图一
图一为典型的视频监控系统原理图。这类系统易产生图像在在监视器上有斜纹干扰或是出现滚动的黑杠。从干扰表现的形式,我们可以判断产生干扰的主要原因来自于线路干扰和电源干扰。 下图为干扰形成的等效电路图。
Vab=(Vo ×75)÷[75×2+Rc+Rd]] + (Vi×75) ÷[75×2+Rc+Rd]] 其中,第一项为负载获得的有效视频信号Voh=(Vo ×75)÷[75×2+Rc+Rd]]。 第二项为负载获得的有效干扰信号Vih=(Vi×75)÷[75×2+Rc+Rd]]。 当电缆很短时,内外导体电阻可以忽略,Rc+Rd=0。这时,有效视频信号Voh=(Vo ×75)÷75×2+0)= Vo ×75÷75×2= Vo/2=1Vp-p。 因为干扰感应电动势Vi正比于(Rc+Rd),此时Vi=0,Vih =0; 值得注意的是干扰信号Vi是由电缆纵向分布参数(阻抗或电阻)决定的,不是一个集中的点信号源,重要的是它串联在视频信号传输回路中,负载在取得摄像机视频信号的同时,也必然取得干扰信号。干扰的性质属于“加性干扰”,不管视频信号有没有,它始终存在。 从上面的公式中我们可以看出,要消除干扰最主要的方法是尽可能感小干扰电动势,而图一中干扰来源主要有以下几种:
接地干扰
前端设备的“地”与控制室设备的“地”相对“电网地”的电位不同,即两处接地点相对电网“地”的电势差不同,那么通过电源在摄象机与矩阵之间形成电源回路,视频电缆屏蔽层又是接地的,这样50Hz的工频干扰进入矩阵,产生干扰。对于此类干扰,由于很难使各处的“地”电位与“电网地”的电位差完全相同,比较有效有方法是切断形成地环流的路径,采用切断地环回路的方法,在摄象机一端不接地并做好与安装支架的绝缘措施,这样可基本消除接地引起的干扰。值得一提的是,由于同轴电缆过长,中间免不了有接头,如接头处理不好,屏蔽网碰到金属线槽也会产生此种干扰,因此在处理时也要注意到此种情况。
电源干扰
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。例如,某现场系统安装好后出现图像有斜纹干扰现象,怎么也查不出原因。后来发现由于此系统是在夏天安装,安装时此房间就已经装有空调,而且空调处于自动运行状态。有一次偶然将空调电源关闭,此时奇迹出现了,监视器上的图像竟然正常了。再把空调电源插上,干扰又出现了,困恼好一段时间的问题终于发现了。后来加装了UPS将系统电源与空调电源分开,干扰排除。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。
由传输线引入的空间辐射干扰
这种干扰现象的产生,多半是因为在传输系统、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,对传输线的管路采有钢管并良好接地。
阻抗不匹配
由于传输线的特性阻抗不匹配引起的故障现象。这是由于视频传输线的特性阻抗不是75Ω或者是设备本身的特性阻抗不是75Ω而导致阻抗失配造成的。对于此类干扰应尽量使系统内各设备阻抗匹配。
图二
图二所示为监控系统带电脑分控的情况。此类系统最容易产生在分控电脑上所装视频卡显示的图像有黑杠。对于此干扰,最有效的措施就是在分控端电脑电源线上三芯插头上的“地”去掉。 由于现在矩阵级联系统越来越多,对于监控点比较集中需要独立管理又要接受主控室管理的地方,一般采取级联矩阵。在级联系统中,如果距离比较近,矩阵之间有可能采取视频线直接连接的方式,这样一来干扰就很容易出现,特别是由于两个矩阵不在一起,两地地电位不一致,因此在此系统表现最为突出的干扰为接地干扰。这种干扰出现以后很不好处理。对于此类干扰的抑制,在工程中已有解决的方法。下图为矩阵之间级联示意图。
对于此类系统产生的干扰,有以下几种抑制方法: 1、 对于有条件的地方,级联视频信号和控制信号尽量采用光端机来传输视频,这样通过光隔离可以比较好的解决这一干扰问题。但是由于光端机价格相对来比较高,且不是每一个地方都具备敷设光缆的条件,因此此方法不是每个地方都适用。 2、 在级联的视频信号之间加装视频抗干扰隔离器。视频抗干扰隔离器是现代高科技专利产品,当视听设备联接产生各种交条干扰时,在视频线路上串接该产品,能有效隔离各种干扰信号,使图像恢复如初,提高信号转播质量。视频抗干扰隔离器是采用宽频带、高性能带通滤波器和高性能视频运算放大器组成的低失真、高性能视频隔离器,它的运用使远端和近端的视频电缆从电的意义上完全处于隔离状况,这样就从根本上完全避免了地电位差引起的干扰,同时又可有效地抑制雷电冲击造成的系统设备损坏。由于隔离了电信号,该视频抗干扰隔离器还可有效地避免由于环境高频、脉冲等干扰信号对视频信号的干扰。 抗干扰隔离器的特点: ●安装简单,只需串联接入视频电缆接收端即可; ●该产品不需要外接电源; ●采用宽频带、高性能带通滤波器; ●光电隔离视频信号; ●有效地抑制因地电位差引起的黑纹滚动干扰; ●有效地抑制因电源相位引起的高频网纹干扰; ●亦可抑制线缆绝缘不够引起的高频脉冲干扰; ●对长距离传输视频信号,具有相位调整、信号放大作用; ●有效地隔离雷电对系统设备的冲击 3、 采用调制解调器将信号频率调高后传输。 干扰波传播特点
干扰波传播距离与频率的关系
根据干扰波传播距离与频率的关系曲线可以看出,频率越低传播的距离越远。这也意味着,频率越低,受到干扰的机会越多,强度越大。因此,采用将信号频率调高后传输,在中心再将信号调制并滤波也可大大减少干扰。 由于各监控系统都有着各自不同的特点,会产生这样那样的干扰,因此正确分析干扰产生的原因,并采取行之有效的方法来抑制干扰,确保工程质量和设备良好的运行,对监控系统显得尤其重要。
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