【正文】 時(shí)，通常要采用多路轉(zhuǎn)換技術(shù)把多個(gè)信號通道改成單個(gè)信號通道。多路轉(zhuǎn)換技術(shù)有兩種實(shí)現(xiàn)方法，即取樣保持和CCD的并入/串出方式。取樣保持方式是將前置放大器的輸出信號送到一個(gè)電子開關(guān)，電子開關(guān)按順序?qū)γ總€(gè)單元取樣并周期地重復(fù)這個(gè)過程，再將多路通道的輸入信號按時(shí)間順序輸出給單通道，這種電子開關(guān)要實(shí)現(xiàn)高速、低噪聲是比較困難的。紅外探測器并聯(lián)掃描裝置對景物或圖像同時(shí)取樣，并同時(shí)將對應(yīng)單元的輻射信號轉(zhuǎn)換成電信號，這些信號并列注入到CCD移位寄存器各單元。[5]各CCD單元的電荷量正比于對應(yīng)的探測器取樣信號，然后由一速度較快的時(shí)鐘脈沖將CCD各單元中的電荷移出，經(jīng)過輸出電路便形成了一組串行的與取樣信號對應(yīng)的視頻信號，從而完成了由多路傳輸?shù)絾温穫鬏數(shù)霓D(zhuǎn)換。通頻帶選擇，確定視頻信號處理電路通頻帶的基本原則是：既要最大可能地使信號不失真又要盡量抑制噪聲。通頻帶由高端頻率fH及低端頻率fL決定。高端頻率fH由成像系統(tǒng)所允許的景物最高空間頻率對應(yīng)的信道中的電信號頻率決定，如單元探測器光機(jī)掃描方式中，信道中的電信號頻率就是元件輸出端的電信號頻率，即fH=1/2?d。前述交流耦合產(chǎn)生圖像缺陷的原因在于有限的時(shí)間常數(shù)限定了通頻帶低端截止頻率fL,造成低頻信號衰減，平頂下降，因此需相應(yīng)地選擇fL，通常的方法是根據(jù)實(shí)際需要給定允許的下跌量，計(jì)算出fL后考慮1/f噪聲的影響，最終確定fL。一般情況下有fH≥fL。紅外圖像增強(qiáng)，為了提高圖像質(zhì)量，常常利用計(jì)算機(jī)對紅外圖像進(jìn)行數(shù)字化處理。通常影響紅外圖像質(zhì)量的因素有固定噪聲干擾、隨機(jī)噪聲干擾、響應(yīng)度的差異等。應(yīng)用計(jì)算機(jī) 對圖像進(jìn)行處理時(shí)，可抑制噪聲、補(bǔ)償不均勻性，從而提高圖像質(zhì)量及溫度觀測的精度。由于圖像的隨機(jī)噪聲是加性噪聲，幀間互不相關(guān)且均值為零，采用多幀平均法可提高圖像的信噪比。響應(yīng)度的差異可由對輸入到對計(jì)算機(jī)中的圖像逐像素地作響應(yīng)度修正來補(bǔ)償。對于固定噪聲的抑制，可以采用幀間相減的方法消除，而由計(jì)算機(jī)完成圖像相減運(yùn)算是很方便的。圖像增強(qiáng)的方法可分為時(shí)間域處理、空間域處理和變換域處理三大類。[6]時(shí)間域增強(qiáng)包括時(shí)間延遲積分、幀間比較等方法；空間域增強(qiáng)分為點(diǎn)處理和鄰域處理兩種，前者包括對比度拉伸、直方圖處理等方法，后者常用的有中值濾波、均值濾波等方法；變換域增強(qiáng)是在離散傅立葉變換、小波變換等圖像變換的基礎(chǔ)上進(jìn)行各種濾波，最終達(dá)到增強(qiáng)的目的。2 相關(guān)原理、技術(shù)介紹及元件的選擇 蓄電池的選擇蓄電池是光伏LED照明系統(tǒng)的重要組成部分，通常太陽能LED照明系統(tǒng)是獨(dú)立電力系統(tǒng)運(yùn)行的，儲能部件成為系統(tǒng)性能好壞的關(guān)鍵問題。白天蓄電池把太陽光轉(zhuǎn)化的電能通過充電器和蓄電池把電能儲存起來，晚上再通過放電器把儲存在蓄電池里的電能放出來進(jìn)行適當(dāng)使用，在實(shí)際的太陽能LED照明系統(tǒng)中，蓄電池是最易損的、最易消耗的部分。尋找理想的蓄電池成為太陽能LED照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。 蓄電池的分類常用蓄電池一般分為酸性蓄電池和堿性蓄電池兩大類。而隨著電儲能技術(shù)的發(fā)展，越來越多的儲能方式，如超導(dǎo)儲能、超級電容儲能、燃料電池等。根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)際使用情況，與之配用的常見蓄電池一般有三種：鉛酸蓄電池、鎳鎘蓄電池及其他蓄電裝置。[7] 鉛酸蓄電池的選擇在光伏系統(tǒng)中，特別是獨(dú)立式的光伏系統(tǒng)，選擇合適的蓄電池十分重要。在選擇蓄電池時(shí)注意考慮功率、重量和質(zhì)量，因此要求蓄電池的體積小，能量密度高、重量輕、結(jié)實(shí)耐用和性價(jià)比高。目前在光伏照明系統(tǒng)中使用的蓄電池主要有鉛酸蓄電池、鎳鎘電池、鎳金屬氰化物電池、鋰離子電池、鋰聚合物電池等?？墒悄壳盀橹梗€沒有哪個(gè)蓄電池同時(shí)具有上述各種優(yōu)點(diǎn)。每種蓄電池都有它的長處，但同時(shí)又有其局限性，即使是同樣電化學(xué)反應(yīng)體系的蓄電池，也會因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝的變革而使其性能截然不同。根據(jù)實(shí)際使用的環(huán)境、維護(hù)、價(jià)格和應(yīng)用情況，結(jié)合各種蓄電池的特性，合理選用蓄電池，對光伏系統(tǒng)的可靠性和安全性非常重要。太陽能光伏系統(tǒng)對蓄電池的基本要求可以歸納如下：自放電率??；使用壽命長；免維護(hù)；充電效率高；溫度范圍寬；深放電性能好；性價(jià)比高等。而鉛酸電池有如下的優(yōu)點(diǎn)：[8]1) 電池的能量密度雖不太高，但是其功率密度較高，這可以滿足各種用電設(shè)備的需要。2) 電池的生產(chǎn)工藝成熟可靠，電池的均勻性較好。由于蓄電池大多是成組使用的，各單個(gè)電池的均勻性是供電電源可靠性和安全性的根本保證。3) 電池?zé)o記憶效應(yīng)，既可以隨時(shí)充電，也可以隨時(shí)放電，使維護(hù)工作比較簡單，耐用性比較好，使用壽命比較長。4) 它的自放電速度可以說是各種蓄電池中最低者，高溫下每個(gè)月只損失電池功率的5%左右。5) 價(jià)格便宜，這是任何一種蓄電池都無法比擬的。尤其是作為大型動(dòng)力電源，其價(jià)格和運(yùn)行費(fèi)用往往是能否普及推廣應(yīng)用的非常關(guān)鍵的因素。 路燈的選擇作為照明光源，人們一般只注意到光源的初始成本而忽視了光源的效率、壽命、維修或更換費(fèi)用。路燈光源最早使用白熾燈，后來發(fā)展到高壓汞燈、以高壓鈉燈哈金鹵燈為代表的高強(qiáng)度放電燈、高效節(jié)能燈、無極燈及LED燈。LED照明是一種節(jié)能環(huán)保照明。LED在造型、光色變化和調(diào)光控制等方面的特點(diǎn)，適合搭配周圍環(huán)境及地方人文特色，LED道路照明正在全球發(fā)展開了，LED路燈在未來的市場是非常有發(fā)展的。LED路燈由LED模組、驅(qū)動(dòng)電源、散熱裝置、光學(xué)系統(tǒng)及外殼等組成。與傳統(tǒng)路燈相比，LED路燈具有很大的優(yōu)勢：[9]1) 光效和燈具出光率高，能耗低，高壓鈉燈的光效可以達(dá)到120lm/W而占主導(dǎo)地位，而目前LED的光效可達(dá)100120lm/W，逐步就會取代高壓鈉燈。2) 壽命長，高壓鈉燈的壽命一般再20000h左右，而LED的壽命一般為57000h，有的高達(dá)70000h，最低也有30000h。3) 顯色性好，高壓鈉燈在傳統(tǒng)光源中雖然光效最高，但其顯色性最差，顯色指數(shù)僅為20左右，而LED的可達(dá)80左右基本接近自然光，對顏色的呈現(xiàn)更真實(shí)，更能夠反映出物體本身的顏色。4) 快速啟動(dòng)，高壓鈉燈等從接通電源到穩(wěn)定光輸出需要幾十秒甚至幾十分鐘的時(shí)間，因故熄滅后熱啟動(dòng)時(shí)間長達(dá)36min。而LED的啟動(dòng)時(shí)間只有幾十納秒，也不存在再次啟動(dòng)的等待時(shí)間，LED燈具可以正常工作在連續(xù)開關(guān)通斷的狀態(tài)下。5) 便于光學(xué)設(shè)計(jì)，LED體積較小，而且在半平面上定向發(fā)光，在進(jìn)行燈具設(shè)計(jì)時(shí)可以近似地將其視為電光源，非常合適采用透鏡或反射杯進(jìn)行光學(xué)設(shè)計(jì)，獲得理想的配光，實(shí)現(xiàn)較高的燈具效率。6) 造型可塑性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，LED路燈燈具造型可塑性強(qiáng)，可以通過造型設(shè)計(jì)來體現(xiàn)裝飾性和地方人文特色，增添美感和城市意象的附加值。LED是一種固態(tài)光源，不含玻璃、燈絲等易損壞部件，通過合理設(shè)計(jì)，在結(jié)構(gòu)上可以做得非常牢固。7) 低碳環(huán)保，高壓鈉燈等氣體放電光源含有汞等有害物質(zhì)，光源廢棄后會對環(huán)境和水源造成長期、嚴(yán)重的污染。在傳統(tǒng)高壓鈉燈等氣體放電光源中，目前尚未找到可以替代汞的元素。LED芯片及其封裝不含鉛和汞等有害物質(zhì)，廢棄后可以回收和利用不會對環(huán)境造成污染。表1就是LED燈具與高壓鈉燈的具體的比較。表1 LED燈具與高壓鈉燈的比較比較項(xiàng)目高壓鈉燈具LED燈具比較項(xiàng)目高壓鈉燈具LED燈具功耗高低，光源利用效率60%90%400W180W燈具使用壽命5～7年8～10年350W140W光源使用壽命20000h50000h250W100W呼吸過濾系統(tǒng)必需不需要150W70W防護(hù)等級IP65IP65色溫2000～25003500～7000K防觸電保護(hù)類型I類I類顯色指數(shù)20～3080～93啟動(dòng)時(shí)間5～10min瞬間啟動(dòng)，無延時(shí)電源效率75%80%～90%環(huán)保不環(huán)保環(huán)保 紅外檢測技術(shù)紅外檢測的基本理論是基于熱輻射的普朗克定律和斯忒藩玻爾茲曼定律，即利用物體的輻射能與溫度的關(guān)系進(jìn)行檢測的一種方法 。其通過掃描、記錄被測試零件表面上由于缺陷和材料不同的熱特性而引起的溫度變化來進(jìn)行紅外檢測。有斯忒藩玻爾茲曼定律可知，當(dāng)一個(gè)物體表面的發(fā)射率不變時(shí)，該物體的輻射功率與其溫度的四次方成正比。因此，對物體輻射功率的探測，實(shí)際上就形成了對物體表面溫度的探測。 紅外成像檢測的基本理論在自然界中，任何溫度高于0K的物體都是紅外輻射源，具有輻射現(xiàn)象。通過紅外探測將物體輻射的功率信號轉(zhuǎn)換為電信號后，成像裝置的輸出信號就可以完全一一對應(yīng)地模擬掃描物體表面溫度的空間分布，經(jīng)電子系統(tǒng)處理傳至顯示屏上，得到與物體表面熱分布相應(yīng)的熱像圖。運(yùn)用這一方法，便能實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)進(jìn)行遠(yuǎn)距離熱狀態(tài)成像，并對被測物體的狀態(tài)進(jìn)行分析判斷。[10] 紅外成像系統(tǒng)的工作原理光學(xué)系統(tǒng)將景物發(fā)射的紅外輻射收集起來，經(jīng)過光學(xué)濾鏡后，將景物的輻射能量分布匯聚到位于光學(xué)系統(tǒng)焦平面的探測器光敏面上。光機(jī)掃描包括兩個(gè)掃描鏡組，一個(gè)做垂直掃描，一個(gè)做水平掃描。掃描器位于聚焦光學(xué)系統(tǒng)和探測器之間。當(dāng)掃描器工作時(shí)，從景物到達(dá)探測器的光束隨之移動(dòng)，在物空間掃出像電視一樣的光柵。當(dāng)掃描器以電視光柵形式將探測器掃過景物時(shí)，探測器逐點(diǎn)接收景物的輻射并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號?；蛘哒f，光機(jī)掃描器構(gòu)成的景物圖像依次掃過探測器，探測器依次把景物各部分的紅外輻射轉(zhuǎn)化成電信號，經(jīng)過視頻處理的信號，在同步掃描的顯示器上顯示出景物的紅外圖像。圖3給出了最簡單的光機(jī)掃描型紅外成像系統(tǒng)的工作原理。圖3 光機(jī)掃描型紅外成像系統(tǒng)工作原理1物平面 2箭頭形物 3物鏡 4高低同步器 5高低掃描平面鏡 6水平同步器 7水平掃描反射鏡 8水平同步信號放大器 9前放及視頻信號處理器 10像平面 11單元探測器 12高低同步信號放大器 13顯示器圖4所示為紅外成像系統(tǒng)的工作過程。熱像儀的紅外光學(xué)系統(tǒng)把來自目標(biāo)景物的紅外輻射聚焦于紅外探測器上，探測器與相應(yīng)單元共同作用，把二維分布的紅外輻射轉(zhuǎn)換為按時(shí)序排列的一維視頻信號，經(jīng)過后續(xù)處理，變成可見光圖像顯示出來。圖4 紅外成像系統(tǒng)的工作過程 紅外成像系統(tǒng)的類型和組成目前的紅外成像系統(tǒng)可分為兩大類：光機(jī)掃描和非光機(jī)掃描型。[11]圖3所示的紅外成像系統(tǒng)就是光機(jī)掃描型的，借助光機(jī)掃描使單元探測器依次掃過景物的各部分，形成景物的二維圖像，在光機(jī)掃描成像系統(tǒng)中，探測器把背景輻射從目標(biāo)信號中消除，從而獲得對比度良好的紅外圖像。所以盡管這種類型的紅外成像系統(tǒng)存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高的缺點(diǎn)，仍然受