專利名稱：礦用黑匣子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種黑匣子，具體地說，它涉及一種用于煤礦井下記錄事故現(xiàn)場瓦斯(CH4)濃度及現(xiàn)場聲響，供事后分析事故用的記錄裝置。
煤礦瓦斯事故是目前國內(nèi)外礦井中發(fā)生的最主要事故之一，這類事故一但發(fā)生，大多井毀人亡，現(xiàn)場破壞嚴重，對事后分析事故的原因及事故的發(fā)展過程，造成了很大困難。經(jīng)檢索知，現(xiàn)在雖然有一些瓦斯?jié)舛鹊膱缶b置，但是，用作礦井瓦斯事故現(xiàn)場記錄的設(shè)備，國內(nèi)外尚無報導(dǎo)。
本發(fā)明的目的就是提出一種礦用黑匣子，它既能檢測礦井中的瓦斯?jié)舛炔l(fā)出警報，又能記錄并保存事故現(xiàn)場的各種信息(CH4濃度和變化，各種聲響及語言等)。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案;同時記錄事故現(xiàn)場的CH4的濃度及各種聲響。更具體的方案是使用防爆阻燃盒，在盒中裝有

圖1所示的裝置一個低濃度測試裝置，該裝置的輸入端為低濃度氣敏電路，用于接受或感覺現(xiàn)場的CH4濃度，該裝置有一個受控端d，用于接受準備關(guān)斷或準備開啟低濃氣敏電路的準備信號;該裝置有一個受控端C，用于接受開啟或關(guān)斷低濃氣敏電路的信號;該裝置有一個聲光報警器，當CH4的濃度達到報警級時工作;該裝置有一個輸出端a，當CH4濃度達到記錄級時，輸出控制信號。一個控制裝置，其輸入端接低濃度測試裝置的輸出端a;其輸出端b1當輸入端有控制信號時，輸出控制信號;其輸出端b2當輸入端無控制信號時，輸出控制信號。一個高濃度測試裝置，其輸入端為氣敏電路，用于接受或感覺現(xiàn)場的CH4濃度;其輸出端C與低濃度測試裝置的受控端C連接，當氣敏電路接受到的CH4濃度達到準備開啟或準備關(guān)斷低濃氣敏電路的值時，輸出控制信號;其輸出端d與低濃度測試裝置的受控端d連接，當氣敏電路接受到的CH4濃度達到開啟或關(guān)斷低濃氣敏電路的值時，輸出控制信號;其受控端e，用于接收高深度氣敏電路工作或關(guān)閉的信號，當受控端e收到工作或關(guān)閉信號時，高濃度測試裝置工作或關(guān)閉;其輸出端f輸出一個隨CH4濃度變化的電壓信號。一個V/F轉(zhuǎn)換裝置，用于實現(xiàn)輸入電壓與輸出頻率之間的轉(zhuǎn)換，其輸入端與高濃度測試裝置的輸出端f連接，其輸出端g輸出一個隨輸入端電壓變化的變化的頻率信號。一個錄音裝置，其錄音控端與控制裝置的輸出端b1連接(受控制裝置的b1端控制)，接收開啟錄音裝置的信號;其停止錄音端與控制裝置的輸出端b2連接，用于接受關(guān)停錄音裝置信號;其控制端與高濃度測試裝置的受控端e連接，用于輸出高濃度測試裝置的工作或關(guān)閉信號，控制高濃度測試裝置的開啟與關(guān)斷;一個第二磁跡記錄輸入端，與V/F轉(zhuǎn)換裝置的輸出端連接。
本發(fā)明的工作原理及過程是1、當CH4的濃度在低濃工作范圍時(如CH4的濃度在0-2%，也可根據(jù)實際需要決定，下同)，低濃度測試裝置工作;當CH4濃度大于報警級(如≥1%)時，低濃度測試裝置中的聲光報警器報警。
2、CH4的濃度大于記錄級(如≥1.5%)時，低濃度測試裝置的輸出端a向控制裝置輸出開啟錄音裝置的控制信號，控制裝置接受到信號后，向錄音裝置發(fā)出開啟錄音裝置的控制量，錄音裝置工作并同時通過其控制端e向高濃度測試裝置發(fā)出高濃度測試裝置的工作信號，這時高濃測試裝置工作，并輸出一個反映CH4濃度的電壓給V/F轉(zhuǎn)換裝置的輸入端，同時，V/F輸出一個反映CH4濃度變化的變化的頻率信號給錄音裝置的第二磁跡記錄輸入端，這樣在錄音裝置中的磁介質(zhì)就同時記錄了現(xiàn)場的聲響及CH4的濃度，事后用相應(yīng)的放音和頻率電壓F/V轉(zhuǎn)換裝置就可恢復(fù)現(xiàn)場的有關(guān)信息。
3、當CH4濃度大于準備關(guān)斷低濃氣敏電路的值時(如CH4的濃度≥2%)，低濃度測試裝置就沒有工作的必要了，這時為了保護低濃度氣敏元件不受高濃CH4的損害，高濃度測試裝置的輸出端d輸出給低濃度測試裝置準備關(guān)閉信號，使低濃度測試裝置處于準備停機狀態(tài);當CH4濃度增大到關(guān)斷低濃氣敏電路的值時(如CH4≥3%)，高濃度測試裝置的輸出端C發(fā)出關(guān)斷信號，使低濃度測試裝置停機。
4、高濃度測試裝置在CH4的濃度在記錄級-100%時都工作;當CH4的濃度小于開啟低濃氣敏電路的準備開啟值(如＜3%)時，高濃測試裝置的輸出端C輸出給低濃測裝置以準備開啟信號，當CH4的濃度下降到開啟值(＜2%)時，輸出端d輸出開啟信號，低濃測試裝置工作;當CH4的濃度小于記錄級(如＜1.5%)時，低濃度測試裝置的輸出端a控制量，使錄音裝置關(guān)機，同時，錄音裝置由控制端輸出控制量給高濃度測試裝置，使高測度測試裝置關(guān)機。
由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的主要優(yōu)點是可如實、可靠地自動記錄和保護礦井事故現(xiàn)場的各種信息，供事后分析，并兼作礦井瓦斯報警器用，具有防患于未然之功效。
本發(fā)明的附圖的圖面說明如下圖1為本發(fā)明的方框圖。
圖2為本發(fā)明實施例中的低濃度測試裝置的電路圖;
圖3為本發(fā)明實施例中的高濃度測試裝置的電路圖。
圖4為本發(fā)明實施例中的控制裝置的電路圖;
圖5為本發(fā)明的實施例中的V/F轉(zhuǎn)換裝置的電路圖。
下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步詳述實施例中的低濃度測試裝置可用如圖2所示的電路，該裝置由載體催化元件(黑、白元件)Z1、電阻R1、R2和R3構(gòu)成橋式氣敏電路;運放N1輸入端接于載體催化元件的公共點(黑、白元件的公共點)和橋臂平衡電阻R3的中間抽頭之間，輸出端接聲光一個報警器B的輸入端;運放N2的負輸入端串接電阻R5后接于并聯(lián)于電阻R3兩端的電阻R4的中間抽頭上，正輸入端接載體催化元件(黑白元件)的公共點，輸出端作為低濃度測試裝置的輸出端a;穩(wěn)壓電源S1，其輸出端接載體催化元件的兩端，其受控端串接二極管D1、電阻R6，作為低濃度測試裝置的受控端C;運放N2的負輸入端串接二極管D2和電阻R7，作為低濃度測試裝置的受控端d。
實施例中的高濃度測試裝置可用如圖3所示的電路，該裝置由載體催化元件Z2、電阻R8、R9、R10構(gòu)成橋式氣敏電路，電阻R11、R12并聯(lián)于橋臂平衡電阻R9兩端，比較器N3，輸入端接載體催化元件的公共點與電阻R9的中間抽頭之間輸出端作為高濃度測試裝置的輸出端C;比較器N4，輸入端接于載體催化元件的公共點與電阻R11的中間抽頭之間，輸出端作為高深度測試裝置的輸出端d;放大器N5，輸入端接于載體催化元件的公共點與電阻R12的中間抽頭之間，輸出端作為高深度測試裝置的輸出端f;穩(wěn)壓電源S2的輸出端接載體催化元件，受控端串接電阻R13和二極管D3后接晶體管BG1的集電極，晶體管BG1的發(fā)射極作為高濃度測試裝置的受控端e受控端用于接受來自錄音裝置的信號，控制高濃度測試裝置的工作與關(guān)閉。
實施例中的控制裝置可用如圖4所示的電路，該裝置包括一個由晶體管BG2，電阻R15、R16、R17構(gòu)成的跟隨器，其輸入端作為控制裝置的輸入端，晶體管BG2的發(fā)射極通過電容C1和電阻R18接地，一個二極管D4，一端接電容C1與電阻18的公共點，一端通過電阻R19接地，電阻R19與二極管D4的公共點引出線為輸出端b1;一個由晶體管BG3、電阻R20、R21、R22構(gòu)成的放大器，其輸入端與控制裝置的輸入端連接;一個晶體管BG4，其基極與晶體管BG3的集電極連接，其集電極引出作為控制裝置的輸出端b2;該控制裝置還可加有一個雙刀雙擲開關(guān)Kf，用于實現(xiàn)井下響聲(如開采放炮)后的現(xiàn)場記錄，開關(guān)Kf的一個刀的一組常閉接點串接于輸出端b2中，第二個刀的一個常閉接點與輸出端b1連接，一個帶有話筒MC，放大器N6和二極管D5的聲響放大器的輸出端接第二個刀的常開接點，當開關(guān)Kf打到常開閉合位置時，只要話筒收到一定強度的聲響，黑匣子就可工作。該裝置也可加入一個雙刀雙擲開關(guān)KS，用于實現(xiàn)強制記錄功能，開關(guān)Ks的一個刀的一組常閉接點串接于輸出端b2中，開關(guān)KS的第二個刀的一組常閉接點串接于接地的電容C2、電阻R23及電源之間，當KS打到常開位置時，黑匣子開始工作。
實施例中的V/F轉(zhuǎn)換裝置可用如圖5所示的電路，該裝置選用LM331集成電路，LM331的第7管腳接電阻R24與電容C3構(gòu)成T型網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)的電阻R24的一端作為V/F轉(zhuǎn)換裝置的輸入端，LM331的第3管腳通過一個電阻R25和可變電阻R26的中間抽頭作為V/F轉(zhuǎn)換裝置的輸出端。在圖中，電阻R27、R28、R29、R30、R31及電容C4、C5構(gòu)成了LM331的工作電路。
實施例中的錄音裝置可采用LS401電控機芯。
權(quán)利要求
1.一種用于煤礦井下記錄現(xiàn)場CH4濃度及現(xiàn)場聲響，供事后分析用的礦用黑匣子，其特征在于它有一個防爆盒，在盒中有一個低濃度測試裝置，該裝置的輸入端為低濃度氣敏電路，用于接受或感覺現(xiàn)場的CH4濃度，該裝置有一個受控端d，用于接受準備關(guān)斷或準備開啟低濃氣敏電路的準備信號，該裝置有一個受控端C，用于接受開啟或關(guān)斷低濃氣敏電路的信號，該裝置有一個聲光報警器，當CH4的濃度達到報警級時工作，該裝置有一個輸出端a，當CH4濃度達到記錄級時，輸出控制信號；一個控制裝置，其輸入端接低濃度測試裝置的輸出端a，其輸入端b1，當輸入端有控制信號時，輸出控制信號，其輸出端b2當輸入端無控制信號時，輸出控制信號；一個高濃度測試裝置，其輸入端為高濃度氣敏電路，用于接受或感覺現(xiàn)場的CH4濃度，其輸出端d與低濃度測試裝置的受控端d連接，當氣敏電路接受到的CH4濃度達到準備開啟或準備關(guān)斷低濃氣敏電路的值時，輸出控制信號，其輸出端C與低濃度測試裝置的受控端C連接，當氣敏電路接受到的CH4濃度達到開啟或關(guān)斷低濃氣敏電路的值時，輸出控制信號；其受控端e，用于接收高濃度氣敏電路的工作或關(guān)閉信號，當受控端e收到工作或關(guān)閉信號時，高濃度測試裝置工作或關(guān)閉，其輸出端f，輸出一個隨CH4濃度變化的電壓信號；一個V/F轉(zhuǎn)換裝置，用于實現(xiàn)輸入電壓與輸出頻率之間的轉(zhuǎn)換，其輸入端與高深度測試裝置的輸出端f連接，其輸出端g輸出一個隨輸入端電壓變化的變化的頻率信號；一個錄音裝置，其錄音控端與控制裝置的輸出端b1連接，接收開啟錄音裝置的信號，其停止錄音端與控制裝置的輸出端b2連接，用于接受關(guān)停錄音裝置的信號，其控制端與高濃度測試裝置的受控端e連接，用于輸出高濃度測試裝置的工作或關(guān)閉信號，控制高濃度測試裝置的開啟與關(guān)斷，一個第二磁跡記錄輸入端，與V/F轉(zhuǎn)換裝置的輸出端連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的礦用黑匣子，其特征在于低濃度測試裝置由載體催化元件(黑、白元件)Z1、電阻R1、R2和R3構(gòu)成橋式氣敏電路;運放N1輸入端接于載體催化元件的公共點(黑、白元件的公共點)和橋臂平衡電阻R3的中間抽頭之間，輸出端接聲光一個報警器B的輸入端;運放N2的負輸入端串接電阻R5后接于并聯(lián)于電阻R3兩端的電阻R4的中間抽頭上，正輸入端接載體催化元件(黑白元件)的公共點，輸出端作為低濃度測試裝置的輸出端a;穩(wěn)壓電源S1，其輸出端接載體催化元件的兩端，其受控端串接二極管D1、電阻R6，作為低濃度測試裝置的受控端C;運放N2的負輸入端串接二極管D2和電阻R7，作為低濃度測試裝置的受控端d。
3.按照權(quán)利要求1所述的礦用黑匣子，其特征在于高濃度測試裝置由載體催化元件Z2、電阻R8、R9、R10構(gòu)成橋式氣敏電路，電阻R11、R12并聯(lián)于橋臂平衡電阻R9兩端;比較器N3，輸入端接載體催化元件的公共點與電阻R9的中間抽頭之間，輸出端作為高濃度測試裝置的輸出端C;比較器N4，輸入端接于載體催化元件的公共點與電阻R11的中間抽頭之間，輸出端作為高深度測試裝置的輸出端d，放大器N5，輸入端接于載體催化元件的公共點與電阻R12的中間抽頭之間，輸出端作為高深度測試裝置的輸出端f;穩(wěn)壓電源S2的輸出端接載體催化元件，受控端串接電阻R13和二極管D3后接晶體管BG1的集電極，晶體管BG1的發(fā)射極作為高濃度測試裝置的受控端e。
4.按照權(quán)利要求1所述的礦用黑匣子，其特征在于控制裝置包括一個由晶體管BG2，電阻R15、R16、R17構(gòu)成的跟隨器，其輸入端作為控制裝置的輸入端，晶體管BG2的發(fā)射極通過電容C1和電阻R18接地，一個二極管D4，一端接電容C1與電阻18的公共點，一端通過電阻R19接地，電阻R19與二極管D4的公共點引出線為輸出端b1;一個由晶體管BG3、電阻R20、R21、R22構(gòu)成的放大器其輸入端與控制裝置的輸入端連接;一個晶體管BG4，其基極與晶體管BG3的集電極連接，其集電極引出作為控制裝置的輸出端b2;該控制裝置還可加有一個雙刀雙擲開關(guān)Kf，用于實現(xiàn)井下響聲(如開采放炮)后的現(xiàn)場記錄，開關(guān)Kf的一個刀的一組常閉接點串接于輸出端b2中，第二個刀的一個常閉接點與輸出端b1連接，一個帶有話筒MC，放大器N6和二極管D5的聲響放大器的輸出端接第二個刀的常開接點;一個雙刀雙擲開關(guān)KS，用于實現(xiàn)強制記錄，其一個刀的一組常閉接點串接于輸出端b2中，第二個刀的一組常閉接點串接于接地的電容C2、電阻R23及電源之間。
5.按照權(quán)利要求1所述的礦用黑匣子，其特征在于V/F轉(zhuǎn)換裝置選用LM331集成電路，LM331的第7管腳接電阻R24與電容C3構(gòu)成T型網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)的電阻R24的一端作為V/F轉(zhuǎn)換裝置的輸入端，LM331的第3管腳通過電阻R25和可變電阻R26的中間抽頭作為V/F轉(zhuǎn)換裝置的輸出端。
6.按照權(quán)利要求1所述的礦用黑匣子，其特征在于報警級的CH4濃度為大于等于1%;記錄級的CH4濃度為大于等于1.5%;低濃度測試裝置的準備開啟低濃氣敏電路的信號為CH4濃度小于3%;準備關(guān)斷低濃氣敏電路的信號為CH4濃度大于等于2%;開啟低濃氣敏電路的信號為CH4濃度小于2%;關(guān)斷低濃氣敏電路的信號為CH4的濃度大于等于3%;高濃度測試裝置的工作信號為CH4濃度大于等于1.5%，高濃度裝置測試裝置的關(guān)閉信號為CH4的濃度小于1.5%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于煤礦井下記錄事故現(xiàn)場信息(如CH
文檔編號E21F17/18GK1081230SQ9310693
公開日1994年1月26日 申請日期1993年6月14日 優(yōu)先權(quán)日1993年6月14日
發(fā)明者劉宏儒 申請人:劉宏儒