專利名稱：水下微光電視系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種物理儀器的攝像技術(shù)。具體應(yīng)用于對魚類行動、水產(chǎn)養(yǎng)殖品種的生長及生態(tài)習(xí)性、漁具運行時的結(jié)構(gòu)狀態(tài)、水工設(shè)施等在無外界干擾情況下的直接觀察和長期監(jiān)視，由于其具有較高的靈敏度，故可稱水下微光電視系統(tǒng)。
微光電視國內(nèi)應(yīng)用的范圍只限于一些比較特殊的部門如國防、安全保密等，用于水下特別是水產(chǎn)業(yè)尚未見報道，國外發(fā)送國家已有水下微光電視，但由于所選用的微光攝像器件的光譜響應(yīng)不適合于我國海區(qū)海水的光學(xué)特點，其光譜響應(yīng)與我國海區(qū)海水的光譜分布匹配不良，盡管其標(biāo)稱靈敏度很高，但實際使用時靈敏度偏低，由于整個系統(tǒng)采用交流供電，功耗大，在水產(chǎn)業(yè)應(yīng)用極不方便，同時整個系統(tǒng)價格昂貴，國內(nèi)一般單位無力承受。
本發(fā)明的目的旨在開發(fā)一種適合我國海域海水光學(xué)特點的水下微光電視系統(tǒng)，整個系統(tǒng)采用低壓直流供電，靈敏度高，價格遠低于國外同類產(chǎn)品，經(jīng)濟實用。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案的特殊之處在于篩選適合我國海域海水光學(xué)特點的微光攝像器件，最大限度地使其光譜響應(yīng)與我國海域海水中的光譜分布相匹配。由于我國海域海水中的浮游動植物及懸浮物質(zhì)較多，海水中的光譜分布峰值向長波方向偏移;同時海水對波長較長的紅及紅外光和波長較短的紫及紫外光衰減的相當(dāng)快，因此本發(fā)明經(jīng)過海上反復(fù)試驗篩選的微光攝像器件完全可以滿足水下使用的要求。其光譜響應(yīng)峰值在520～550nm，對400nm以下波長的光線無響應(yīng)，對700nm以上波長的光線響應(yīng)很差。這種微光攝像器件的光譜響應(yīng)與我國大多數(shù)海域海水的光譜分布匹配良好，這樣其積分靈敏度得到了充分的發(fā)揮。另外由于微光攝像器件靈敏度很高，一般都在夜間使用，抗強光能力很差，受到連續(xù)的強光照射極易損壞，而水下應(yīng)用，其光照強度的變化范圍很大，稍有不慎就有可能損壞微光攝像器件，為此本發(fā)明在自動光圈鏡頭上設(shè)計了一種強光保護電路，無論何種原因引起的強光照射都能有效地保證微光攝像器件的安全。該電路由開機延時、強光檢測、二次延時及控制電路等部分組成。由于水產(chǎn)業(yè)應(yīng)用環(huán)境條件惡劣，高壓工頻供電不安全且耗電量大，因此本系統(tǒng)全部采用低壓直流供電，耗電少，安全可靠。為使用方便，本系統(tǒng)還選用了具有漢字顯示功能的錄像機，可在監(jiān)視器上直接顯示錄像機的工作狀況。
這樣，整個系統(tǒng)可以滿足我國大部分海域海水條件的使用要求，克服了一般微光攝像器件對環(huán)境照度要求苛刻的缺點，由于其靈敏度高、光譜響應(yīng)特性好，因此在滿月水深較淺的情況下也可使用?？蓪︷B(yǎng)殖品種的生長情況、網(wǎng)具、海底的自然狀況進行有效的無外界干擾的直接觀察或長期監(jiān)視。


圖1-水下微光電視系統(tǒng)方框圖。
圖2-強光保護電路圖。
圖3-微光攝像器件光譜響應(yīng)曲線。
圖面說明A1～A4四運算放大器，D1～D2二極管，C1～C2電容，R1～R4電阻，LR硅光電池，W1電位器。
本發(fā)明的附圖，是本發(fā)明的最具代表性的方案，因而取附圖做為最佳實施例對本發(fā)明做進一步的說明。
例1、用于水產(chǎn)業(yè)的無外界刺激的水下微光電視系統(tǒng)選擇光譜響應(yīng)在520nm附近的微光攝像器，經(jīng)密封、仿腐及耐壓處理構(gòu)成水下密封艙，放置在水下，通過電纜和船上的監(jiān)錄及控制系統(tǒng)相聯(lián)，即成為一套水下微光電視系統(tǒng)。由微光攝像器件的光譜響應(yīng)與海水中的光譜分布相匹配，在水下具有很高的靈敏度，在無外加光源的條件下，白天可對大多數(shù)海域的水產(chǎn)養(yǎng)殖品種的生態(tài)習(xí)性和生長情況進行詳細觀察，在夜間滿月的條件下，在水下一定水深也可得到可用的圖象，并可用于海水生物發(fā)光現(xiàn)象的觀察。
例2、強光保護電路在實施例1的微光電視系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，為了保證微光攝像器件在白天光照強度很強時能安全工作，在攝像器件的自動光圈鏡頭上設(shè)計了強光保護電路，由運算放大器A1、電阻R1、R2、電位器W1、電容C1構(gòu)成開機延時電路，延時時間在40秒左右。剛開機時，因電容C1尚未充電，A1的同相端電位低于反相端電位，A1輸出低電平，將運算放大器A4的同相端限制在低電位，A4輸出低電平，自動光圈鏡頭無電不工作。延時結(jié)束后，運算放大器A4輸出高電平，但因二極管D2隔離，對A4同相端無影響。運算放大器A2、硅光電池LR、電阻R3構(gòu)成強光檢測電路。當(dāng)微光攝像器件光電陰極上的光強處于正常范圍時，A2輸出端為低電平，運算放大器A3輸出端為高電平，A4也輸出高電平，自動光圈電路得電工作。當(dāng)光電陰極受到連續(xù)的強光照射后，A2輸出端電位較高，使A3的反相端電位高于同相端電位，A3輸出低電平，經(jīng)二次延時電路延時，A4也輸出低電平，自動光圈鏡頭電源失電而關(guān)閉，從而限制了進入光電陰極表面的光通量。二次延時電路由電阻R4、電容C2組成，延時時間在2～3秒左右。A1～A4共用一塊四運算放大器。
例3、直流供電及漢字顯示由于水產(chǎn)業(yè)使用時船只配套電力不足，交流供電需另配逆變電源，體積大、耗電多，且有危險，因此在實施例1、2的基礎(chǔ)上，將錄像、監(jiān)視及攝像部分全部改為低壓直流供電，使用小型全密封蓄電池，攻耗小，使用安全。另外由于海上使用時，外露的部分極易銹蝕，因此該系統(tǒng)的監(jiān)視錄像部分也全密封，由遙控器操作，為能正確操作，該系統(tǒng)選用了有漢字顯示功能的錄像機，可在監(jiān)視器上看到錄像機的工作狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種由微光攝像器件、監(jiān)視錄像、強光保護及直流電源等構(gòu)成的應(yīng)用于水下微光電視系統(tǒng)，其特征在于選用的微光攝像器件的光譜響應(yīng)峰值在520～550nm，對400nm以下波長的光線無響應(yīng)，對700nm以上波長的光線響應(yīng)很差。
2.按照權(quán)利要求1所敘述的水下微光電視系統(tǒng)，其特征在于微光攝像器件的自動光圈鏡頭上設(shè)有強光保護電路，該電路由開機延時、強光檢測、二次延時及控制電路等部分組成。
3.按照權(quán)利要求1所敘述的水下微光電視系統(tǒng)，其特征在于整個系統(tǒng)使用電源為低壓直流供電的全密封蓄電池。
4.按照權(quán)利要求1所敘述的水下微光電視系統(tǒng)，其特征在于選用了能用漢字顯示其工作狀況的錄像機。
全文摘要
本發(fā)明涉及物理儀器，攝像技術(shù)，具體是應(yīng)用于對海水下魚類行動，水產(chǎn)養(yǎng)殖品，網(wǎng)具進行無外界干擾的直接觀察和長期監(jiān)視，也可稱為水下微光電視系統(tǒng)。本發(fā)明的特點是經(jīng)篩選使系統(tǒng)的整個光譜響應(yīng)區(qū)位于海水的“藍綠窗口”，其積分靈敏度得到充分發(fā)揮。攝像鏡頭設(shè)計了強光保護電路，克服了微光攝像器件抗強光能力差的缺點，滿足水下使用光照強度變化大的要求。
文檔編號H04N5/225GK1102027SQ9311517
公開日1995年4月26日 申請日期1993年10月17日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月17日
發(fā)明者鹿叔鋅, 田學(xué)模, 崔國平 申請人:山東省海洋水產(chǎn)研究所