了解为高分辨率、高帧率CMOS图像传感器设计供电方案的挑战

2023-07-10

CMOS传感器的介绍

当今的CMOS图像转换技术不仅服务于“传统的”工业图像处理,而且还凭借其卓越的性能和灵活性而被日益广泛的新颖消费应用所接纳。此外,它还能确保汽车驾驶时的高安全性和舒适性。最初,CMOS图像传感器被应用于工业图像处理;在那些旨在提高生产率、质量和生产工艺经济性的全新自动化解决方案中,它至今仍然是至关重要的一环。
据市场研究公司IMS Research的预测,在未来的几年中,欧洲工业图像处理市场的年成长率将达到6%,其中,在相机中集成了软件功能的智能型解决方案的市场份额将不断扩大。在德国,据其全国工具机供应商协会VDMA提供的数据,2004年的图像处理市场增长率达到了14%。市场调研公司In-Stat/MDR亦指出,单就图像传感器的次级市场而言,其年成长率将高达30%以上,而且这种情况将持续到2008年。最为重要的启野贺是:CMOS传感器的成长速度将达到CCD传感器的七倍,照相手机和数码相机的迅速普及是这种需求的主要推动因素。
显然,人们如此看好CMOS图像转换器的成长前景是基于这样一个事实,即:与垄断该领域长达30多年的CCD技悄派术相比,它能够更好地满足用户对各种应用中新型图像传感器不断提升的品质要求,如更加灵活的图像捕获、更高的灵敏度、更宽的动态范围、更高的分辨率、更低的功耗以及更加优脊腊良的系统集成等。此外,CMOS图像转换器还造就了一些迄今为止尚不能以经济的方式来实现的新颖应用。另外,还有一些有利于CMOS传感器的“软”标准在起作用,包括:应用支持、抗辐射性、快门类型、开窗口和光谱覆盖率等。不过,这种区别稍带几分任意性,因为这些标准的重要程度将由于应用的不同(消费、工业或汽车)而发生变化。

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有线

一般情况下,有线红外探测器红外防盗只是检测红外线的强度,并没有成像功能,自然也就谈不上视频监控和录像了,因此是没有摄像功能的。要看图像必待用脚写宁须安装视频监控设备的啊。
近年来,随着计算机、网络以及图像处理、传输技术的飞来自速发展,视频监控技术也有了长足的发展。现在视频监控已经广泛应用到各个领域,一些家庭也开始安装监控设备
基本组成
视频监控设备一般由以下三部分组成:
Ⅰ.前端部分:主要由摄像机、镜头、云台、防护罩、支架、解码器等组成。
Ⅱ.传输部分;使用电缆、电线采取架空、地埋或沿墙敷设等方式传输视频、音频或控制信号等。
Ⅲ.终端部分:主要由画面分割器、监视器、控制设备、录像存储设备等。
防雷措施
(1)前端设备的防雷:前端设备有室外和室内两种分布方式,室内分布的一般不会受到直击雷击,但需考虑防止雷电过电压对设备的侵害,而室外的设备则同时需考虑防止直击雷击。
视频监控的防雷基本措施
前端设备如摄像头等应置于避360问答雷针有效保护范围之内。对于已经处于其它避雷针或高层建筑原有避雷系统保护范围之内的前刻宣齐端设备,一般可以不再另行考虑直击雷防护;对于未处于任何接避雷系统保护范围之内的前端设备,真蛋棉接岁八则孝枝均应考虑直击雷防护问题。
(2)传输线路的防雷:监控系统多半以上的雷害事粉九跑胶烈混命殖肉密孙故都是因为与系统相连的线路上感应的雷电侵入波过电压造成的。因此,做好与系统相连的线路优液艺力同防护是整体防雷中不容忽视的一环。视频监控系统主要是传输信号线和电源线。
最安全多铁击仍袁胡业的布线方式应采取全程穿金属管埋地敷设,同时注意,金属管两端务必做有效接地。摄像机的电源一般使用ac220v或dc12v。摄像机由直流变压器坚次各品任界胜聚略供电的,单相电源避雷器应串联或并联在直流变压器前端,如直流电源传输距离大于15米,则摄像机端还应串接低压直流避雷器。
(3)终端父跳散裂且设备的防雷:监控室防雷是监控系统防雷的核心,应从直击雷防护、雷电侵入波、等电位连接、电涌保护多方面进行。
监控室主要设备包括监控中心电脑、视频矩阵组景察呀带损星凯白、硬盘录像机、对讲系统以及监控室电源等。
监控系统设备机房位负下纪帝着延置应选择在最高级区和避免设在建筑物的顶三层内;当建筑物天面部用头以向分的避雷网格尺寸不符合系统抗干扰的要求时,应在天面加装屏蔽层。使用非屏蔽电缆,入户前应穿金属管并埋入地中水平距离10米以上。如受条件限制无法穿金属管埋地入户,则应加长入户屏蔽管或栈桥长度,金属管或栈桥的两端种扩调样以及在雷电防护区交紧把连地双掉企尽界处要做等电位连接和接地。基碧监控系统设备为金属外壳时,应用总径况顺资最短的导线将其与等电位连接带连接。
如是非金属外壳,当设备所在建筑物屏蔽未达到设备的电磁兼容性要求时,应加装金属网或其它屏蔽体对设备屏蔽,金属网应与等电位连接带进行等电位连接。计算机、通信、监控机房的设备应与建筑物外墙保护1米左右距巧锋敏离。以防止大楼遭到直击雷时沿外墙泄流入地的引下线周围产生较强的电磁场而损坏微电子设备。
选购注意事项:
安装视频监控设备的用途
通常安装视频监控有多种用途。对于一些单位来说,视频监控的主要用途就是保护集体财产减少财物丢失。而有些则更侧重保护人身安全,比如学校、托儿所,可以让学生家长们对孩子在学校的一举一动都放心。对于家庭用户,根据自身需求的不同用途也不同。既可以用来保护家庭财产安全,也可以用来远程看护老人和孩子。监控目标和侧重点的不同,直接决定着用户对实时视频和访问录制视频内容方便与否的关注。
监控的基础设施类型
建筑物的多少、地理位置距离、监控目标的距离等等这些都是监控的基础设施必须考虑的问题。
楼宇之间和楼房内部的网络连接的类型
现在有很多楼宇之间或者楼房内部都安装有光纤网络。必须确定网络连接的类型,才能更准确的选择视频监控设备。
画面质量的要求
不同的视频监控设备能支持不同的分辨率和帧。分辨率是衡量画面质量的一种参考标准,越高的分辨率画质就会越高。帧每秒(fps)描述中一秒时间内捕捉到的帧(图片)数。fps越高,摄录的画面就越连贯。高帧率通常可以用来监控注重细节的视频画面。
录制内容保留的时间
高分辨率和高帧率需要更多的网络带宽资源,也会占用更多的视频存储空间。摄录下来的内容保留时间与分辨率和帧率相关,使用PC系统通常可以升级获得更多的视频存储空间。
无论单独安装视频监控设备还是使用集成设备进行安装,都应该确定实际生产商的类型。
现在,在这个行业领域,安防厂商的数量很多,有实力的厂商不仅生产产品还会根据客户不同需求提供解决方案。

CMOS器件的基本原理及结构

CMOS器件:就是CMOS传感器 CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor),中文学名为互补金属氧化物半导体,它本是计算机系统内一种重要的芯片,保存了系统引导最基本的资料。其原理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。
    CMOS传感器也可细分为被动式像素传感器(Passive Pixel Sensor CMOS)与主动式像素传感器(Active Pixel Sensor CMOS)。

  CMOS传感器按为像素结构分被动式与主动式两种。
  被动式 :又叫无源式。它由一个反向偏置的光敏二极管和一个开关管构成。光敏二极管本质上是一个由P型半导体和N型半导体组成的PN结,它可等效为一个反向偏置的二极管和一个MOS电容并联。当开关管开启时,光敏二极管与垂直的列线(Column bus)连通。位于列线末端的电荷积分放大器读出电路(Charge integrating amplifier)保持列线电压为一常数,当光敏二极管存贮的信号电荷被读出时,其电压被复位到列线电压水平,与此同时,与光信号成正比的电荷由电荷积分放大器转换为电荷输出。
  主动式: 主动式像素结构(Active Pixel Sensor.简称APS),又叫有源式,如图2所示. 几乎在CMOS PPS像素结构发明的同时,人们很快认识到在像素内引入缓冲器或放大器可以改善像素的性能,在CMOS APS中每一像素内都有自己的放大器。集成在表面的放大晶体管减少了像素元件的有效表面积,降低了“封装密度”,使40%~50%的入射光被反射。这种传感器的另一个问题是,如何使传感器的多通道放大器之间有较好的匹配,这可以通过降低残余水平的固定图形噪声较好地实现。由于CMOS APS像素内的每个放大器仅在此读出期间被激发,所以CMOS APS的功耗比CCD图像传感器的还小。

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