[分享]闭路电视监控系统干扰问题...

前言.

      本文非阿坤所写,   我也是从朋友处要来的,   部份内容我看了也还不太明白,  只能明白个大概,  我也是刚开始学着做监控的,  现在分享出来,  供大家共同探讨学习.   如果大家有什么问题,  欢迎提出来. 我不一定回答得了,  不一定解决得了,  看了贴子,   有什么不明白,  只能贴出来.    我们再去共同寻找答案,谢谢.

还要非常感谢原著提供这么好的文章,阿坤谢谢你.

闭路电视监控系统(CCTV)在建筑工程中的应用越来越多，由于建筑物内的电气环境比较复杂，容易形成各种干扰源，如果施工过程中未采取恰当的防范措施，各种干扰就会通过传输线缆进入闭路电视监控系统，造成视频图象质量下降、系统控制失灵、运行不稳定等现象。因此研究闭路电视监控干扰源的性质、了解对闭路电视监控系统的影响方式，以便采取措施解决干扰问题对提高闭路监控系统工程质量，确保系统的稳定运行非常有益。 　
              干扰的来源及影响方式
         闭路电视监控系统中传输信号的类型主要有两类：一类是模拟视频信号，传输路径由摄象机到矩阵，从矩阵再到显示器或录象机；一类是数字信号包括矩阵与摄象机之间的控制信息传输，矩阵中计算机部分的数字信号。一般设备成为干扰源的可能性很小，因此干扰主要通过信号传输路径进入系统。
         闭路电视监控系统的信号传输路径是，能通过视频电缆和传输控制信号的双绞线耦合进系统的干扰有：各种高频噪声比如大电感负载启停，地电位不等引入的工频干扰，平衡传输线路失衡使抑噪能力下降将共频干扰转成了差模干扰，传输线上阻抗不匹配造成信号的反射使信号传输质量下降，静电放电沿传输线进入设备造成接口芯片损伤或损坏。

        具体表现如下：
         由于阻抗不匹配造成的影响在视频图象上表现为重影。在信号传输线上会将在脉冲序列的前后沿形成震荡。震荡的存在使高低电平间的阈值差变小，当震荡的幅值再大或有其他干扰引入时就无法正确分辨出脉冲电平值，导致通信时间变长或通信中断。接地和屏蔽不好会导致传输线抑制外部电磁干扰能力的下降，体现在视频图象就是雪花噪点、网纹干扰以及横纹滚动等；在信号传输线上形成尖峰干扰，造成通信错误。平衡传输线路失衡也会在信号传输线上形成尖峰干扰。静电放电除了会造成设备损坏外，还会影响存储器内的数据，使设备出现些莫名其妙的错误。
          抗干扰的方法
         从干扰源的分析了解到并没有特别的干扰源，消除或者减少上述干扰的理论探讨也有许多，如何针对闭路电视监控工程解决干扰问题，很少有文献涉及，下面就闭路电视监控工种中常见的干扰及解决方法进行些探讨。
         (1)数字信号传输中的抗干扰措施
        在弱电系统工程中数字信号的传输通常指长线传输，常见的方式有：通过调制、解调方法在电力线或视频线上传输数字信号；通过工业标准的通信网络进行传输，比如RS422、RS845、RS485；自行开发的自动式传输。三者相较，常见的还是RS422、RS485,   因此重点讨论RS485数字通信抗干扰方法。
         RS485总线是采用差分平衡电气接口，具有较强的抗电磁干扰能力，但在实际工程RS485总线并未达到人们期望的效果。问题往往出现在以下几个方面：第一网络拓扑不合理，未按照总线型网络拓扑布线，成为事宜上的星型拓扑；传输线与接收和发送端设备连接不正确，削弱了平衡线的抗干扰能力；第三公用双绞线，未进一步采取抗干扰措施，比如采用屏蔽双绞。虽然在造成干扰的方式上有所不同但在干扰的表现形式上只有两种：一种是反射增加了信号畸变程度；一种是外部的干扰由于平衡条件被破坏，共模干扰变成了串模信号进入传输线。
           关于信号反射。根据电磁理论，减少长线上信号反射的唯一途径是阻抗匹配，若通信网络拓扑为总线型，阻抗匹配比较容易实现，但若是星型网络拓扑，根据工程经验则可在发送端串上与传输线特征阻抗相同的电阻R0，在接收端按图所示进行连接，其中R1>R2，R0=(R1*R2)/(R1+R2)。在发送R0一般是驱动门输出内阻的5倍以上，可以得到较高的发送电平，接收的匹配阻抗是经5V电源形成的，在阻抗匹配的同时减少了吸收功耗，这样既减少了的射，又不会因为增加了匹配电阻吸收过多的信号功率，信号的电平阈值差变小。

本文转自http://hi.baidu.com/hyjunyi/blog/item/223d5bbf39b9550f19d81fc0.html

双绞线作为RS485传输一对电磁感应噪声有较强的抑制能力但对静电感应引起噪声的抑制能力较差,   因此RS485传输线应选用屏蔽双绞线。双绞线的屏蔽层要正确接地,   这里讲的“地”应是驱动总线逻辑门的“地”, 而非“机壳地”、“保护地”，但在许多实际设备上往往没有给出接地连接端,    所以在这种情况下就需要引一条线将屏蔽与驱动逻辑门集成电路的地相连。 

      (2)视频信号的干扰

        视频信号的干扰在图象上表现为雪花点和50Hz横纹滚动，对于雪花点干扰是由于传输线上信号衰减以及耦合了高频干扰所致，这种干扰比较容易消除，在摄象机与控制矩阵之间合理位置增加一个视频放大器，将信号的售噪比提高，或者改变视频电缆的路径避开高频干扰源，高频干扰的问题可基本上得到解决。较难解决的是50Hz横纹滚动及进一步加高频干扰的情况，比如电梯轿厢内摄象机的输出图象。为了抑制上述干扰，首先分析一下造成上述问题的原因。

          摄象机要求的供电电源一般有三种：直流12V、交流24V或220V，大多数工程应用中不从电梯轿厢的供电电源上取，而是另外布设供电电源给摄象机供电，摄象机输出图象经过一条软性的视频电缆从井道的止方或下方送出，视频电缆和供电电缆与轿厢的动力线捆绑在一起，当电梯运行时牵引电机运行产生的电磁场沿照明动力线传播，显然会影响摄象机供电电缆和视频电缆，当视频电缆的屏蔽层不够严密时，高频干扰就经视频电缆传回监视器。而对于50Hz的横纹滚动根据电磁学理论知道视频电缆的屏蔽层可完全消除50Hz工频干扰。由此可以推断这部分干扰不是通过视频电缆耦合过来，而是来自电源线和不合理的视频线联结。

          对于图象中的高频干扰，因它的频带仍在8MHz以内，采用空隙率为50%左右的屏蔽网可基本消防高频干扰，但要达到50%的空隙率屏蔽网根数需每个波长长度有60根以上，这样高的密度又会使电缆的柔韧性下降，比较好的方法是采用带有双层屏蔽的视频电缆。

         视频电缆屏蔽层是接地的，如果视频信号“地”与显示器的“地”相对“电网地”的电位不同，那么通过电源在摄象机与显示器之间形成电源回路，这样50Hz的工频干扰进入显示器中，消除50Hz工频干扰方法有两种，一是想办法使各处的“地”电位与“电网地”的电位差完全相同，或者切断形成地环流的路径。由于工程环境比较复杂，使各处“地”完全等电位比较困难，只能通过加大摄象机供电线缆的线径，尽可能降低地回路的电阻。或者采用切断地环流回路的方法，在摄象机或显示器端有一端不接地，通常在显示器端不接供电电源的地，这样虽不能完全消除干扰但可大减少50Hz的干扰。

           从上面的分析中看到，如果电源线上耦合上高频噪声，即使视频电缆的屏蔽电缆的屏蔽再好，也会将噪声送至显示器，因此摄象机的供电电源线最好也要屏蔽，上述措施需要在工程设计和施工时就要全面考虑才能实现，若到了系统调试时发现干扰存在可采用调制和解调的方法将噪声滤除，在摄象机端设一调制器将视频信号搬移到几十兆赫兹的频度段上，在显示器端设一低通滤波器将低于8MHz的信号全部滤除，再经过解调将视频图象还原。

     (3)监控系统的供电方式

          监控系统的供电方式只有两种：一种是集中供电方式即电源都引自一处，另一种是分布式供电，摄象机在安装位置附近取电源，从抗干扰效果的角度讲，集中供电方式更好一些，可以基本消除各处参考电位不等的情况。

电视监控传输系统中低频干扰及其抑制法A

同轴电缆是使用最广泛的视频传输介质，一般用于中短距离的视频信号的传输。同轴电缆的电气特征使得它非常适合传送摄像机到监视器的全视频信号（CCTV视频信号是由分布很广的低频信号和高频信号组成的）。传送低频信号（20赫兹到几千赫兹）时可以使用几乎任何种类的导线。在实际应用中，几乎所有导线都可以用作电话线。但要传送频率范围在20赫兹到6兆赫之间的视频信号，同时不希望有任何衰减时，就需要使用同轴电缆。              在电视监控系统中采用视频基带传输是最常用的传输方式。所谓基带传输是指不需经过频率变换等任何处理而直接传送全电视信号的方式。这种传输方式的优点是传输系统简单；在一定距离范围内，失真小；附加噪声低（系统信噪比高）；不必增加诸如调制器、解调器等附加设备。缺点是传输距离不能太远；一根视频同轴电缆只能传送一路电视信号等。               由于这种传输方式具有工作稳定可靠及设备简单等优点，因而在实际中获得了广泛的应用。但视频信号频带很宽，并且起始频率又很低，所以在电缆中传输时，其振幅及相位在低频段与高频段的差别就会很大。特别是在相位失真太大时，是难以用简单的电路进行补偿的。由于这个原因使它的传输距离受到了很大的限制。下面仅介绍基带传输中的低频干扰及其抑制法。     二．基带传输中的低频干扰     基带传输中的低频干扰的来源有以下几个方面：      1、广播干扰。     由于实际应用的需要，而必须将电缆在空中架设时、这时电缆本身就相当于一根很长的天线。由于天线效应的结果，电缆中会产生相当大的广播干扰电压，其频率约在几百千赫到1500千赫之间。这种干扰产生的原因如图1所示。由于电缆中电位差（eA-eB）的存在，便会在电缆外皮上产生干扰电流。这一电流通过电缆两端接地点与地构成回路，于是在终端负载上就会产生广播干扰信号的电压，使干扰信号混入视频信号中。这种干扰信号在图像上表现为，较密的斜形网纹，严重时甚至会淹没图象。如果将电缆埋在地下，或采用铅皮电缆、平衡对称电缆等都能较好地克服这种干扰。      2、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。图2是把两根长度为1公里的SYV-75-1电缆并在一起时在始端给其中一根电缆加入某一频率的干扰信号电压，在另一根电缆上测量所感应的电压，绘出如图中的曲线。由该曲线可以看出，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。      3、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50Hz的地电位差，从而产生干扰信号电压。50Hz干扰混入的原因见图3。图中R2、R3分别为地电阻及电缆外皮的电阻。当地电流流过地电阻R3时，便在其上产生如图所示的电压降。这时地电流分为两路，一路经电缆外皮在R2上产生干扰电压，另一路则通过视频信号源进入电缆芯线。于是在终端芯线与外皮之间便会产生干扰信号的电位。由图中可以很明显地看出，当视频信号从R1加入后，在终端负载电阻R4上便同时产生了视频信号与干扰信号，这种干扰使正常图像上出现很宽的横暗带。     据以上分析可知，对于三种较低频率的干扰一旦混入视频电路，被叠加在视频信号上时，要完全消除它是比较困难的。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。           三．克服低频干扰的方法             要从根本上克服这些干扰只有将基带传输方式改为避开这些干扰频率的低射频传输方式。这种方式是采用两次调制和解调的办法将基带信号搬迁到低射频的频段上。由于其低频部分被移到干扰频率之外，所以可以从根本上消除以上各种低频干扰的影响。不仅如此，在频率作了这样的搬迁之后，由于其相对带宽比大大减小，因此使均衡比较容易实现。但此法由于需要两次调制及解调，使设备过于复杂，因此一般只适用于远距离的传输系统。在基带传输中要抑制以上几种干扰还可采取以下措施：            1、采用高电平传输            采用高电平传输，对抑制广播干扰及较低频率的各种干扰是有效的。图4是高电平输出电路，当输入视频信号为1.5Vp-p时，在输出端可得到8Vp-p左右的输出信号。如使用SYV-75-1或同类型单芯电缆并在终端加接电缆均衡器时，最远传输距离可达4.5公里左右。图像质量能满足一般的要求。

2、50Hz交流干扰的抑制法
    对50Hz交流干扰的抑制可以采用以下几种方法
    （1）一端接地法抑制50Hz交流干扰
    根据前面对50Hz交流干扰产生原因的分析可知，干扰的产生是由于始端与末端都接大地的结果（这在始端与末端用电功率较大时由于漏电流较大是完全必要的）。但对于一般小规模的监视系统，则可采用一端接地的办法，其原理电路如图5所示。
    图中终端机壳不接大地，这样一来两地间电位差及电缆外皮电阻虽依然存在，地电流虽也经电缆芯线到达终端，但由于始、末端两地间的地电流不能通过电缆外皮形成回路，因而不产生电压降，所以在终端电缆的芯线及外皮之间不会产生干扰信号的电位差，从而避免了地电位差所引入的交流干扰。在一个终端有10个监视器及传输距离最远为4.5公里的实际交通控制监视系统中，已采用此法，未发现明显的50Hz干扰。
    （2）用差分放大器抑制50Hz交流干扰。
     在实际监视系统中，如果始、终端都必须接大地因而引入了地电流干扰信号时，则可采用差分电路及箝位电路来消除这种干扰。其原理如图6所示。该电路利用了前述一端接“地”及差分电路具有共模抑制性能的特点。图中终端电缆外皮通过电容C1接大地。若C1很小，以至对50Hz而言可视为开路时，那么这个电路就相当于前面一点接“地”电路一样，能起到抑制50Hz干扰的作用。但事实上由于视频信号中也有很低频率的信号，如C1太小，则会使加在R4两端的低频电压降低，而产生严重的低频失真。所以电路中将C1取为1μF。这样一来，50Hz干扰信号便又会流过外皮电阻R2而在R4上产生干扰信号的电压降。差分电路的作用就是为进一步消除这一干扰而加入的。
            图7是图6的交流等效电路，从等效电路可以看出，BG1的基极同时加有由电缆芯线送来的视频信号与干扰信号，而BG2的基极则只有干扰信号。由于加于两管的干扰信号极性相同。根据差分放大电路的特性，当两管特性对称及射极电阻R6大于集电极电阻R5时，对同极性的干扰信号能产生相当好的抑制效果。在实际电路中为提高共模抑制能力及稳定性，差分电路公共射极电阻还可由两个特的三极性对称管成接“恒流源”电路代替。
    对于视频信号而言，1/2e视只加在BG1的基极，因此BG1、BG3可看成是共集、共基放大电路。因而从负载R8上便能输出视频信号，由于电容C1较大，因此当地电流流过时，在外皮电阻上会产生一定的压降，这使得加在差分管两基极的干扰信号幅度不相等，而限制了共模抑制比的提高，因而输出信号中还可能有残留的50Hz干扰。但在均衡器中加箝位电路就可以抑制这种干扰。
    （3）用变压器抑制50Hz交流干扰     图8是抑制50Hz交流干扰的又一种方法，电缆的芯线通过变压器次级与终端负载连接。电缆屏蔽层则通过变压器初级接地。这样，当某一瞬间干扰电压的极性如图所示时，干扰电流流过变压器初级并建立起如图所示的电压，在次级便会感应出一个如图所示的与初级电压相位相反、数值相等的电压。由于干扰电压在R4两端极性相反，而且幅度相等，所以在电阻R4上不会产生干扰信号的压降。而对于视频信号电压，由于它流过电缆芯线与屏蔽层的电流方向是相反的，因此在R4上不会产生同极性电压。因此变压器的插入不会影响正常视频信号的传输。变压器可用与传输电缆阻抗相同的细电缆绕在导磁率较高的铁芯或磁芯上制成。电缆芯线为次级，接在传输电缆的芯线上，而电缆屏蔽层作为初级接在传输电缆的屏蔽层上。

 

 

 

 

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