专利名称：水下微光电视系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种物理仪器的摄像技术。具体应用于对鱼类行动、水产养殖品种的生长及生态习性、渔具运行时的结构状态、水工设施等在无外界干扰情况下的直接观察和长期监视，由于其具有较高的灵敏度，故可称水下微光电视系统。
微光电视国内应用的范围只限于一些比较特殊的部门如国防、安全保密等，用于水下特别是水产业尚未见报道，国外发送国家已有水下微光电视，但由于所选用的微光摄像器件的光谱响应不适合于我国海区海水的光学特点，其光谱响应与我国海区海水的光谱分布匹配不良，尽管其标称灵敏度很高，但实际使用时灵敏度偏低，由于整个系统采用交流供电，功耗大，在水产业应用极不方便，同时整个系统价格昂贵，国内一般单位无力承受。
本发明的目的旨在开发一种适合我国海域海水光学特点的水下微光电视系统，整个系统采用低压直流供电，灵敏度高，价格远低于国外同类产品，经济实用。
本发明的技术解决方案的特殊之处在于筛选适合我国海域海水光学特点的微光摄像器件，最大限度地使其光谱响应与我国海域海水中的光谱分布相匹配。由于我国海域海水中的浮游动植物及悬浮物质较多，海水中的光谱分布峰值向长波方向偏移;同时海水对波长较长的红及红外光和波长较短的紫及紫外光衰减的相当快，因此本发明经过海上反复试验筛选的微光摄像器件完全可以满足水下使用的要求。其光谱响应峰值在520～550nm，对400nm以下波长的光线无响应，对700nm以上波长的光线响应很差。这种微光摄像器件的光谱响应与我国大多数海域海水的光谱分布匹配良好，这样其积分灵敏度得到了充分的发挥。另外由于微光摄像器件灵敏度很高，一般都在夜间使用，抗强光能力很差，受到连续的强光照射极易损坏，而水下应用，其光照强度的变化范围很大，稍有不慎就有可能损坏微光摄像器件，为此本发明在自动光圈镜头上设计了一种强光保护电路，无论何种原因引起的强光照射都能有效地保证微光摄像器件的安全。该电路由开机延时、强光检测、二次延时及控制电路等部分组成。由于水产业应用环境条件恶劣，高压工频供电不安全且耗电量大，因此本系统全部采用低压直流供电，耗电少，安全可靠。为使用方便，本系统还选用了具有汉字显示功能的录像机，可在监视器上直接显示录像机的工作状况。
这样，整个系统可以满足我国大部分海域海水条件的使用要求，克服了一般微光摄像器件对环境照度要求苛刻的缺点，由于其灵敏度高、光谱响应特性好，因此在满月水深较浅的情况下也可使用。可对养殖品种的生长情况、网具、海底的自然状况进行有效的无外界干扰的直接观察或长期监视。
图1-水下微光电视系统方框图。
图2-强光保护电路图。
图3-微光摄像器件光谱响应曲线。
图面说明A1～A4四运算放大器，D1～D2二极管，C1～C2电容，R1～R4电阻，LR硅光电池，W1电位器。
本发明的附图，是本发明的最具代表性的方案，因而取附图做为最佳实施例对本发明做进一步的说明。
例1、用于水产业的无外界刺激的水下微光电视系统选择光谱响应在520nm附近的微光摄像器，经密封、仿腐及耐压处理构成水下密封舱，放置在水下，通过电缆和船上的监录及控制系统相联，即成为一套水下微光电视系统。由微光摄像器件的光谱响应与海水中的光谱分布相匹配，在水下具有很高的灵敏度，在无外加光源的条件下，白天可对大多数海域的水产养殖品种的生态习性和生长情况进行详细观察，在夜间满月的条件下，在水下一定水深也可得到可用的图象，并可用于海水生物发光现象的观察。
例2、强光保护电路在实施例1的微光电视系统的基础上，为了保证微光摄像器件在白天光照强度很强时能安全工作，在摄像器件的自动光圈镜头上设计了强光保护电路，由运算放大器A1、电阻R1、R2、电位器W1、电容C1构成开机延时电路，延时时间在40秒左右。刚开机时，因电容C1尚未充电，A1的同相端电位低于反相端电位，A1输出低电平，将运算放大器A4的同相端限制在低电位，A4输出低电平，自动光圈镜头无电不工作。延时结束后，运算放大器A4输出高电平，但因二极管D2隔离，对A4同相端无影响。运算放大器A2、硅光电池LR、电阻R3构成强光检测电路。当微光摄像器件光电阴极上的光强处于正常范围时，A2输出端为低电平，运算放大器A3输出端为高电平，A4也输出高电平，自动光圈电路得电工作。当光电阴极受到连续的强光照射后，A2输出端电位较高，使A3的反相端电位高于同相端电位，A3输出低电平，经二次延时电路延时，A4也输出低电平，自动光圈镜头电源失电而关闭，从而限制了进入光电阴极表面的光通量。二次延时电路由电阻R4、电容C2组成，延时时间在2～3秒左右。A1～A4共用一块四运算放大器。
例3、直流供电及汉字显示由于水产业使用时船只配套电力不足，交流供电需另配逆变电源，体积大、耗电多，且有危险，因此在实施例1、2的基础上，将录像、监视及摄像部分全部改为低压直流供电，使用小型全密封蓄电池，攻耗小，使用安全。另外由于海上使用时，外露的部分极易锈蚀，因此该系统的监视录像部分也全密封，由遥控器操作，为能正确操作，该系统选用了有汉字显示功能的录像机，可在监视器上看到录像机的工作状态。
权利要求
1.一种由微光摄像器件、监视录像、强光保护及直流电源等构成的应用于水下微光电视系统，其特征在于选用的微光摄像器件的光谱响应峰值在520～550nm，对400nm以下波长的光线无响应，对700nm以上波长的光线响应很差。
2.按照权利要求1所叙述的水下微光电视系统，其特征在于微光摄像器件的自动光圈镜头上设有强光保护电路，该电路由开机延时、强光检测、二次延时及控制电路等部分组成。
3.按照权利要求1所叙述的水下微光电视系统，其特征在于整个系统使用电源为低压直流供电的全密封蓄电池。
4.按照权利要求1所叙述的水下微光电视系统，其特征在于选用了能用汉字显示其工作状况的录像机。
全文摘要
本发明涉及物理仪器，摄像技术，具体是应用于对海水下鱼类行动，水产养殖品，网具进行无外界干扰的直接观察和长期监视，也可称为水下微光电视系统。本发明的特点是经筛选使系统的整个光谱响应区位于海水的“蓝绿窗口”，其积分灵敏度得到充分发挥。摄像镜头设计了强光保护电路，克服了微光摄像器件抗强光能力差的缺点，满足水下使用光照强度变化大的要求。
文档编号H04N5/225GK1102027SQ9311517
公开日1995年4月26日 申请日期1993年10月17日 优先权日1993年10月17日
发明者鹿叔锌, 田学模, 崔国平 申请人:山东省海洋水产研究所