第五节1 监视器原理及应用

第五节监视器原理及应用监视器的选用、安装、调试学习目标 知道常用监视器的种类，了解监视器的工作原理，会使用监视器。任务引入 视频监视器是视频安防监控系统的中心室设备，是完成图像显示功能的设备，对图像质量有很大的影响。图像显示在目视解释系统中是图像系统的最后环节。对图像质量有很大的影响。

图像显示与图像生成是完全相反的过程，技术上是相对（扫描、同步）、相逆（解码、电/光转换）。图像显示技术在一段时期内相当经典，显像管占主导地位。近年来平板显示和投影发展很快，显示设备逐渐像素化。专用监视器与普通电视机的目标不同、应用方向不同，但电视机的价格、可靠性是有优势的，能满足大多数应用。利用CRT显示数字视频信息应用很多，VGA是基本的显示格式。显像管的工作原理基本反映图像显示的基本环节：图像扫描、同步、电/光转换、时间信号转变为空间信号（利用人眼特性）。

显像管（黑白）、由电子枪、电子偏转系统、荧光屏、和玻璃壳体组成：

电子枪、发射电子并使其加速、聚焦形成细小的电子束。准确地打在荧光屏上。电子枪的阳极（十几千V高压）使电子加速，获得足够的能量轰击荧光屏，使其发光。显像管的结构一、监视器的结构及工作原理电子枪阴极控制栅极（调制极）加速极（第一阳极）聚焦极（第三阳极）高压阳极（第二、第四阳极）电子枪作用如同一组光学透镜对光线的作用，因此，又称电子光学系统。阴极在灯丝的加热下发射电子，由聚焦电极控制并调整焦点，阳极由阳极园筒和壳体内壁的石墨导电层组成。

荧光屏、由面板玻璃内壁的荧光膜构成，它受电子束轰击而发光，发光强度与电子束能量成正比。主要材料是硫化锌与硫化镉的混合物。荧光膜背面还有一层出10μ的铝膜，以提高亮度并防止离子对荧光屏的轰击。偏转系统、位于显像管的外部，是偏转（扫描）电路的一部份，但与显像管的结构紧密相关。作用是改变电子束的运动方向，形成矩形扫描光栅。

玻璃壳体、显像管是真空器件，壳体是重要部份。电子枪、荧光膜均置于其中。

偏转线圈行偏转线圈场偏转线圈电磁偏转的原理电子束偏转过程对偏转线圈的主要要求偏转效率高光栅几何失真小电子束偏转角度与阳极电压的高低有关光栅中心与荧光屏中心应重合监视器（黑白）的电路：

监视器主要由视频通道电路、同步与扫描电路和显像管电路组成。

视频通道电路、把输入监视器的1VP-P

左右的视频信号无失真地放大，使之能够送到显像管的调制电极（阴或栅）去调制电子束。

监视器

视频通道电路的基本要求：

足够的增益、根据调制方式不同，一般要34~46db的增益。

足够的带宽、为显示高分辨的图像，一般要求有10M以下的带宽。而且幅频特性要平坦，以保证良好的相频特性。

良好的线性、摄像机已有

校正，监视器视频通道要求有良好的线性。

视频通道还可具有DC恢复和频率补偿特性。

视频通道由输入级、中间放大级和输出放大级组成。输入级没有增益、主要是阻抗匹配；中间放大提供主要的增益，要的良好的线性频率特性；输出级是按调制要求输出幅度、极性适合的调制电压。

彩色监视器

彩色监视器、显示彩色视频信息，应用最为广泛，与黑白监视器兼容。彩色显像管是彩色监视器的核心器件，与黑白显像管差别很大。不仅要完成电/光转换，还要完成三个色分量信号的混合。这就是说相加混色是在显像管的荧光屏上进行，由人的眼睛实现的。因此、结构与黑白显像管差别很大，有些概念也不同，最突出的是荫罩，彩色显像管也称荫罩管。

彩色监视器彩色显示管、由电子枪、荧光屏、荫罩、玻壳、管外组件组成；

电子枪、要产生三条电子束（对应三个色分量），可以由一个电子枪来产生，也可以由三个电子枪来产生。由此对显像管分类（单枪三束、三枪三束，品字三束、一字三束）。电子枪要对三个电子束聚焦、加速、赋于能量。

荧光屏、涂有三种荧光粉，分别发出三个基色的光。不是均匀的涂布，而是点状且，每三点一组。一组中每一点将分别受不同电子束的轰击，产生不同色彩的光。

荫罩、基本功能是选色，如何保证每个电子束能够准确的打到相应的荧光点上，荫罩起了主要的作用。荫罩的结构要与电子枪相适应，不同的型式，也是管子分类的依据。

彩色监视器

彩色监视器电路：彩色监视器首先要将输入的复合电视信号分解为亮度信号Y和两个色差信号R-Y、B-Y，然后由矩阵电路形成R、G、B信号，再去分别调制三个电子束，因此、视频通道电路要比黑白监视器复杂的多，同步和扫描电路基本相同。所以主要介绍前者。

彩色监视器解码器、彩色视频通道的核心。不同制式的彩电，解码器不同，下面是PAL解码电路。

常用的延迟线型、包括亮、色分离、副载波恢复、色度信号分离、色度信号同步解调几个部分。

彩色监视器亮、色分离、通过滤波器来完成，高质量的的机型采用梳状滤波器来分离亮、色信号。梳状滤波器是横向滤波，电路如下：由一个行延迟线和加/减法器组成。分离的U、V信号是平衡调幅信号，要采用同步解调方式。解调后通过矩阵即可产生R、G、B信号。这就是解码器的工作原理。

同步解调要有副载波信号作为相位基准，且必须与输入视频信号的副载波相位一致。副载波恢复电路完成该功能，因采用锁相方式实现副载波振荡输出与色同步信号锁相，故称APC电路。二、监视器的主要技术指标监视器客观测试指标：

水平分辨、沿水平方向分辨图像细节的能力。主要与视频通道的带宽有关（1M=80TVL）。

亮度鉴别等级、从最黑到最白之间能够区分的亮度等级。两者与摄像机的同样指标定义相同，测试时要用高指标的测量低指标的。

光栅的几何失真、图像的几何失真（空间位置的失真）主要由扫描系统的缺陷所致，与荧光屏非平面也有关系。（像素化、平面显示没有这个失真）。输入标准格子信号，测量直线、宽度、矩形的偏差、变形来评价。同步范围、保持图像稳定的同步频率范围。是监视器的重要指标。

彩色还原性、用主观评价方法，观察标准彩条信号的显示效果。三、监视器电路结构同步分离电路场扫描电路行扫描电路亮/色分离电路PAL制彩色解码器四、监视器的分类精密型标准型收监两用型五、液晶监视器LCD由两块玻璃板构成，厚约1mm，其间由包含有液晶(LC)材料的5μm均匀间隔隔开。液晶材料本身并不发光，所以在显示屏两边都设有作为光源的灯管，而在液晶显示屏背面有一块背光板（或称匀光板）和反光膜，背光板是由荧光物质组成的可以发射光线，其作用主要是提供均匀的背景光源。LCD的特点：LCD克服了CRT体积庞大、耗电和闪烁的缺点，但也同时带来了造价过高、视角不广以及彩色显示不理想等问题。LCD不存在聚焦问题新型平板显示设备各种平面显示设备发展很快，大有取代CRT的趋势。它们是像素化设备，易于与数字视频接口，屏幕尺寸大、无几何失真，观看效果好，越来越普及。主要有：。

光线阻碍光线通过

平面显示器

液晶显示原理：由LCD后面一组日光灯管发光，经一组菱镜片与背光模块，将光源均匀地传送到前方依照所接收的图像信号，液晶层内的液晶分子会作相对应的排列，决定光线通过（偏振）或阻隔，因此形成图像。平面显示器

LCD主要有以下两种方式：被动矩阵式（超转距显示），简单地说：被动式在初始状态（液晶体排列）可让背光顺利通过，当有电压作用时，液晶体就会产生扭曲变形，将背光线做了一定程度的改变。形成图像（电子表或手机等）。

主动矩阵式（TFT-LCD），主动式的显像方式有所不同，在光源及偏光板的位置及方向有所改变，且使用FET场效电晶体及公共电极，使液晶体保持一定的电位状态，直到下一次的电压改变。

LCD显示器的不足：主要是响应时间，是指像素由亮转暗再由暗转亮所需的时间。一般LCD需要25ms以上，对高速率图像的显示会有出现拖尾。再一个就是视角（可视角度）较小，一般LCD视角为60度左右，而其它平面显示器可达180度。

五、等离子显示器等离子显示器是一种利用气体放电的显示装置，这种屏幕采用了等离子管作为发光元件。大量的等离子管排列在一起构成屏幕。在等离子管电极间加上高压后，封在两层玻璃之间的等离子管小室中的气体会产生紫外光，从而激励平板显示器上的红绿蓝三基色荧光粉发出可见光。

PDP等离子显示器的特点：亮度、高对比度纯平面图像无扭曲超薄设计、超宽视角具有齐全的输入接口，可接驳市面上几乎所有的信号源具有良好的防电磁干扰功能环保无辐射散热性能好，无噪音困扰

平面显示器背投影技术、投影机利用反射原理将影像放大投影到电视屏幕上。背投影技术从以往CRT三枪背投影，演进到目前三种数字投影方式：

DLP(DigitalLightProcessing)数字光源处理器；

LCOS(LiquidCrystalOnSilicon)硅液晶显示面板，硅芯片加上液晶的技术；

LCD为高温多晶硅的制造技术。

DLP投影机的概念，新的投影技术，打破了液晶投影的垄断局面，DLP技术的核心就是用DMD数字微镜装置来替代投影机中普通的成像器件。DMD（DigitalMicromirrorDevice）数字微镜装置（TI专门生产）。比较液晶：液晶投影显示器(LiquidCrystalDisplay,LC