專利名稱：紅外礦用防爆攝錄裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型所述的紅外礦用防爆攝錄裝置，屬礦用光電子技術領域，涉及一件把紅外、防爆、攝像、錄像多種技術匯集一起而成的組合發(fā)明。
煤礦的安全生產(chǎn)在煤炭工業(yè)中是個十分重要的問題。長期以來，人們力圖將礦下生產(chǎn)現(xiàn)場，特別是事故現(xiàn)場實況展現(xiàn)在地面屏幕上，以求發(fā)現(xiàn)事故隱患，分析事故出現(xiàn)的原因。但是由於礦下工作條件差，光學環(huán)境暗淡、全黑，更由於一旦事故出現(xiàn)，礦下一片漆黑，使用普通光學和電子技術無能為力。這正是多年來礦下亟需解決而又未能解決的難題。
本發(fā)明的目的正是為了解決礦下多年來存在的這一難題，向煤礦及一切井下工作的行業(yè)提供一種在黑暗或夜視環(huán)境下能清晰記錄現(xiàn)場實況的攝錄裝置。實現(xiàn)發(fā)明目的的措施是利用紅外光原理實現(xiàn)夜視高技術，還考慮到礦下具有瓦斯等燃爆特點，把紅外、夜視、防爆、光電子、攝像與錄像等多種技術匯集一起，完成上述組合發(fā)明，為煤礦等井下行業(yè)的安全生產(chǎn)和廣大職工的生命安全作貢獻。本發(fā)明提供的這種紅外礦用防爆攝錄裝置填補了該行業(yè)此產(chǎn)品的空白。
本實用新型的技術方案是一套紅外礦用防爆攝錄裝置，由紅外攝像系統(tǒng)、錄像系統(tǒng)并包括它們的防爆設置組裝而成。其攝像系統(tǒng)由攝像的光學系統(tǒng)之鏡筒、鏡頭組、光圈、鏡頭組的焦距變化與聚焦自動控制電路及其傳動機構，如焦距變化控制電路控制的微電機、傳動齒塊或滑件等機械部件，光圈變化的自動控制電路及動作機構，如電磁控制的光圈。攝像的電子系統(tǒng)包括攝像頭、成像系統(tǒng)的電子電路、攝像監(jiān)示器、攝像輸出及其電纜接插件，成像系統(tǒng)的電子電路諸如像素振蕩、波形發(fā)生、同步、水平與垂直驅(qū)動、成像電路、取樣補償、信道混合、整形放大驅(qū)動直到視頻輸出，這些大都可由攝像領域的公知技術給出。這里所述的視頻輸出也即攝像輸出，它可帶有電纜及接插件等。還可在視頻輸出處引出另一路作攝像監(jiān)示。攝像的總控制電路管理著攝像系統(tǒng)有機的工作。此外還有攝像的電源電路和攝像光源。上述攝像系統(tǒng)的機械部件和電子元器件都按功能和需要連接組裝成機電一體化的攝像系統(tǒng)。錄像系統(tǒng)包括接收和輸入電路，如接收天線和天線放大器等。調(diào)諧與信道電路，諸如視頻調(diào)諧、中頻、檢波等電路。音像處理電路，包括圖像和伴音的各電路。伺服電路及它的磁鼓或磁盤等磁記錄部件及其傳動的微電機等機械部件。輸出電路包括放像電路及其動作機械，輸出電路帶有電纜接插件等。還有錄像系統(tǒng)的總控制電路(包括遙控電路部分)和電源電路，這些均可由錄像方面的公知技術提供。錄像系統(tǒng)的上述電路的元器件和機械零部件均按功能和需要連接組裝成錄像系統(tǒng)。該技術方案的發(fā)明點在於a、上述的防爆設置是加於攝像系統(tǒng)與錄像系統(tǒng)之電源的本質(zhì)安全封裝殼，如環(huán)氧樹脂等用以對電源封裝防爆。電源供電的安全保護電路，這些保護電路可使供電時出現(xiàn)的故障不致引發(fā)事故。攝像系統(tǒng)和錄像系統(tǒng)的隔爆安全殼，如金屬做的隔爆的安全外殼。攝像系統(tǒng)與錄像系統(tǒng)各電路的本質(zhì)安全設置，這些設置加在攝、錄系統(tǒng)各電路中，如防爆電路板、元器件、開關，高絕緣性能的焊接、連接、隔爆阻、容件，防爆纜線、接插件等。還有攝錄一體化或分件配套時各電路間的防爆纜線交連，如交連纜線間相互產(chǎn)生的干擾、串擾等防止或消除。b、所述的攝像電子系統(tǒng)是由紅外CCD為主構成的紅外攝像電子系統(tǒng)，其中攝像頭由紅外CCD的紅外傳感器陣列構成。c、上述的攝像光源是由紅外光源構成的面陣型光源。如眾多的光源構成了點陣面。d、上述的攝像系統(tǒng)的總控制電路包括對攝像的焦距、光圈、攝像監(jiān)示、攝像光源、電源安全保護電路等的電子控制電路。如該總控制電路控制微電機改變焦距，用電磁原理控制電磁的光圈，從視頻取樣可以作攝像監(jiān)示，控制電流或電壓以控制攝像光源之強弱，對電源保護電路的監(jiān)示等。
如上所述的紅外礦用防爆攝錄裝置的詳細發(fā)明點有a、上述的防爆設置是加於攝像系統(tǒng)電源的本質(zhì)安全封裝殼和電源供電的超壓、欠壓和過流的安全保護電路，這些電路設置在各供電路上，監(jiān)護這些供電路的安全。錄像系統(tǒng)的隔爆安全殼體和錄像系統(tǒng)遙控電路的受控部分的隔爆安全殼體。攝像系統(tǒng)與錄像系統(tǒng)間電交連纜線的防爆安全連接結(jié)構。這些安全連接結(jié)構首先要符合防爆性能要求，如用特殊材料制成的具有防爆性能的電纜線等。還要防止這些交連纜線相互串擾信息，如串饋信息等。b、上述的紅外CCD構成了紅外CCD為主的成像電子電路，它的紅外傳感器陣列是線陣和面陣型的。c、上述的紅外攝像光源是由紅外發(fā)光管作面陣元素構成的行列狀面型點陣結(jié)構，例如有n行×m列紅外發(fā)光管構成的紅外攝像光源。
如上所述的紅外礦用防爆攝錄裝置更詳細的發(fā)明點還有a、上述的攝像系統(tǒng)電源各供電路上設置的安全保護電路是設在電源對攝像紅外光源和攝像系統(tǒng)總控制電路的供電路上。b、上述的攝像系統(tǒng)與錄像系統(tǒng)間電交連纜線的防爆安全連接結(jié)構是以纜線傳輸方向為正向在其纜線上正向串接一只二極管成了本質(zhì)安全交連纜線。c、上述的紅外CCD的紅外傳感器陣列是行列式面陣型的，如該傳感器面陣有i行×j列個面陣元素。
本實用新型所述的紅外礦用防爆攝錄裝置的優(yōu)點是1、采用紅外光源和紅外攝錄像，適於礦井下黑暗無光環(huán)境中使用，且攝錄的像十分清晰無失真；2、該裝置多方面加有防爆設置，成了本質(zhì)安全型或隔爆兼本質(zhì)安全型，是宜於礦井使用的安全設備；3、該裝置集紅外、夜視、防爆、攝像、錄像多種技術匯於一體，是一種較先進的礦用安全攝錄裝置。
說明書的附圖有

圖1、實施例之一的紅外礦用防爆攝錄裝置工作原理框圖。圖2是圖1所示之紅外CCD攝像電子電路圖。圖3、攝像系統(tǒng)電源及其防爆安全保護電路圖。圖4、攝像系統(tǒng)的總控制電路圖。圖5、紅外攝像光源圖。
本實用新型技術方案的非限定實施例如下，并結(jié)合實施例對各附圖作詳細說明。
例一、該例的紅外礦用防爆攝錄裝置由一套紅外攝像系統(tǒng)、錄像系統(tǒng)其中包括著它們的防爆設置組裝而成。圖1～圖5示出該例裝置的一部分之具體結(jié)構。圖1中1－1為攝像系統(tǒng)之電源，1－2為電源供電路上的安全保護電路。兩者的詳細結(jié)構示於圖3中。在圖3中3－1為電源，同1－1所述。3－2外加的防爆安全封裝殼，它使電源3－1成了本質(zhì)安全型。3－3電源開關，3－4充電端，3－5充電二極管，電源三路供電，布在接插板3－6上。每路加有3－7～3－15結(jié)構的安全保護電路，另兩路為3－16和3－17，它們的結(jié)構與3－7～3－15全同。其中3－7、3－10、3－8、3－9、3－13構成過流安全保護電路，3－14、3－11、3－8、3－9、3－13構成超壓安全保護電路，3－14、3－12、3－8、3－9、3－13構成欠壓安全保護電路。圖1之1－3攝像系統(tǒng)總控制電路，它的詳細結(jié)構示於圖4中，4－1為輸入正端(如接＋12V)，4－2為地端，4－3至攝像監(jiān)示器，4－4至攝像系統(tǒng)的光學機械之控制電路，諸如控制光圈、焦距等的變化，4－5至紅外CCD成像系統(tǒng)之電路，4－6至錄像系統(tǒng)。圖4表示了總控制電路對光圈、焦距、紅外CCD、攝像監(jiān)示器等控制，當然也可對攝像光源進行控制。1－4為紅外攝像光源，它的詳細結(jié)構示於圖5中。5－1、5－2為供電端，如＋12V電源，5－3為眾多的紅外發(fā)光二極管，它們構成了面陣的元素，圖中a區(qū)為15行×8列個5－3構成的紅外面陣光源，b區(qū)為10行×8列個5－3構成的紅外面陣光源，a區(qū)加b區(qū)組成了該紅外攝像光源的一半，另一半與a加b區(qū)結(jié)構成左右對稱，未在圖中示出。1－5是紅外CCD攝像電子電路，它的詳細框圖示於圖2中，2－1紅外CCD的紅外傳感器，成面陣結(jié)構，如有i行×j列個單元的面陣，它攝取景物之紅外光，是攝像頭，2－2～2－4依次為同步機、波形發(fā)生器、像素振蕩器。2－5、2－6為像素垂直與水平驅(qū)動電路。2－7為紅外CCD面陣器件，它的面陣有i行×j列個元素，是攝像系統(tǒng)的關鍵部分，起著成像的作用，它與2－1紅外傳感器對應元素之間構成了像素的紅外光－電轉(zhuǎn)換。從2－8取樣與補償電路三路水平取樣，經(jīng)2－9信道混合，2－10壓控衰減、2－12AGC檢測、2－13γ校正放大、2－14同步加法器、2－15輸出驅(qū)動，從2－16與2－17兩路作視頻輸出。其中，2－16輸至錄像系統(tǒng)作記錄(也即圖1之1－11)，2－17作2－16的攝像監(jiān)示，至本系統(tǒng)之攝像監(jiān)示器1－8，它是一個微型攝像畫面顯示器，2－11是成像系統(tǒng)輸給光圈的控制信號，這個信號控制電磁光圈張縮動作。圖1之1－6是攝像系統(tǒng)的光學機械部分，它包括鏡筒、鏡頭組(物鏡、目鏡等)、光圈等組成。1－7為光圈、焦距變化的控制電路及其機械動作機構，如電磁環(huán)繞組的電磁控光圈，微電機與滑塊或道軌等組成的鏡頭移動聚焦系統(tǒng)等。1－10是攝像系統(tǒng)的密封殼體，其內(nèi)裝有攝像系統(tǒng)之光學機械零部件、電子電路元器件與組裝的電路板，它們都按功能和需要連接組裝一起。其中也包括攝像系統(tǒng)的各電子電路及其元器件的防爆結(jié)構，如用特殊材料制成的電子防爆元器件，或各種電子元器件采取的一些防爆處理(如高絕緣性能、抗串擾、抗火花等)，使攝像系統(tǒng)成了本質(zhì)安全型。攝像光源1－4由防爆纜線引出攝像系統(tǒng)之外。1－11是攝像－錄像兩系統(tǒng)的電交連纜線，它由攝像系統(tǒng)傳輸給錄像系統(tǒng)，它的安全性能在攝像系統(tǒng)部分要符合攝像系統(tǒng)的防爆要求，在錄像系統(tǒng)部分要符合錄像系統(tǒng)之防爆要求，這樣要保證其傳輸信息的單向性或不可逆性，為此沿纜線傳輸方向，正向串接一只二極管。成了攝像－錄像間電交連纜線的防爆安全交連。這也是該裝置防爆性能的一個重要方面。圖1之1－9是錄像系統(tǒng)，它由接收和輸入電路，如接收天線和天線放大器等。調(diào)諧信道電路，包括視頻調(diào)諧、中頻、檢波等。音像處理電路，包括圖像和拌音電路的信道分離、整形、同步等。伺服電路及它的磁盤、磁鼓等磁記錄部件及其傳動部分的微電機等。輸出電路包括放像及其動作機械與輸出電路，可帶有電纜接插件。還有錄像系統(tǒng)的總控制電路包括遙控電路的遙控與受控部分。錄像系統(tǒng)的所有電路及其元器件和它們組裝的電路板，機械零部件均按功能和需要連接組裝成錄像系統(tǒng)，除遙控電路的遙控部分外，錄像系統(tǒng)全部加置了隔爆殼體，加之電路及元器件的防爆處置(諸如電路及其元器件選用防爆性能的，或在組裝、焊接中達到防爆要求等)，使錄像系統(tǒng)成了隔爆兼本質(zhì)安全型。錄像系統(tǒng)的電源電路也裝置在隔爆殼體中，電源也采用蓄電池組為宜。要指出的是該例的紅外礦用防爆攝錄裝置可以攝錄成一體化，也可單獨分件配套組合，兩種情況各有優(yōu)點。另一點是攝像系統(tǒng)和錄像系統(tǒng)的許多電路方面的技術均屬公知技術內(nèi)容，故毋需更詳細介紹。本例的攝錄裝置就在於把紅外、夜視、防爆、攝像、錄像多種技術組合一起制做了礦用安全又先進的攝錄裝置。
本例裝置的工作過程如下假定已到礦井下黑暗現(xiàn)場，打開攝像系統(tǒng)與錄像系統(tǒng)的電源開關3－3等，圖1所示的攝、錄系統(tǒng)1－1～1－9均進入工作態(tài)。電源1－1，保護電路1－2，即圖3所示的3－1～3－18均工作，攝像總控電路1－3工作，即圖4之4－1～4－6全部工作。1－4紅外攝像光源(如圖5所示結(jié)構)發(fā)光工作，通過攝像總控制電路1－3，調(diào)整1－5～1－7攝像的光學機械部分和電子電路部分(如圖2所示2－1～2－17各電路)通過1－8顯示的攝像監(jiān)示畫面，選擇景物進行攝像，景物經(jīng)過紅外CCD的傳感器面陣2－1與紅外CCD2－7完成攝像紅外光－電信號轉(zhuǎn)換，從2－16、2－17輸出兩路攝像視頻信號，2－16輸給錄像系統(tǒng)各電路進行邊攝像邊錄像，2－17至1－8攝像監(jiān)示器邊進行監(jiān)示，直至攝像過程完。錄像系統(tǒng)各電路也記錄完。關斷攝像、錄像系統(tǒng)的電源，各部分各電路停止工作。攝錄裝置工作完畢。
例二、該例的紅外礦用防爆攝錄裝置，除攝像系統(tǒng)和錄像系統(tǒng)的電源加防爆安全封裝殼，電源各供電路加超壓、欠壓與過流保護電路，各電路及其元器件均進行防爆處置，如選用防爆高性能元器件、高絕緣性能元器件，交連纜線也作了防爆處置如防止信息串擾等，達到防爆技術要求，使攝像系統(tǒng)和錄像系統(tǒng)成了本質(zhì)安全型。此外，紅外CCD的面陣有i行×j列個元素及紅外i行×j列個傳感器元素。攝像紅外光源也由n行×m列個發(fā)光管構成面陣結(jié)構。除上述之外，其余部分全同於例一所述。
例三、該例的紅外礦用防爆攝錄裝置，不同於例一、二的是它的攝像系統(tǒng)和錄像系統(tǒng)均外加有隔爆安全殼體，使攝像系統(tǒng)與錄像系統(tǒng)成了隔爆兼本質(zhì)安全型，其余結(jié)構全同於例二所述。
權利要求1.一套紅外礦用防爆攝錄裝置，由紅外攝像系統(tǒng)、錄像系統(tǒng)并包括它們的防爆設置組裝而成，其攝像系統(tǒng)由攝像的光學系統(tǒng)之鏡筒、鏡頭組、光圈以及焦距、光圈變化的電子控制電路和機械傳動部分，攝像的電子系統(tǒng)之攝像頭、成像電子電路、攝像監(jiān)視器、攝像輸出電路及其電纜接插件，攝像系統(tǒng)的總控制電路、電源電路，攝像的光源，按功能需要連接組裝而成；錄像系統(tǒng)由接收與輸出電路、調(diào)諧與信道電路、音像處理電路、伺服電路及其磁記錄與機械傳動部分、輸出電路及其電纜接插件，錄像系統(tǒng)的總控制電路、電源電路，按功能需要連接組裝而成；特征在于a、所述的防爆設置是加於攝像系統(tǒng)與錄像系統(tǒng)之電源的本質(zhì)安全封裝殼、電源供電之安全保護電路、攝像系統(tǒng)與錄像系統(tǒng)的隔爆安全殼體、攝像系統(tǒng)和錄像系統(tǒng)各電路的本質(zhì)安全設置以及攝錄一體化或分件配套時各電路間的防爆纜線交連；b、所述的攝像電子系統(tǒng)是由紅外CCD為主構成的紅外攝像電子系統(tǒng)，其中攝像頭由紅外CCD的紅外傳感器陣列構成；c、所述的攝像光源是紅外光源構成的面陣型光源；d、所述的攝像系統(tǒng)的總控電路包括對攝像的焦距、光圈、攝像監(jiān)示，攝像光源、電源安全保護電路的電子控制電路。
2.如權利要求1所述的紅外礦用防爆攝錄裝置，特征在于a、所述的防爆設置是加於攝像系統(tǒng)之電源的本質(zhì)安全封裝殼和電源供電的超壓、欠壓與過流的安全保護電路，錄像系統(tǒng)的隔爆安全殼體和錄像系統(tǒng)遙控電路的受控部分的隔爆安全殼體，攝像系統(tǒng)與錄像系統(tǒng)間電交連纜線的防爆安全連接結(jié)構；b、所述的紅外CCD構成了紅外CCD為主的成像電子電路，其紅外傳感器陣列是線陣和面陣型的；c、所述的紅外攝像光源是由紅外發(fā)光管作面陣元素構成的行列狀面型點陣結(jié)構。
3.如權利要求2所述的紅外礦用防爆攝錄裝置，特征在于a、所述的攝像系統(tǒng)電源各供電路上設置的安全保護電路是設在電源對攝像紅外光源和攝像系統(tǒng)總控制電路的供電路上；b、所述的攝像系統(tǒng)與錄像系統(tǒng)間電交連纜線的防爆安全連接結(jié)構是以纜線傳輸方向為正向在其纜線上正向串接一只二極管成了本質(zhì)安全交連纜線；c、所述的紅外CCD的紅外傳感器陣列是行列式面陣型的。
專利摘要本實用新型的紅外礦用防爆攝錄裝置屬礦用光電子技術領域，涉及到把紅外、夜視、防爆、攝像、錄像多種技術匯集一起的組合發(fā)明，該裝置由紅外攝像系統(tǒng)與錄像系統(tǒng)組裝而成，加有防爆設置成了礦用本質(zhì)安全型或隔爆兼本質(zhì)安全型裝置，帶有紅外攝像光源，采用紅外CCO進行攝像，能在黑暗無光環(huán)境下攝錄，圖像清晰無失真，最適合煤礦等井下使用。
文檔編號H04N5/225GK2107741SQ9122916
公開日1992年6月17日 申請日期1991年11月19日 優(yōu)先權日1991年11月19日
發(fā)明者周國起, 陳庭祥, 于志平, 晁志強, 陳勇, 隋龍, 趙佑政, 興志中 申請人:山西耀華高技術公司