类的 1/3，即 20min 和烧焦高度小于 则与 C 类相同。
因为这个提案尚待表决通过。
此外，IEC 332－3 有一个规定，即做 A 类试验时，若试样取间隔排列（有一芯
导体大于 35mm2 的场合）在标准梯子前面排列不下时，可在后面排列，并且用
AF／R 表示。或采用宽型梯（ 宽）全部排在梯子的前面（用 AF 表示），
并且用双喷灯供火。但若大规格电缆在标准梯子前面排得下时，则用单喷灯供火，
仍记作 AF。为简化型号，对于这一类情况均记作 ZA。
关于耐火（NAIHUO）
根据我国标准 GB －90，耐火分 A 类和 B 类二个级别。A 类的供火温度
为 950℃～1000℃,B 类的供火温度为 750℃～800℃。早先曾用 NH 型号表示耐火
电线电缆，按 IEC 331－1970 标准要求，相当于我国标准的 B 类。由于有些用户
要求 A 类耐火电线电缆，故把型号扩展为 NA 和 NB，以示区别。但是，在最近
IEC 新出版的标准 IEC60331－1999 中，供火温度仍为 750C～800℃，而提高试
验温度的建议尚在考虑中。因此，如等同采用编制新的国家标准时，耐火等级就
没有 A 类 B 类之区分。届时耐火电线电缆型号可以简化为队如果将来 IEC 把试
验温度再分出类别来，我们的型号就有了发展的余地。
值得注意的是，英国对耐火电缆的要求花样最多，因而有许多型号。考虑到英国
对 IEC 的影响，IEC 对提高试验温度、喷水和机械冲击已在考虑之中，因此，附
加冲击（CHONGJI）用型号 C，附加喷水（PENSHUI）用型号 S，以备日后使
用。
注：耐火、喷水耐火和冲击时火试验是分别进行的。如通过耐火 950℃3h 和
750℃冲击的电缆型号为 CY;通过 650℃3h 耐火、950℃20min 耐火、650℃喷水和
650℃冲击要求的电缆型号为 ASWX，余类推。其最高级别型号为 CwZ。
关于低卤（DILU）、无卤（WULU）低烟（DIYAN）、低容（DIDU）
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关于低卤（DILU），用 D 表示。用 IEC60754－1：1994（国标为 GB／T
－1998）方法测定 HCI 含量。标准中无指标，建议 HCI≤100 mg／g。
关 于无卤（WULU）即低腐蚀性，用 W 表示：用 IEC 60754－2：1991（1997
修正），我国等同采用的国标为 GB／－1998 方法测定，揩标为
PH≥，r（电导率）≤10ps／mm。国外不少国家或公司把无卤标准定为 HCI≤5mg
／g，国人也有所仿效，这是不恰当的。因为 IEC 60754－l 已明确指出该方法不
能用来测定 HCI 含量小于 5mg／g 的材料，即不能判定"无卤"。其次，当 HCI
含量＞2mg／g 时，其水溶液的 PH 值就小于 ，即不符 IEC60754－2 的要求。
此外，有人认为 IEC 定的指标 PH≥，而德国的指标是 PH≥，因此 IEC 的要
求比德国高。这只是表面现象。其实两者的效果是完全相同的。有机会笔者将另
文再作介绍。
关于低烟（DIYAN），也用 D 表示。虽与低卤的 D 重复，但已约定俗成，在
型号组合时也不致误解。低烟的国际标准要求为透光率≥60％。必须指出，我国
以 PVC 为基的所谓低卤低烟材料所制作的电线电缆，其低烟达不到上述要求，
不应采用低烟的型号。除非在产品标准中另有说明，例如降低透光率的指标，并
说明该指标低于国际标准或国家标准的要求，以免用户误解。
关于低毒（DIDU），不能再用 D 表示，而用 U。有关标准 IEC 尚在考虑中。
目前使用较多的是英国海军工程标准 NES713，用毒性指数（TI）表示，如要求
绝缘材料的毒性指数小于 3、护套的毒性指数小于 5。国内有些厂家称可提供无
卤、低烟、无毒电缆，这里所称的无毒是不恰当的，应为低毒。因无卤、低烟材
料燃烧时会产生有毒的 CO，如材料中含有 P、N、S，则生成的有毒气体还要多。
关于型号的组合
当某～电线电缆具有多种燃烧特性时，按国际惯例，某型号及称谓按下列顺
序（没有的项目应略去）；
无（低）卤一低烟一低毒一阻燃一耐火
42
例如：
（1）阻燃（A）类聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆，型号为：ZA－VV
（2）低卤阻燃（B 类）PVC 绝缘 PVC 护套电力电缆，型号为： DZB－VV
（3）低卤低烟阻燃（C 类）PVC 绝缘 PVC 护套电力电缆，型号为：DDZC-VV
（4）无卤低烟阻燃（A 类）交联聚乙烯绝缘钢带销装聚烯烃护套电力电缆，型
号为：WDZA-YJY23（外护层的聚烯烃护套用数字 3）
（5）无卤低烟阻燃（B 类）交联聚乙烯绝缘聚烯烃护套电力电缆，型号为：WDZB
一 YJY（聚烯烃型号用 Y 不用 X、E、O 或 P，据 GB／T13849－1993）
（6）无卤低烟耐火（A 类）交联聚乙烯绝缘聚烯烃护套电力电缆，型号为：WDNA
－YJY
（7）耐火（B 类）聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆，型号为：NB-VV
必须注意的问题
以上提出了根据电线电缆的燃烧特性来确定相应型号和称谓的方法。现就目
前出现的一些问题及如何处理说明如下： （1）不要给阻燃戴高帽子为使电线电
缆达到阻燃的要求，有各种各样的方法。例如，采用以无机阻燃剂为基的胶泥填
充（即所谓"隔氧层"、"隔火层"等）或以无机阻燃剂为基的涂料涂覆的阻燃市带
（即所谓"高阻燃带"、"隔氧隔火带"等）包绕，在解决交联聚乙烯绝缘等易燃材
料组成的电缆阻燃问题上起着非常重要的作用，甚至可以达到阻燃 A 类的水平。
但不要给它戴上"高阻燃"、"超高阻燃"、"特高阻燃"的帽子，不要采用 GZR 的型
号。这是因为，依据的燃烧试验方法和指标相同，都是 IEC 332－3 或 GB
，所以不管采用何种手段和方法来实现阻燃，其型号和称谓应该相同。
目前阻燃的最高级别是 ZA。值得指出的是，不要给阻燃电缆起新名字，如隔氧
层电缆、隔火层电缆等，否则，在国际招标中就让人难以理解。
43
（2）称谓不要颠来倒去你叫"无卤低烟"，他叫"低烟无卤"，在实质上没有差别，
但称谓就不统一。而且导致型号可以是 WD，也可以是 DW，颠来倒去也不统一。
在国外，称谓都是先卤后烟。例如，法国阿尔卡特公司称 HALOGEN FREE LOW
SMOKE CABLES（无卤低烟电缆），型号为 XLS；英国德尔塔公司称 ZERO
HALOGEN LOW SMOKECABLES（应译无卤低烟电缆，不译零卤低烟电缆，以
免自造混乱），型号为 OHLS，等等。可见还是叫"无卤低烟"好。同理，"低卤低
烟"不要叫做"低烟低卤"。
（3）阻燃不要称为难燃阻燃与国际通用的 FLAME RETARDANT 切合，因为
RETARDANT 是延迟、阻止之意。日本人称为难燃；并把阻燃剂叫做难燃剂。
为统一称谓，叫阻燃好，型号用 Z 不用 N。
（4）矿物绝缘（MI）电缆不要再 Pg 防火电缆矿物绝缘（MI）电缆是有别于有
机绝缘电缆的另类电缆，阻燃和耐火是其固有特性之一，因此，在需防火的地方，
可推荐选用 MI 电缆。但不必把它再叫做防火电缆，以免与有机绝缘的阻燃电缆
和耐火电缆相混淆。更不要再加一个型号。国内把 MI 电缆叫做防火电缆，是有
人认为它的阻燃和耐火性能更好。实，试验方法和考核指标都是一样的。
（5）关于耐火电缆的阻燃等级根据新近出版的英国标准 BS7629-1997 和
BS6387－1994，耐火电缆的阻燃特性要求是通过单报垂直燃烧试验。因此，如
果我国予以仿效，在制订标准时也可统一规定耐火电缆的阻燃等级为单根阻燃，
则在耐火电缆的型号中可把阻燃的代号省去。当然，如用户要求提高阻燃等级，
再在型号中把阻燃代号介入即可。
电缆的燃烧特性都每时总体，并不计较各组成构件的个别特性，这不仅使电
缆设计乾有用脑之地，而且为型号和称谓的简化也提供了有利条件。
以上防火电线电缆型号编制方法承上启下，顺应国内约定谷成习惯，简便直观，
容易记忆，且便于今后特性的增删。希望能为大家所接受或提出意见。
