视频监控系统 模块七.

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1 视频监控系统 模块七

2 监视器 监视器是传统视频监控系统中心的必备设备，其作用是显示由各监视点的摄像机传来的图像信息。小型视频监控系统，一台监视器即可（通常是配用画面分割器，将多个摄像机的画面组合在一起进行显示；或者用视频切换器，将几个摄像机的画面轮流切换显示）；而大型视频监控系统则需要数个甚至数十个监视器，构成庞大的监视墙。

3 监视器的特点 与电视机相比，监视器有如下特点。
（1）监视器的清晰度远高于电视机。一般电视机的清晰度只有270线，而专业监视器一般都能达到彩色400线、黑白500线，至于广播级监视器可达彩色800线、黑白1 000线。 （2）监视器的输入信号是未经调制的正极性的视频信号。虽然收、监两用电视机也有视频、音频输入端子，但其基本模式仍为接收射频信号。 （3）监视器具有较多的调节装置和外部控制机构，这主要因为监视器线路不能设计任何补偿、平衡线路所致。

4 （4）监视器没有高频头与公共通道等部分，有的还不带音频。
（5）监视器是完全显示被摄取物的原样，不能有任何附加影响，包括被摄物体的不足也将会“保存”下来。 （6）CRT监视器的清晰度与电视机不一样。依据中国电视标准，1 MHz的频带宽度对应80电视线清晰度，那么6 MHz的频带就可通过480线图像信号。但该信号能否在荧光屏上显示出来，还需看显像管的分辨力是否合格。否则，再宽频带的电视机也不能改装成高清晰监视器。

5 各类型监视器 1．监视器 监视器是把各摄像机传回的视频信号还原成可见光的图像。近年来，由于多媒体视频监控系统和数字硬盘录像技术的普及，计算机的显示器也可实现对各摄像机传回的视频信号的还原，因此，专用的监视器不一定是视频监控系统的标准设备，但是，对绝大多数视频监控系统（包括多媒体视频监控系统）来说，由于监视器直接接受标准视频信号输入，可方便地构成监视墙，又不像计算机那样需要很多鼠标操作，也不存在死机情况，价格又比显示器便宜，因此，仍被生产厂家、集成服务商和用户选为主要的显示设备。为了进一步降低系统造价，有些监控系统就用物美价廉的大屏幕彩电充当监视器。 （1）按其构造机理，监视器分为阴极射线管型（CRT，Cathode Ray Tube），俗称显像管，有黑白和彩色之分；液晶显示器件（LCD）；等离子显示器件（PDP）。后两种主要用于高端视频监控系统中。 （2）根据机型档次及显示图像质量的高低，监视器又分为精密型，标准型和收、监两用型。 2．监视墙 监视墙是传统大型视频监控系统应用的、由多台监视器构成的显示设备。然而随着技术的发展，大屏幕直/背投电视已经应用于大型数字视频监控系统，作为监视重点画面的显示设备，因其画面宏大、视野开阔、图像清晰，大有取代监视墙之势。

6 监视器的原理 监视器（按约定俗成的行规，一般把CRT监视器直接称为监视器）的基本结构大体上分为显像管（含行、场偏转线圈），视频信号接收/通道/放大电路，同步分离/行、场扫描电路，开关，电源等几部分。 1．显像管 显像管又称阴极射线管（CRT），是监视器的核心部件。显像管的作用和摄像机的作用刚好相反：摄像机将现实空间物体的图像转变为电信号，并经后续电路处理形成视频信号；而显像管则将视频信号转变为图像并显示在屏幕上，即把图像还原。所以，从过程上看，显像管是监视器的终端，监视器的质量指标（如图像清晰度、灰度、对比度、亮度、色调、饱和度及线性特性等），都通过显像管表现出来。上述指标除了和电路的性能有关外，更取决于显像管自身的性能、参数和科学的调试方法。 前面我们讲到，显像管有黑白与彩色两种，它们在结构上基本相同，但彩色显像管要在红、绿、蓝三基色的荧光粉上才能显示出正确的彩色图像，因而电子束的定位精度要比黑白显像管高许多，所以，彩色显像管的结构要比黑白显像管的复杂。

7 （1）黑白显像管的结构 如图3-1所示，黑白显像管主要由电子枪、玻璃管壳、荧光屏等三部分组成。管颈锥体阳极屏幕荧光摸铝摸加速极阴极管脚灯丝控制栅聚集极外面导电模阳极接插座图3-1 黑白显像管的结构 ① 电子枪 电子枪实物图如图3-2所示。电子枪位于细圆柱形的管颈内，能发射出调整的电子束冲射到荧光屏上。在荧光屏内表面涂敷有荧光粉薄膜，当电子枪发射出的高速（约 km/s）电子束冲射到荧光屏上时，可以使被轰击的荧光膜发光，呈现为一个小的亮点。

8 电子枪有5个电极：阴极、控制栅极（调制级）、加速极（第一阳极）、聚焦极（第三阳极）和高压阳极（第二、第四阳极）。高压阳极插座（俗称高压嘴）装在玻璃锥体的侧面上，其余各电极都在管颈末端，用金属管脚引出。
a．控制栅极又称第一栅极，是离阴极很近（约0.1~0.2 mm）的一个套筒状电极，中心开有一个直径为0.8~0.9 mm的小圆孔，供热电子射出，控制栅极通常被施加相对于阴极的数十伏的负电压，可以削弱电子束冲向荧光屏的速度，因此改变控制栅极相对于阴极的电压，就可以改变电子枪发射出去的电子数量。当栅极电压低到使电子无法通过时，即称为截止负压。 b．加速极（第一阳极）设在控制栅极的前面，上面加有几百伏的正电压，可以将电子从阴极表面拉出来并使其加速射向荧光屏，使被轰击的荧光粉发光。源源不断的电子形成一束电子流，且该束电子流的大小既与栅负压大小有关，又与加速极电压大小有关。当加速极电压变化时，栅截止负压也会相应改变。 c．高压阳极有第二阳极与第四阳极之分，它们通过金属条连接。其中，靠近加速极的一节称为第二阳极，另一节称为第四阳极。第四阳极与管壁内的石墨导电层用弹性金属片连接，石墨导电层又与高压电极相连接。通常，高压阳极上加有上万伏的高压，因此不宜在管脚处引出，而是从玻璃锥体侧面电极引出。阳极高压使电子加速到约 km/s的超高速去轰击荧光屏。 d．聚集极又称第三阳极，紧跟在加速极后面。适当地选取加到聚集极上的电压，可以使电子枪发射的电子束聚拢成很细的一束，并在到达屏幕时恰好聚成一个小点，使相应位置的荧光粉发光，形成屏幕上的基本“像素”。显然，电子束流的截面积越小，则像素越小，屏幕的分辨率就越高。聚集极实际上是一个直径较大的金属筒，其上加有数百伏的可调电压，调整此电压可以改变与高压阳极之间非均匀分布的聚集电场，使电子束聚拢成细束。

9 ② 玻璃管壳 玻璃管壳由细长的圆柱形管颈、矩形荧光屏面和连接两者的玻璃锥体等三个部分组成（见图3-1），其中，锥体的张开角度决定着电子束偏转的最大角度。整个玻璃管壳的里面被抽成真空。 在玻璃锥体的内、外壁上涂有石墨导电层，内壁的石墨导电层与高压阳极及荧光屏内面的铝膜相连。另在锥体的外侧面安有高压电极引出装置，使得锥体内的整个空间成为一个等位空间，以保证电子束进入此空间后能够匀速到达荧光屏。锥体外壁的石墨导电层与监视器的公共地线相撞以实现电屏蔽。内、外导电层以锥体玻璃作为介质，形成一个500~1 000 pF的电容，此电容恰好作为阳极高压整流器的滤波电容。 ③ 荧光屏 荧光屏是由屏面玻璃的内表面沉积荧光粉膜构成。荧光粉受到电子束的轰击时就会发光，且其发光亮度除了与荧光粉本身的发光效率有关外，还与电子束电流的大小和轰击荧光粉的电子速度有关。电子束的电流越大，荧光粉发光的亮度越高；加速极、阳极的高压越高，电子的速度越高，荧光粉发光的亮度也越高。反之，亮度则低。但是，电子束电流太大时，会使荧光粉过热而导致发光效率降低。若荧光粉的局部长时间处于高亮度，则会出现暗斑，所以，电子束的电流一般限制在100~150 A。 荧光膜背面还覆有一层约1 m厚的薄层铝膜，电子束可以穿过铝膜并轰击荧光膜发光，而荧光膜发出来的光线又能被如镜的铝膜反射向管外，进一步增加屏幕亮度。另外，铝膜还保护荧光膜免受负离子的轰击，防止产生离子斑（因离子的速度慢、质量大，大部分穿不过铝膜）。铝膜是和第四阳极连接在一起的，上面加有9 kV以上的高压。 荧光膜在电子轰击下发光，但停止轰击后亮度并不马上消失，而是逐渐暗下来。这种特性即是荧光粉的余辉特性。不同荧光粉的余辉时间也不相同，按余辉时间的长短分为短余辉形（小于1 ms）、中余辉形（1~100 ms）和长余辉形（100 ms）三类。监视器选用中、短余辉的显像管，余辉时间约为1 ms。

10 荧光屏上的最高亮度Amax和最低亮度Bmin之比称为对比度。考虑到外部环境光和显像管内部杂散光的影响，显像管的实际对比度数学表达式为
式中，B0是杂散光的总量，且B0<<Bmax。 要想使对比度达到最大，应尽可能加大最高亮度Bmax，或者尽可能减小杂散光的总量B0。但是，最高亮度Bmax又受显像管最大发光亮度的限制。因此在实际中，采用以下措施来有效减小杂散光的总量B0，以提高显像管的对比度。 a．尽量减小管内、外杂散光的影响。锥体内部的石墨层可有效吸收管内的杂散光； b．利用荧光屏内壁上的铝膜来反射管内的杂散光。 （2）偏转线圈 当在偏转线圈中加上偏转电流时，可使显像管中的电子束发生偏转，在荧光屏上产生光栅。偏转线圈有行偏转线圈和场偏转线圈两种，它们相互垂直（正交）在显像管的圆柱形管颈与锥体的交界部位。当偏转线圈中流过锯齿波电流时，就可形成线性变化的偏转磁场，使显像管电子枪发射的电子束从左至右、自上而下地扫描，在屏幕上形成光栅。在管颈上还套有磁性的中心位置调整片，可调整光栅在荧光屏上的位置。

11 ① 偏转线圈的原理 偏转线圈的原理实际上是遵循电磁偏转原理而定的。当偏转线圈中流过电流时，会在线圈内部产生磁场（即偏转磁场），电子枪发射的电子流通过该偏转磁场时，便会受到磁场的作用力而发生偏转，其受力的方向如图3-3（a）所示，由左手定则来确定。如图3-3（b）所示，运动的电子束将沿与电流及磁场方向均成直角的方向偏转。图中，按偏转线圈中电流的流向，磁场方向是由下向上的，电子束由电子枪射向荧光屏，则电子束电流的方向应是由荧光屏流向电子枪。那么，依据左手定则，电子束电流受力后将向左偏转。若偏转线圈中的电流方向与图示相反，则磁场方向将变为由上向下，那么，电子束由于受力方向反向而向右边偏转。当偏转线圈中的电流为零时，偏转磁场也为零，则电子束不发生偏转而直射荧光屏中央。电子束偏转角度的大小与流过偏转线圈中电流的大小成正比。 偏转线圈中电流方向 电子束偏转方向 磁场方向 电流方向 磁场方向 电子束方向 偏转方向 电流方向 电子枪 （a）电磁偏转方向 （b）电流及磁场方向 偏转线圈电流 屏幕右边 屏幕中央 屏幕左边 正程 逆程

12 ② 偏转线圈的工作过程 由此可见，为了使电子束能够在荧光屏上做均匀的水平扫描运动，行偏转线圈中的偏转电流就必须为如图3-3（c）中的线性良好的锯齿波。其中，在a点时，偏转电流为负的最大值，使电子束偏转至屏幕的左边缘；由a点至b点，偏转电流由负的最大值逐渐减小至零，产生的磁场亦逐渐减小至零，则电子束偏转角度随着偏转电流的减小而回到屏幕中央；由b点至c点，偏转电流逐渐增大到正的最大值，电子束将从屏幕中央向右偏转至右边缘。由上可知，自a点经b点至c点，偏转电流的线性增大，使电子束从屏幕左边缘到右边缘偏转，完成了行扫描的正程，时间约为52 s。自c点经d点至e点，偏转电流又由正的最大值迅速变化到负的最大值，使电子束由屏幕右边缘回到左边缘，完成了行扫描的逆程，时间约为12 s。整行周期为64 s。 综上所述，如果让电子束能够同时在屏幕的垂直方向上也进行扫描，就应该在显像管的管颈上再安装一个与行偏转线圈成90°角的垂直偏转磁场。场锯齿波电流的周期为20 ms，其中逆程时间约为1.5 ms。 电子束虽仅是很小的一个亮点，但电子束行、场扫描的结果则是在荧光屏上产生光栅，这是由于荧光粉有余辉效应且人眼有视觉惰性，感觉到整修屏幕都是亮的。行、场偏转线圈中的锯齿波电流分别由行、场扫描电路来提供。对锯齿波电流的要求是线性良好，幅度足够，行、场同步信号同步。

13 ③ 偏转线圈的结构 实际的监视器行偏转线圈由两部分构成，分别安放在显像管管颈与锥体连接部位的上、下方。行偏转线圈的形状做成前后弯起的喇叭形，使其在安装时尽量靠近荧光屏，以防止暗角。场偏转线圈直接绕在磁环上。在线圈中流过电流时形成磁场的情况如图3-4所示，形成的磁场是水平方向的，因此使电子束作垂直方向的偏转。 行、场偏转线圈首先组装在一起，然后套到显像管的管颈与锥体的连接处。偏转线圈的磁环采用铁淦氧磁环，可以减小磁路中的磁阴及外部的漏磁，使磁场集中在管颈内部，受干扰小，效率高。 由偏转线圈形成的偏转磁场应该是均匀分布的。偏转线圈的匝数分布对偏转磁场的均匀性有较大影响，当线圈匝数均匀分布时，不能形成均匀的磁场，但线圈匝数按余弦规律分布时可获得均匀分布的偏转磁场。

14 ④ 对偏转线圈的要求 对偏转线圈的主要要求是：偏转效率高、光栅几何失真小。偏转效率高指以小的偏转功率来满足形成满幅光栅的需要；几何失真则分为枕形失真、桶形失真、平行四边形失真和梯形失真等，如图3-5（a）所示。枕形失真及桶形失真是偏转磁场的不均匀所致。电子束偏转方向与磁场方向是垂直的，如偏转磁场的磁力线按桶形分布，则将引起光栅枕形失真；而磁力线按枕形分布时，则将引起光栅的桶形失真，如图3-5（b）所示。如果行偏转磁场上、下部位的强度不均匀，或场偏转磁场左、右部位的强度不均匀，则将出现梯形失真。如果行、场偏转磁场不正交，则将出现平行四边形失真。如果偏转线圈安装的位置太靠近显像管座方向，或由于振动的原因使偏转线圈往管座方向移动时，电子束扫描至边缘部分时，将被玻璃壳锥体部分遮挡而使四角出现暗角现象，如图3-5（c）所示。

15 （3）荧光屏在应用中的问题 ① 稳定阳极电压 实际中，电子束偏转角度的大小与阳极电压的高低有关。阳极电压越高，电子冲射到荧光屏上的速度越大，那么在同样的偏转磁场强度下，电子束的偏转角度就越小，从而使荧光屏上的光栅尺寸变小。若阳极电压不稳定，则光栅尺寸世将随同变化。因此，在实际中，一般采用一体化行输出变压器及专用的高压稳定电路来解决高压阳极的稳定。 ② 对光栅中心位置的调整 若显像管电子枪安装精度欠高，会导致光栅中心与荧光屏中心不重合，这时，需要对光栅中心位置进行调整。黑白显像管一般采用两片恒磁钢圈组成的光栅中心位置调节装置，与偏转线圈组装在一个骨架上，如图3-6所示。

16 从图3-6可知，A、B两片磁钢圈重叠地套在显像管的管颈上，A钢圈的磁性如图中的N、S所示，B钢圈的磁性则以N'、S'表示。因此，只要改变两磁钢圈之间的夹角及将两片钢圈同时绕管颈转动，就可以改变两片磁钢圈合成磁场的大小和方向。图中，细实线箭头为光栅移动方向，粗实线箭头为合成磁场方向，虚线箭头为光栅移动方向（从管座方向看进去）。当两片钢圈同步转动时，合成磁场的强度大小不变而方向改变；当两片钢圈分别向左、右对称转动时，合成磁场的方向不变而磁场强度的大小发生改变。当两片钢圈的极性反向放置时，其合成磁场强度就为零，这样可有效调整光栅中心的位置。 （2）彩色显像管的结构原理 彩色显像管和黑白显像管一样，也是由电子枪、荧光屏、玻璃管壳三部分组成。仅从外表看，它与黑白显像管的形状基本相同。但彩色显像管的结构要比黑白显像管复杂。 ① 区别彩色与黑白显像管构造 a．彩色显像管的荧光屏涂有3种不同的荧光粉，分别对应于选定的红、绿、蓝三基色。它们之间彼此不相重叠，各自受到的强度正比于相应基色电压UR、UG和UB的电子束流激发，其目的是为了产生三帧互相镶嵌重合的光栅，分别重现被传达图像的红、绿、蓝分量。在正常距离下观看时，人眼所感觉的画面中，每部分的色调就相当于荧光屏上发出的三种基色的混合色调。

17 b．彩色显像管一般具有3个互相独立的阴极，发射出三条电子束。彩色显像管按结构有三枪三束和单枪三束两种。
c．荧光屏的内侧靠近荧光屏的位置，装有一块叫荫罩板的特殊结构的金属障板，用以获得彩色图像。 ② 各类型彩色显像管 不同类型的显像管，结构互不相同，如图3-7所示。

18 a．如图3-7（a）所示，为影孔板点状屏三枪三束彩色显像管，又称荫罩管。3个电子枪在管颈内呈“品”字形排列（即正三角形排列），管颈的轴线位于三角形的中心。这种“品”字形排列的显像管属于早期产品，需要复杂的外加会聚电路，但对于同样面积的“像素”单元来说，“品”字排列具有较高的分辨率。 b．如图3-7（b）所示，为影条板条状屏单枪三束彩色显像管，又称栅网管。这种显像管对电子枪、金属障板和荧光粉的结构都做了较大的改进。由同一个电子枪中发出三条电子束，这三条电子束水平地排成一条直线，为“一”字形结构，共用一个电子透镜系统。金属障板为栅状，荧光屏上的三基色荧光粉做成纵向、条状结构，与栅状荫罩板相对应。此类显像管可简化会聚电路和调整步骤，图像亮度和清晰度也有所提高。 c．如图3-7（c）所示，为槽形板条状屏三枪三束或单枪三束彩色显像管。这类显像管将荫罩管中影孔板上的圆孔改成竖直细槽，相当于影条板在水平方向有支撑细条的金属障板。此类显像管既有较大的电子透过率以保证较大的亮度，又有较强的机械强度。

19 现在普遍使用的自会聚彩色显像管就是这种结构。其电子枪是精密“一”字排列的一体化结构，其屏面上的条状荧光粉按红、绿、蓝一组一组地相错排列。屏幕的后面约1 cm处安装荫罩板，荫罩板在外观上很像一块铁网板，上面的每一个小槽形孔对应着屏幕上一组条形三色点。荫罩板的作用是要确保每种着色的所有荧光点仅受其相应的电子束轰击，如图3-8所示。由图可见，荫罩板上每一个特定的槽形小孔只与一组条形三色点相关联，而且条形荧光点只能被三条电子束中的一个所击中。在涂敷三种条形荧光点的工序中，都利用荫罩板作掩模，使其成为与荧光屏唯一相配的荫罩板。

20 2．监视器电路 想要掌握监视器电路的原理，应该先搞清楚视频信号的流程，如图3-9所示，输入的视频信号经前置放大后分为两路，其中一路直接送往显像管，另一路则经同步分离及行、场处理等电路处理后形成控制显像管显示的控制信号，以保证在显像管屏幕上得到稳定的图像显示。下面我们简单地对各部分原理进行介绍。

21 （1）黑白监视器电路 ① 同步分离电路 同步分离电路的功能是从视频信号中分离行、场同步信号，再送入行、场扫描电路，使行、场扫描频率和相位与摄像机输出的视频信号的频率保持一致。如图3-10所示，从图中可看出同步信号是迭加在视频信号最顶端的，占据着最大振幅，所以，在振幅分离电路中，采取幅度切割法将同步信号取出。然而视频信号在传输过程中，有可能发生幅度变化，如图3-10（a）所示；此外，对于亮、暗场视频信号来说，其直流分量的差别也很大，如图3-10（b）所示；经放大器之间的交流耦合后会因丢失直流分量而使同步头顶端电平不一致，如图3-10（c）所示。因此，使用振幅切割方式进行同步分离时，无论对于上述哪种情况，必须利用钳位电路将同步头的顶端限定在同一电平上。

22 ② 场扫描电路 a．场扫描电路的功能 场扫描电路向场偏转线圈提供线性好、幅度大的锯齿波电流。若锯齿波电流的线性差，则电子束的扫描速度就不均匀，屏幕上的图像会有局部压缩、局部拉长的现象。 b．场扫描电路的结构 场扫描电路一般由场振荡、场锯齿波电压产生、场激励、场输出和场线性补偿等部分构成。 场扫描电路需被同步电路所同步，以获得稳定的视频图像。当无场同步信号输入的情况下，也可以输出锯齿波电流，使场扫描连续不断地进行。在场扫描逆程期间，可以为显像管提供场消隐信号。监视器的场频、场幅和场线性等参数是可调的。 ③ 行扫描电路 a．行扫描电路的功能 行扫描电路向行偏转线圈提供线性足够好、幅度足够大的锯齿波电流。如果该锯齿波电流的线性不好，则电子束的水平扫描速度就会不均匀，屏幕上的图像就会在水平方向产生局部压缩或局部拉长。 b．行扫描电路的结构原理 行扫描电路由行振荡、行自动频率相位控制（AFC）、行激励、行输出等电路及行输出变压器构成。虽然从某个角度看，行扫描电路与场扫描电路有相似之处，即行扫描电路也要向行偏转线圈提供行扫描锯齿波电流，但行扫描电路的工作频率很高，且行振荡、行激励及行输出级均工作在开关状态。另外，行输出级还要提供显像管所需的阳极高压及加速极、聚集极和视放输出级等中压，因此，仅行输出电路（包括行输出变压器）的耗电就占整个监视器耗电量的50%，其效率对整机的效率产生直接影响。

23 行扫描电路还应能被行同步脉冲信号所同步，以便在监视器上得到稳定的视频图像。它与场扫描电路相配合，保证在显像管屏幕上形成宽高比正确且线性良好的矩形光栅。在行扫描逆程期间，应能为显像管提供行消隐信号。对于监视器来说，一般还要求其行频及行线性参数可调。 （2）彩色监视器电路 彩色监视器电路是在黑白监视器电路的基础上增加彩色信息处理电路，并保留黑白监视器所有的功能，如图3-11所示。其中，同步分离电路、场扫描电路、行扫描电路及行输出变压器等部分与黑白监视器相同，所以在此仅对彩色监视器中的彩色信息处理电路加以分析。

24 ① 亮/色分离电路 a．电路结构 如图3-12所示，含有彩色信息的视频信号先经过亮/色分离电路分离出亮度信号和色度信号。其中，亮度信号的结构与前面介绍的黑白视频信号一样，故其后的亮度放大器的原理与普通视频放大器的原理一样。色度信号则是由R—Y及B—Y两个色差信号正交调制在4.43 MHz的彩色副载波上所形成。图3-12列出了几种普通亮/色分离电路的原理及其频谱示意图，其中，Y表示亮度信号，C表示色度信号。 如图3-12（a）所示，使用低通滤波器和带通滤波器，能干净地分离亮/色信息，但却有牺牲亮度信号的调频信息的缺点，影响重现图像的清晰度。为减少亮度信号调频分量的损失，可采取图3-12（b）或图3-12（c）所示的方法，这两种方法都无法有效地保留亮度信号的部分高频成分。其中，图3-12（b）采用了色副载波陷波器，它对色信号的滤除不太干净，使部分色度调频信息串入亮度通道；图3-12（c）采用了减法器，从亮度信号中减除色度信号，但亮度信号的调频成分损失较多。

25 图3-13列出了4种PAL制亮/色分离梳状滤波器的原理框图。其中，Y表示亮度信号，YH、YL分别表示亮度信号的调频及低频分量，C表示色度信号，2TH表示两行延时器件，312TH表示312行（1场）延时器件，2TF表示两场（1帧）延时器件。  梳状滤波器的原理

26 采用梳状滤波器对视频信号的亮度信号及色度信号进行分离，充分利用了视频相邻行、相邻场或相邻帧的相关性及PAL制视频信号色副载波相位自身的特点。例如，对于图3-13（a）、（b）所示的二维行梳状滤波器来说，由于视频信号相邻两行的内容基本相同，因此亮度信号延时两行后波形基本不变；而色度信号延时两行相当于延时了567.5个副载波周期（642 567.5Tsc），因此延时两行后的色度信号与延时前的信号正好反相。以图3-13（c）所示的三维场梳状滤波器来说，如果视频信号反映的不是快速运动的物体，则相邻两场的视频信号波形基本相同；而色度信号延时312个行周期（约1场），即相当于延时了 个副载波周期（312TH312 Tsc Tsc），因此，延时312行后的色度信号与延时前的信号正好反相。所以，如图3-13中所标注的那样，通过延时器件及加、减法器（含乘系数1/2），就可以得到干净的亮/色信号。

27 ② PAL制彩色解码器 a．色解码器的构成 如图3-14所示，由亮/色分离电路分离出的色度信号进入PAL制彩色解码器中进行解码，以得到R-Y、G-Y和B-Y 3个色差信号，这3个信号再经过亮度矩阵后即可恢复出UR, UG, UB 3个基色信号电压，分别馈送给彩色显像管的R, G, B 3个输入端，从而控制显像管，显示出正确的彩色图像。

28 b．色解码器的信号流程 色度信号经带通滤波器滤波后进入受控色度放大器，该放大器的增益由自动色度控制（ACC）检波和放大电路送来的控制电压进行控制，使放大器输出的色度信号幅度恒定，以保证同步检波器、鉴相器等电路工作稳定。当监视器输入黑白视频信号时，自动消色（ACK）电路可以关闭色度通道而显示黑白图像，使重现的图像不受色度通道输出的干扰。 s的延时线及加、减法器构成U、V分离梳状滤波器，可以将正交调制的两个色差信号从色度信号中分离出来，送往后面的同步解调器。经同步解调后，去除4.43 MHz的色副载频，取出两个基带色差信号R—Y及B—Y。而G—Y矩阵可以将色差信号R—Y和B—Y按确定的比例组合，从而恢复出G—Y色差信号。 c．色同步选通电路的作用 色同步选通电路是从色度信号中选出色同步信号并加以放大。输出的色同步信号送往鉴相器，与4.43 MHz晶体振荡器送来的色副载波一起在鉴相器中进行相位比较。另外，色同步信号还送往ACC检波放大电路和消色、识别检波放大电路。色同步信号选通电路的选通脉冲由延时约4.38 s的行同步脉冲来代替。 要使恢复的副载波频率准确、稳定，4.43 MHz副载波振荡器应该采用晶体振荡器。晶体振荡器输出的0º相位的副载波输出至U同步解调器，完成对色差信号B—Y的解调；还输出至PAL开关，得到90º相位并逐行倒相的副载波，完成对色差信号RY的解调。晶体振荡器输出的副载波与色同步信号同时送往鉴相器进行相位比较，输出误码差控制电压，控制晶体振荡器，使振荡器输出的副载波频率与原视频信号严格一致，相位与色同步信号锁定。

29 d．PAL开关的作用 PAL开关是对副载波逐行倒相，开关脉冲是双稳态触发器输出的7.8 kHz的半行频方波脉冲信号。双稳态触发电路受行脉冲触发与识别信号的控制，识别倒相行还是非倒相行，用以保持PAL的倒相规律与原视频信号的一致性。 3．监视墙 （1）监视墙的结构 一些有特殊需求的大型监控系统，把多台监视器的画面合在一起，就成了监视墙，主要用来显示大幅面的图像，如22幅面、33幅面，甚至44幅面。需要说明一点，此时它与视频矩阵主机的输出就不再是一一对应关系，而是“多对一”的关系，即视频矩阵主机输出的某一路视频信号首先通过一个画面分配器（和画面分割器的功能相反，可将输入的一路视频图像分割为4块、9块或16块输出），再将其各路输出按一定的排列组合顺序接到对应的监视墙上，8台（16台）监控器加在一起才显示一幅完整的大幅面图像。所以，此时最好用无缝拼的无壳监视器。整个监视墙既可以当做一台大屏幕监视器用，也可以当做多个小监视器用。如图3-15所示，为由24台监视器组成的监视墙的示意图。

30 （2）监视墙的特点 监视墙和通过物理堆积形成的监视墙在功能方面不尽相同，前者是在实际中根据系统的规模、用户要求等因素设计的，是由多台GRT或LCD监视器组成的一面监视墙。通常都是使组成监视墙的每一台监视器对应一路图像显示，因而，可以同时监视由矩阵主机输出的多路图像。因监视器的数量多且通过机柜将多台监视器组成了墙的形状，所以，结构紧凑，节省监控中心用地。

31 液晶显示器 液晶显示器如图3-16所示，和采用GRT的传统监视器不同，液晶显示器使用的显示器件是LCD，采用的是薄膜晶体（TFT）工艺，其自身显示方式为数字方式。有些新型的专用于计算机显示的LCD显示器设计了专用数字接口，可直接与具有数字输出接口的图形适配器相连接，但目前尚未形成统一的数字接口规范。常用的有两种类型的模拟接口，如下所述。 图3-16 液晶显示器 ① 模拟VGA接口将计算机输出的模拟信号在其内部经A/D转换器转换为数字显示驱动信号。 ② 复合视频及Y/C视频信号接口将输入的模拟视频信号经内部转换后形成数字显示驱动信号。

32 LCD显示器件的像素数是固定的，如15 in的LCD显示器的像素数，大都为1 024768，像素间距为0
LCD显示器件的像素数是固定的，如15 in的LCD显示器的像素数，大都为1 024768，像素间距为0.297 mm；17 in LCD显示器的像素数通常为1 2801 024，但Silicon Graphics公司的17 in LCD显示器1600SW的像素数则达到1 6001 200。按照ITU-R 601标准，PAL制数字图像的取样点数应为720576（DVD图像显示通常是按704576像素取样），对上述LCD显示器的像素数来说显然是有富余的，但一般来说，按LCD显示器的固有分辨率运行可以达到最佳显示效果。 LCD显示器件对刷新率要求不高，因为每个像素的状态或者为“开”，或者为“关”，仅当屏幕上的信息变化时才改变其状态。故液晶显视器没有CRT监视器那样可感觉到的闪动。 液晶显示器的缺点是视角比较窄。从正面看基本正常，若从侧面观看LCD显示屏，图像可能会变暗，彩色可能漂移，有时甚至会看到反图像，需采用面内切换技术来解决。此外，由于早期的液晶显视器的响应速度一般在40 ms，所以在显示高速动态的画面时，会出现“拖尾”现象；现在的LCD显示屏，其响应速度大多在16 ms，可避免“拖尾”现象。

33 3.1.5 等离子显示器 1．等离子 （1）等离子（PDP）的原理
等离子显示器 1．等离子 （1）等离子（PDP）的原理 PDP（Plasma Display Panel）的简单原理是：利用气体放电来进行显示。在技术上，采用等离子管发光元件，每个等离子对应的每个小室内都充有氖氙惰性气体。在等离子管电极加高压后，封在两层玻璃之间的等离子管小室中的气体会产生紫外线，激励平板显示屏上的三基色荧光粉发出可见光。每个等离子管作为一个像素，由这些像素的明暗和颜色变化组合使之产生各种灰度和色彩的图像，与显像管发光相似。 （2）PDP与其他监视器的区别 同CRT相比，PDP技术在显示方式上存在非常明显的不同，在结构和组成方面领先。CRT显示方式为电子枪发射的电子束在偏转线圈的作用下轰击荧光屏上的荧光粉而发光；PDP的显示类似于普通日光灯，图像是由各个独立的荧光粉像素发光综合形成的。 在结构上，PDP可做成40 in以上的完全平面大显示屏幕，其厚度不超过100 mm，为超薄型的平板结构，完全可以替代直/背接式大屏幕投影仪，可挂在墙壁上使用，在文字处理能力与寿命方面均优于CRT显示方式。

34 2．等离子显示器 等离子显示器的外观如图3-17所示。

35 3.2 处置监视器日常故障 3.2.1 监视器对使用环境的要求
3.2 处置监视器日常故障 监视器对使用环境的要求 监视器对其使用环境有一定的要求，如果使用环境良好，会延长产品的使用寿命。 （1）尽量在干燥通风的环境下使用，尽量远离可能产生水蒸气的设备和物体； （2）在使用中不要堵塞设备的通风孔，以免影响设备的散热； （3）不要靠近热源，如电热取暖设备、其他设备的散热装置等； （4）使用设备制造商推荐的工作交流电源，避免电源干扰，注意地线的正确连接； （5）使用牢固的工作台，使用设备制造商搭配的支架或者设备制造商推荐使用的其他支架和安装方式，使用中避免摔坏设备； （6）尽量在干净、清洁的环境中使用，注意防尘； （7）不要在阳光直射的环境下使用，减少反光；室内照明尽量使用冷光源，避免外界光线对显示器的色彩还原造成影响； （8）一般情况下，使用环境的温度应该在10℃~40℃，湿度应该在10%~90%（没有冷凝现象）。

36 处置CRT监视器日常故障 由于监视器主要由信号输入/通道、同步分离、扫描（含行和场）、色解码部分（黑白监视器没有）、视放电路（含显像管电路）、显像管及电源部分构成，这些部分均可能产生故障。因此，为方便大家清楚认识，我们以每个单元电路为例，对其日常可能出现的故障进行分析与处理。 1．处置电源故障 （1）故障1 故障现象：开机后无光栅；电源指示灯不亮。 故障分析与处理： 根据上述现象，说明此故障是由于电源没有输出造成的，应该首先检查保险管是否被烧毁。若已烧毁，千万不能立即更换保险管，因为在大短路故障没有排除前，强行更换保险管会使整机电流非常大，将引起更多的电路损坏。此时，必须把万用表调到5 A挡后串在保险管座两端进行通电试验，若故障就此消失则说明故障可能是瞬间电流过大或保险管老化所致；若保险管依旧，则说明有大短路故障存在，应该继续检查。为避免是由于行输出故障导致的电源故障，还要把电源与行输出断开，加一个100 W的灯泡作假负载。通电后，若灯泡正常发光，证明电源正常，故障在行输出部分；若灯泡不发光或者灯光暗淡，则说明故障点在电源。以上两步的处理非常重要，尤其是对没有多少彩电维修经验的人而言。

37 对电源大短路故障的检查，也应该采取加假负载和万用表监测电流的方式进行，再结合直观法观察印制电路板、有源器件（如电源调整管、整流硅桥等）、电源滤波电容等有无烧毁的痕迹，对严重怀疑对象应该采用电压法判断好坏。 （2）故障2 故障现象：开机时显示的内容正常（说明机器各部分工作正常），过一会儿，显示内容左右扭曲、上下晃动（说明电路有不稳定的元器件）。可见损坏的元器件只能在低温条件下正常工作，当其温度上升到一定值时，就不能正常工作，维修时常称之为“活”故障。 故障分析与处理： 对于这种故障，可采用人为“降温”的方法找到故障器件。具体办法有如下两个。 ① 将电吹风调到冷风挡，对着可疑的元器件吹冷风，当吹到某一个元器件时故障解除，表示该元器件损坏，应更换。 ② 用棉球沾上无水酒精擦拭可疑元器件表面，以加速元器件的散热，如果擦拭某一元器件表面时故障现象解除，说明该元器件损坏，应予以更换。但是，机内元器件有几百个，要做到每个元器件都采用“降温”法来处理，既不现实又不安全，因此，在采用“降温”法之前，最好先确定故障范围和可能损坏的元器件，然后再谨慎实施。 提示 本例故障现象说明电源电路有不稳定的元器件。用“降温”法对电源整流桥堆等元器件进行“降温”处理，当对整流桥堆实施“降温”时，故障现象瞬间解除，说明有软损坏。此时，换上一个同型号的新品，可恢复正常。

38 2．处置信号输入/通道故障 （1）故障1 故障现象：光栅正常，有糙点、无图像。 故障分析与处理：有糙点，说明图像信号通道部分正常，应该检查信号输入部分，如 同轴电缆及其插座等。 （2）故障2 故障现象：图像不清晰，并伴有糙点。 故障分析与处理：此故障与前者正好相反，是信号通道有问题，应采用信号注入法进行检查，最好用信号发生器与示波器配合进行；无条件者，也可用镊子从信号输入端往后逐级轻轻点击，注入信号；或者用耦合电容在每一级进行信号跨越，观察图像是否变得清晰，若变得清晰说明这一级有故障。也可检查其外围元件，或直接更换信号通道集成电路。 3．处置同步分离故障 故障现象：行、场皆不同步。 故障分析与处理：行、场皆不同步，说明全电视信号的同步没有加给行、场扫描部分，故障在同步分离部分。先检查耦合元件，无效后更换同步分离管，一般情况下，故障可排除。

39 4．处置扫描部分故障 （1）故障1 故障现象：开机后屏幕仅出现一条水平亮线。 故障分析与处理：出现一条水平亮线，说明行描、行输出部分无问题，估计故障出在场振动部分。应该先测量场振动集成电路各脚对地的电阻，对比其标准值，判断好坏；再采取电阻法与替换法检查外围元件，一般可排除此故障。 （2）故障2 故障现象：开机有阳极高压，但瞬间消失。 故障分析与处理：由于开机后阳极高压消失，所以荧光屏不会有光栅，更谈不上显示图像。开机瞬间有阳极高压但瞬间又消失，说明监视器有高压保护电路动作。所谓高压保护，是对显像管阳极高压的一种限制。高压保护电路又称X射线保护电路，如果电压过高，X射线辐射过量，对人体是有害的，还会损坏元器件。在电源正常的情况下，造成显像管阳极高压过高的原因主要有以下两种： ① 行频太低，使显像管阳极高压猛增，超过额定电压。行频的高低，可以从屏幕上直接观察出来，在调整行频时要观察屏幕显示的变化，尽量避免出现图形向左倾斜的状态。 ② 行逆程扫描时间过短，一般是逆程电容变质使容量变小所致。断开90 V电压供电回路，并在该回路接l00 W灯泡做假负载，加电后，若测量输出电压为91 V左右，是正常的。24 V, 17 V, 6.3 V的电压输出也正常，表明电源没有故障。 调整行频电位器至中间位置，加电后监视器高压正常，只是显示的内容不稳定，说明阳极高压消失的原因是高压保护电路动作。高压保护电路动作的原因是行频太低，而行频太低的原因是行频电位器失调。仔细观察行频电位器，若锈蚀严重，则需换一同型号的新电位器稍作调整，故障即排除。

40 （3）故障3 故障现象：刚开机时，画面很大，然后在几秒钟内慢慢缩小到正常的情况。 故障分析与处理：这种现象是正常的。造成这种现象的原因是在刚开机时，偏转线圈所带的电流很大（偏转线圈的作用是让电子束按照一定的排列顺序射出），为了防止有大量的电子束瞬间轰击某一小片荧光屏（有可能造成此片的荧光粉老化速度加快）、最终形成死点，高档监视器的保护电路开始工作，作用在偏转线圈上让电子束散开，而不是集中在某块。当偏转线圈的电流正常时，保护电路会自动关闭。所以，我们看见的图像在刚开机时很大，后来缩小正常，这个过程就是保护电路开始工作的过程。 （4）故障4 故障现象：整个画面从左向右向上倾斜。 故障分析与处理： 这种故障现象叫做图像几何失真，一般故障点不会出现在线路板上，而是由于显像管偏转线圈几何位置的变动和固定在偏转线圈周围的磁性物质脱落、松动造成的。中心调整片固定不紧时，外界稍有振动就有可能使之转动一个角度，使图像中心位置发生相应的变化，从而图像中心不对称而偏向某一方向。如果监视器设有垂直方向或水平方向的相位调整电位器，可通过电位器进行调整，如果没有，只能通过调整套在显像管尾部的中心调整片来解决（做这种调整工作一定要有一定的专业知识和维修经验，因为要带电操作）。调整过程在联机状态下效果更佳。首先将中心调整片的固定螺栓松开，前后移动，左右转动，调整好后将螺栓固定紧，然后再逐个调整放在线圈周围的磁块，直到调整到图像正常为止。

41 5．处置色解码与视放部分故障 故障现象：偏色或缺少红、绿、蓝3种基色中的一种。 故障分析与处理：监视器光栅正常时应为白色，是由红、绿、蓝3种基色混色合成的。例如，当光栅为黄色时，根据三基色原理，判定为缺少蓝色。一般来说，造成缺色故障的主要是色解码与视放两个部分，应检查红、绿、蓝3个视放管的C级电压是否正常、一致。若不正常或不一致，说明故障在视放部分；若正常而一致，就说明此故障在色解码部分。检查色解码部分时，应先检查色解码集成电路，再检查外围元件。具体方法与前述检查场振动一样。 6．处置显像管故障 （1）故障1 故障现象：偏色或缺少红、绿、蓝3种基色中的一种色 故障分析与处理：此故障在排除色解码与视放部分的问题后，还有就是显像管的问题了，有以下两种可能： ① 视频输出至显像管阴极管脚有脱焊点或接触不良。在查找到具体的故障点后，重新焊接即可排除。 ② 显像管电子枪的阴极老化损坏。只有更换显像管才能恢复正常。 （2）故障2 故障现象：正常使用了一段时间后，某次开机后发现屏幕右下角是粉红色的。 故障分析与处理：故障原因是显像管被磁化，很可能是被附近的强磁场磁化所致。对于被磁化的故障，若磁化情况不严重，异常颜色就应该消失了。可使用多次开、关机的方法消磁，因为在每次开机后都会有一个自动消磁的过程（当然这种消磁能力是有限的），只不过这个过程比较缓慢，不会马上见效。如果您想通过多次开机、关机的方法来加速消磁过程，应该注意，下次开机时，要等监视器温度恢复正常再开机才能有效消磁；若磁化情况严重，还应该先更换消磁电阻。 此外，用户还可以借助消磁棒进行消磁。

42 （3）故障3 故障现象：使用一直正常，一次开机后监视器红屏。 故障分析与处理：根据现象分析，此故障是监视器的绿蓝阴极管发生衰减所致，解决方法是使用高压电击阴极管，可以让衰竭的阴极管暂时恢复过来，但这只是暂时性解决，所以需要更换显像管。 （4）故障4 故障现象：每次开机图像都模糊不清，过一段时间后逐渐恢复清晰。 故障分析与处理：图像模糊不清说明显像管聚焦不好，造成聚焦不好的原因主要是显像管衰老，或是聚焦（Focus）电压不正确。检查时应从两个方面进行。 ① 检查显像管是否衰老。对于一般维修者来说，由于缺乏专用的仪器设备，只能用间接的方法进行。将显像管亮度电位器开至最大，给监视器加电并观察光栅情况。如果光栅显现所用的时间较长且亮度不足，则说明显像管衰老，只有进行更换。如果光栅显现的时间正常（与正常监视器相比较），则说明显像管没有衰老。 ② 有时，故障是由于显像管极间打火造成聚焦不好的原因引起的。将监视器移到暗处通电，继续观察，发现显像管尾板上有轻微的打火现象，打火的同时，光栅忽明忽暗变化，但因光栅较暗，并不十分明显。关机后取下尾板，发现显像管与尾板的接点已严重氧化，拔下尾板后发现管座内的接点已被烧黑。更换一只同型号规格的管座后故障即可排除。

43 3.2.3 液晶显示器日常故障的处置 1．一般的维护知识和注意事项
液晶显示器日常故障的处置 1．一般的维护知识和注意事项 （1）使用前请仔细阅读设备制造商的产品说明书，了解产品的基本性能和使用注意事项。 （2）安装液晶显示器的驱动程序。这样可以解决很多兼容性问题，而且一般的正规设备制造商均提供这样的驱动程序。 （3）如果液晶显示器出现电器故障，必须请厂商专业的维修工程师来维修。切忌让未经设备制造商授权的维修站维修，非专业人员更不要拆卸和维修，以免故障扩大或造成人员伤害事故！ （4）由于液晶显示器的核心技术来自国外，有可能出现电源插头和我国的电源插座不吻合的现象，所以须更换后使用，千万不要强行使用。

44 （5）由于工艺缘故，液晶显示器的屏幕很容易沾染皮肤油脂，且非常难以清除，所以应该尽量避免用手指触摸其屏幕。
（6）液晶显示器使用的是被动式光源，机内有高压，所以请不要自行拆卸，更不要自行拆卸维修，以免造成严重的伤害事故。 （7）如果发现液晶显示器出现冒烟、异常的声音和气味，或者不明液体滴入显示器内部等情况时，请马上关掉交流电源，并送专业的维修站进行检查，以免故障扩大！ （8）安装和连接信号线时，请不要在通电状态下进行。一定要先确认主机和显示器的电源均处于关闭状态下，才能安装和连接。 （9）请在设备制造商推荐使用的分辨率和刷新频率下使用。一般的液晶显示器的刷新频率和分辨率固定在：15 in，1024 Hz768 Hz75 Hz；17 in，1280 Hz1024 Hz 75 Hz。特别是刷新频率，切记不要超过75 Hz，以免造成液晶显示器永久损坏。

45 2．快速判断一般常见故障 对一般的监控系统操作人员而言，由于液晶显示器是新推出的电子产品，其电路结构，元器件的性能指标、资料等都还不十分完善；此外，各个厂商的产品标准也不尽相同。所以，以下只是一般性常见故障的处理方法。如果液晶显示器内部产生故障，应该由专业维修人员进行维修，请勿自行拆卸，以免造成设备不必要的损失和人员伤害。 （1）无电源故障，即开机，电源指示灯无任何反映。请先确认显示器的电源输入是否正常，然后看电源线是否插接正确，电源插座是否有电等； （2）电源指示灯显示正常，但是无图像故障。一般的液晶显示器均有无信号提示，如果有提示而无图像，请检查信号线是否连接正确、良好；主机的显卡是否有正常的输出信号；并调节亮度和对比度； 提示 一般的液晶显示器如果要和Macitosh（苹果）计算机主机连接，可能要使用适配器，请向设备制造商联系。

46 （3）颜色异常故障，即有图像，但是显示的颜色不正常，首先要检查信号线是否正常连接，显卡和显示器是否兼容等。若是兼容性问题，请咨询厂商；
（4）如果发现图像有干扰线、边角不满等问题时，可使用“图像自动调节”功能。一般的液晶显示器均有这种设置； （5）如果发现图像异常，但是不清楚如何调节，可使用“出厂设置恢复”，然后再根据图像的变化，分析是显示器本身的故障，还是需要进一步的调节； （6）一般的液晶显示器均设置电源和功能菜单锁定功能，如果发现菜单或者电源按键无动作，请先按照设备制造商的说明进行解锁； （7）清洁屏幕时，一定要用干净、柔软的纯棉布擦拭。擦拭后，如果还不干净，可使用少量不含氨和酒精的清洁剂再次擦拭（在实际工作中，已经发现在使用酒精擦拭时，出现屏幕损伤的问题）； （8）外壳的擦拭和屏幕的擦拭类似，同样不能使用含氨和酒精的溶剂。