黑白监视器
中国安防行业网    2013-1-25 11:14:00    关键字:黑白视频监视器 视频监控 安防      浏览量:

  安防监控系统发展到今天,黑白视频监器的应用越来已经越少。但CRT监视器是最原始的监控系统显示设备。要认识黑白监视器,我们先介绍监视器的工作原理,特别是显像管的工作原理。

  一、显像管(CRT)的结构与工作原理

  显像管在监视器中的地位如同摄像器件在摄像机中一样,要完成所有的基本变换。它的工作过程反映图像显示设备的基本概念:如图像扫描、同步处理、电/光转换,最终把时间域的电信号转变为空间域的光学图像信号。监视器的设计就是以它为核心。

  1、显像管(黑白)结构

  由电子枪、电子偏转系统、荧光屏、和玻璃壳体组成。

  电子枪,由灯丝、阴极、控制栅极、加速极、聚焦极和阳极组成。它的基本功能是发射电子,并使其加速、聚焦形成细小的电子束。准确地打在荧光屏上。电子枪的阳极由阳极园筒和壳体内壁的石墨导电层组成,通过高压咀供给十几千伏的高压,使电子加速,获得足够的能量轰击荧光屏,使其发光。电子枪作用如同一组光学透镜对光线的作用,因此又称电子光学系统。

  荧光屏,由镀复在面板玻璃内壁上的荧光膜构成,它受电子束轰击而发光,发光强度与电子束能量和强度成正比。构成荧光膜的主要材料(荧光粉)是硫化锌与硫化镉的混合物。荧光膜背面还有一层10μm的铝膜,以提高荧光屏的亮度,并防止离子对荧光屏的轰击。

  偏转系统,是位于显像管外部的线圈组件,也可以认为是偏转(扫描)电路的一部份,它与显像管的结构紧密相关。作用是改变电子束的运动方向,形成矩形扫描光栅。

  玻璃壳体,显像管是真空器件,壳体是重要部份。电子枪、荧光膜均置于其中。

  2、显像管的基本性能

  与监视器的技术指标有直接关系的性能主要有以下几项:

  调制特性:

  通过向阴极或栅极加电压都可以对电子束进行调制。前者称为阴调方式,后者为栅调方式。显然两者的电压极性是相反的,通常把栅、阴极之间的电压称为调制电压;调制电压与电子束电流的关系称调制特性。实验证明显像管的调制特性不是线性的(一条直线),因此、调制电压与荧光屏亮度的关系也不是线性的。摄像机的校正就是补偿这一非线性。对某一型号显像管,调制电压的范围(调制量)是有限度的,它是电子束刚好为零时调制电压(截止电压)与规定电子束电流时调制电压的差。

  分辨率:

  指可以分辨电视线的数量。它与荧光粉的特性和电子束聚焦性能有关。荧光粉越细、电子枪聚焦越好,显像管分辨率越高。要注意,显像管的分辨率与监视器和分辨率不是一个概念。后者主要是与监视器视频通道的辐频特性有关。

  发光亮度:

  与荧光粉的电/光转换效率有关,也与电子束强度和能量有关。发光亮度B是指:单位面积荧光屏在其法线方向上的发光强度,单位是尼特(nt)。可通过照度测量来计算。

  灰度等级:

  荧光屏能够分辨亮暗层次的能力(以灰度级数表示)。灰度等级越高、可以显示图像的层次越丰富。同样、显像管的灰度等级影响监视器的灰度等级,但两者不是一个概念。后者与监视器视频通道的非线性有关。

  二、黑白监视器的电路

  监视器主要由视频通道电路、同步与扫描电路和显像管电路组成,它们的基本功能是:

  (1)视频通道电路:

  把输入监视器的1VP-P左右的视频信号无失真地放大,使之能够送到显像管的调制电极(阴或栅极),去调制电子束的强度。监视器对视频通道电路的基本要求是:

  足够的增益,根据调制方式不同,视频通道电路总的要有34-46db的增益;

  足够的带宽,这是监视器显示高分辨的图像的前题,一般要求有10M以上的带宽。而且幅频特性要平坦,以保证良好的相频特性;

  良好的线性,摄像机已进行了校正,来补偿显像管调制特性的非线性。监视器视频通道要求有良好的线性。

  视频通道由输入级、中间放大级和输出放大级组成。输入级没有增益、主要是阻抗匹配;中间放大级提供主要的增益,要求有良好的线性和频率特性;输出级则是按调制要求输出幅度、极性适合的调制电压。监视器视频通道还可以具有DC恢复和频率补偿特性。

  (2)同步和扫描电路

  它的基本功能是向行、场偏转线圈提供锯齿波电流,使之产生偏转磁场。分行扫描电路和场扫描电路两个主要部份,由于行、场偏转线圈的工作频率差别很大,它们呈现的阻抗特性不同,所需推动功率不同,所以两者的差别很大。

  (3)显像管电路

  显像管的基本功能是向显像管的各个电极提供工作电压,保证显像管正常的工作。并实现亮度控制和亮点消除。

  亮度控制,通过调节显像管栅-阴之间的直流偏压,就可实现显像管的亮度控制(调节)。

  亮点消除,在监视器关机时,通过向栅极加一负电压,使电子束截止,起到亮点消除的作用。

  三、黑白监视器的应用

  黑白监视器是最原始的安防监控显示设备。尽管这10年来因为新型平板显示技术的产业化发展,黑白监视器已经逐渐被代替了,但是由于CRT监视器仍具有良好的图像质量、稳定的工作性能和很高的性价比,所以目前仍然占有一定的市场份额。