高温潮湿防爆等特殊环境电视的原理及其安装设计

1、第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 第第9章章 特殊环境电视特殊环境电视 9.1 高温电视高温电视 9.2 防爆电视防爆电视 9.3 水下电视水下电视 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 9.1 高温电视高温电视 当环境温度较高时，摄像机靠自然对流冷却和热 量辐射已不能使其在额定温度范围内正常工作，必须 采用鼓风机强迫风冷，采用水泵强迫水冷，或采用温 差电致冷等方法，以确保摄像机的工作性能和可靠性。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 9.1.1 风冷系统 风冷系统一般采用直接冷却，净化空气作为冷却 剂直接送入防护罩中，将摄像机的热量带出，使摄像 机温度下降。 风冷防尘系统由

2、风冷防尘罩、空气滤清箱、半固 定云台、空气调压、分水滤气器、送风软管和线缆护 管等组成，如图91所示。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 图91 风冷防尘系统示意图 空气调压、分水滤气器 空气滤清箱 送风软管 风冷防尘罩 半固定云台 线缆护管 交流电源 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 由管道送来的压缩空气经截止阀调压，由分水滤 气器过滤后送至空气滤清箱。空气调压分水滤气器采 用双通道方式，当分水滤气器发生故障或需要维修时， 打开另一通道，以保证系统继续工作。 空气滤清箱由箱体、空气过滤器、消音层和油水 排泄管等组成，用来对经调压、油水分离后的空气作 进一步的减压、净化和消音处

3、理。经它处理后的空气 用送风软管送入风冷防护(尘)罩。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 风冷防尘罩由遮光罩和防护箱体组成。遮光罩中 装有隔热玻璃，以免外界辐射热损坏摄像机镜头。防 护箱体中设有摄像机导轨，摄像机通过安装板固定在 导轨上，前后位置可以调整。送到防护箱体的冷却空 气首先将摄像机冷却，继而均匀地吹向遮光罩中的隔 热玻璃，将辐射热量带走。冷却气流冲出遮光罩，阻 止粉尘进入风冷防尘罩内，从而达到风冷防尘的目的。 半固定云台用于固定风冷防尘罩，其仰角可调，并用 螺丝锁定。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 9.1.2 水冷系统 当环境温度更高，靠风冷无法控制摄像机温度时，

4、 可采用水冷系统。因为水的导热系数和比热均比空气 大，水冷与风冷相比较，具有换热热阻小，冷却效率 高等优点。用水作为冷却剂的液体冷却每平方厘米的 换热量为4080W，最大可达120W。液体冷却的缺点 是：系统复杂，体积大、价格高和维修难。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 1.水冷防尘电视系统 水冷防尘电视系统由水冷防尘罩、气调压系统、 水调压系统、控制系统、半固定云台、摄像机和监视 器等组成。图92为水冷防尘防护罩的示意图。经过 调压的冷却水液从防护罩前端流入，在环形隔套中形 成紊流（指流体流速超过临界值时分子紊乱无章的运 动，且产生涡流，促进能量交换），分别从内水冷套 外壁和外水冷

5、套内壁获得热量， 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 形成热流体，从防护罩后端流出，达到冷却的目的。 同时水冷套前端有密封隔热玻璃，隔热玻璃前端有锥 形喷气孔，压缩空气从进气管送入将隔热玻璃上的辐 射热带出，同时在隔热玻璃前部中心形成气流屏障， 阻挡烟尘，实现水冷防尘功能。 水冷防尘电视系统用于冶金、化工等行业，在加 热炉、玻璃熔炉附近高温多粉尘环境中对作业现场进 行监视，一般应在环境温度低于80的场合使用。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 图92 水冷防尘防护罩示意图 进气管 进水管 出水管 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 2. 炉用高温型电视设备 炉用高温型电视设

6、备包括高温防护罩、带高温针 孔镜头摄像机、空气调压分水滤气系统、送风软管， 送水软管、线缆护管、控制器、云台、报警系统、快 门和水泵等设备。高温防护罩可直接安装在炉窑壁上， 通过窥视孔监视炉内温度高达1600的景物。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 高温防护罩包括水冷套、水冷中套、风冷套和摄 像机座架等。摄像机安装在机架上，针孔镜头隔热玻 璃位于风冷套内侧。冷却水先进入水冷套，然后流经 水冷中套带出热量，冷却摄像机。为了减少外界辐射 热的影响，水冷套外层装有隔热海绵胶板和辐射罩。 为了减少炉窑壁高温对摄像机的影响，高温防护罩分 为水冷套，水冷中套和风冷套三段，相互之间采用石 棉橡胶板

7、衬垫，炉窑壁的影响明显降低。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 压缩冷却空气经调压、分水滤气后分两路送至风 冷套：一路流向针孔镜头前的隔热玻璃上，换热后经 风冷套窥视孔向前喷出；另一路经风筒喇叭口风孔形 成锥形气流，与窥视孔喷出的压缩空气一起阻挡炉窑 内高温和烟尘对摄像机的影响。 喷出的压缩空气的气压必须比炉内压力大两倍。 为了防止停水、停气导致高温防护罩内摄像机温度超 出上限值，系统设有故障报警装置。风冷套内还有快 门装置，当停风或摄像机需维修时，可用快门将窥视 孔关闭。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 9.1.3 半导体致冷 半导体致冷又叫温差电致冷。当任何两种不同的 导

8、体组成一对电偶，并通以直流电流时，在电偶的相 应接头处就会发生吸热和放热现象，这种效应在金属 中很弱，在半导体中则比较显著。 1.半导体致冷原理 半导体致冷的电偶是利用特制的N型和P型半导体 用铜片连接而成的，半导体致冷原理如图93所示。 当直流电从N型半导体流向P型半导体时，则在、 端的铜联接片上产生吸热现象(称冷端)，而在、端 的铜联接片上产生放热现象(称热端)。若电流方向相反， 则冷、热端互换。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 图93 半导体致冷原理示意图 NP I E QH QC 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 半导体致冷的原理可用载流子(电子或空穴)流过结 点时热

9、能的变化来解释。由于载流子在金属和半导体 中的势能大小是不同的，因此载流子在流过结点时， 必然会引起能量的传递。当载流子由较低的势能变到 较高的势能时，必须吸收外界的能量；反之，必然放 出能量。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 P型半导体是空穴导电，空穴在金属中具有的势能 低于在P型半导体中具有的势能。当空穴在电场作用下 由金属片通过结点到达P型半导体时必须增加一部分 势能，空穴从金属片中吸收热量，把热能变成空穴的 势能，因此，结点处的金属片被冷却下来；当空穴 沿P型半导体通过结点流向金属片时，必须减少一部 分势能，这些势能转变为热能释放出来，所以结点 处金属片被加热。 第第9 9章

10、章 特殊环境电视特殊环境电视 N型半导体是电子导电，电子在金属中的势能低于 N型半导体中的势能。在电场作用下电子从金属片通过 结点到达N型半导体时必然要增加势能，这部分势能 也只能从金属片中吸收热能来转换，结果结点处的 金属片冷却下来。当电子从N型半导体通过结点到金 属片时就要释放能量并转变为热能，所以结点处金 属片被加热。 一个电偶对能产生的热电效应较少，可将几十个 这样的电偶对串联以获得较大的致冷量，将冷端排在 一侧，热端排在另一侧，构成一个电偶堆。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 2.半导体致冷器 半导体致冷器是由电偶堆、冷却板和散热器组成的。 为了加强热交换冷却板装在电偶堆的

11、冷端。冷却板可有 不同形式，如肋片式，平板式等。散热器装在电偶堆的 热端，散热形式可有强迫风冷、强迫水冷和自然冷却等， 图94为半导体致冷器结构示意图。无论采取哪种冷却 结构形式，都必须使冷却板、致冷电偶堆和散热器三者 之间的连接满足导热和电绝缘的要求。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 图94 半导体致冷器结构示意图 NPNPNP 散热器 直流电源 冷却板 绝缘导热层 绝缘导热层 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 致冷器的连接可用粘合法、螺丝固定法或焊接法。 粘合法用环氧树脂粘合，粘合时加一定的压力使 粘合层很薄以减少热阻，固化后在6070下烘烤。 粘合法的缺点是粘合层不易做

12、得很薄，同时由于环氧 树脂与电偶堆膨胀系数不同，长期冷热交替工作会使 粘合层松脱，无法散热，烧坏电偶堆。 螺丝固定法用螺丝将电偶堆、散热器及冷却板连 接在一起。在接触面上涂硅脂提高导热性能。为了避 免热端通过螺丝向冷端传热，应采用导热性能差的尼 龙螺丝，这种方法因维修方便而被普遍采用。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 焊接法采用一种金属化的陶瓷，这种陶瓷片大小 与铜连接片相同，在两面烧结上金属(如银)层，一面与 铜连接片焊接，再焊上半导体元件，另一面与散热器 或冷却板相连接。此法电绝缘性能好，但增加了金属 化陶瓷的工艺。 通常一级致冷能得到50的温差，为得到较大温 差可将致冷器用串联

13、、并联和混联方式堆起来构成多 级半导体致冷。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 多级致冷器是金字塔形状，见图95。下面的级 要带走上面的级产生的热量，而致冷器热端发热效率 比冷端致冷效率大，因此多级致冷器下面的级总要比 上面的级的元件对数多许多。多级致冷器的级数愈多， 达到的温差愈大，顶端的产冷量也愈小，总的致冷效 率也就愈低。串联型多级致冷电偶堆如图95(a)所示, 虽然每一级工作电流相同，级与级之间必须绝缘良好。 并联型多级致冷电偶堆如图95(b)所示,特点是工作总 电流较大，但级间不必电绝缘。混联型电偶堆则如图 95(c)所示。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 图95

14、多级半导体致冷器结构示意图 (a)串联电偶堆；(b)并联电偶堆；(c)混联电偶堆 NPNP NPNPNP (a) NP NPNP (b) NPNP NPNPNP (c) NP 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 3.半导体致冷的特点 (1)无噪音，无振动，寿命长，结构简单，安装容易， 维修方便，可靠性高，致冷时间短。 (2)致冷量和冷却速度可通过改变电流的大小随意调 节，加上温度检测手段，可实现高精度的温度控制。容 易实现遥控、程控和计算机控制，组成自动控制系统。 (3)对核辐射很不敏感。如把致冷器放在离放射性钴 几十厘米的地方，数周之后致冷器的特性没有任何改变， 所以半导体致冷法适用于

15、高温核辐射环境的应用电视。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 (4)功率范围宽，单个致冷元件的功率虽小，但组 合简单，容易实现各种功率的致冷系统。 (5)需要消耗功率很大的直流电，由于反向电压有 致热作用，要求直流电源波纹系数小；否则，致冷器 达不到最大温差。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 4. 半导体致冷器的应用 半导体致冷器的应用比较灵活。所需致冷功率较 小时可以单独使用。在需要较大致冷功率时，可与风 冷装置、水冷装置配合使用，组成半导体致冷高温防 尘电视系统，致冷效果较好；适用于高温、高粉尘等 恶劣环境，在钢铁、冶金、水泥、玻璃、化工、电力 等部门中实现对生产过程的监

16、视调度。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 9.1.4 高温电视自动退出系统 高温电视自动退出系统，将摄像机探头直接伸入 炉内，监测炉内燃烧情况和火焰形状， 可用于冶金、电力、建材、轻工和化工机械等行 业的加热炉上。由于环境温度高、辐射热量大和粉尘 聚集等原因，只能在限定的范围内进行短时间的观察。 全自动高温电视退出系统由控制中心远距离遥控监测， 既能提高冶炼质量，又可降低劳动强度，还便于实现 集中调度和生产过程的自动化。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 炉用高温电视自动退出设备由探头摄像机、分配 盒、退出装置、控制器、空气压缩装置、水冷却装置、 电源和监视器等组成，其方框图

17、如图96所示。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 图96 炉用高温电视自动退出系统方框图 控制器 水冷装置 探头 摄像机 分配盒 退出装 置 水冷装置 空气 压缩 装置 温度 压力 终端压力开关 电磁阀 净化空气 进入工作气 退出工作气 冷却空气 压缩空气 鼓风机 探头冷却水 基板冷却水 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 探头摄像机可在燃烧温度高达2000的情况下使 用。当压力和温度传感器探测到摄像机冷却功能发生 故障时，电动气动控制的退出装置会自动地把探头摄 像机从燃烧室退出，以防止摄像机和镜头烧坏。探头 摄像机也可以由控制室遥控装置遥控退出。探头摄像 机进入或退出时间大约是

18、1015秒钟，探头运动速度 约为0.1ms。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 当系统出现下列七种情况之一时，退出装置即退出。 探头顶部的冷却水温度超过预定值时； 压缩空气故障或压力降到预定值时； 探头处净化空气通道故障或压力降到预定值时； 当水流量小于预定值时； 当空气或水监测线路中断时； 当主电源电压出现故障时； 当控制器或控制中心发出退出指令时。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 只有当以上七种情况全部不存在时，探头的进入 过程才能进行。 摄像机安装在探头罩内，采用高温针孔镜头，视 角为82，探头伸进炉内，摄像机通过罩前2mm小孔 摄取图像，输出电视信号经过分配盒转接，由

19、视频电 缆传至监视器显示炉膛内图像。摄像机电源+12V由控 制器提供。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 净化的压缩空气输入空气压缩装置内，经滤减压 处理后供给自动退出装置中的无杆气缸，由电磁阀控 制无杆气缸两端压缩空气的压差来带动探头，实现进 入和退出的功能。一路再过滤减压形成的净化空气通 过分配盒送到探头罩内，由罩前小孔喷出，形成一定 的正压，起到保护镜头的目的。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 输入的冷却水经水冷却装置过滤减压后分两路， 一路供给探头罩隔套起冷却作用，另一路供给炉壁基 板，也起降温冷却作用。 气泵形成的冷却空气经过压力表和压力控制器， 提供给基板上圆形喷

20、嘴，产生恒定的锥形空气流保护 探头罩。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 9.1.5 涡旋致冷 1.涡旋致冷原理 涡旋致冷又称涡旋膨胀致冷。涡旋致冷系统的主 要部件为涡旋致冷器，又叫涡旋管。涡旋管的两端均 有气流出口，当送入压缩空气时，一端喷出冷气流， 而另一端喷出热气流。压缩空气首先通过喷嘴成切线 送入涡旋发生腔，涡旋发生腔位于涡旋管的热端和冷 端之间，并与它们相连。由涡旋发生腔形成的涡旋气 流送入涡旋管的热端，涡旋气流紧贴涡旋管的内表面， 热空气不断从热端排出，热空气在热端产生一个流阻， 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 这个流阻在涡旋管中形成了足够的负压，这一负压迫 使一

21、部分空气经涡旋管的中心回流到冷端。这部分空 气由于流向热端的膨胀气流的吸热而变得很冷，它是 反向流过涡旋管的，并通过冷排气口离开涡旋管。将 这股冷气流接入摄像机防护罩内可达致冷目的。当防 护罩内空气被冷却至温控点以下时，温度继电器放开， 关闭进气阀，涡旋管停止工作;当罩内温度上升到温控 点时，温度继电器吸合，打开进气阀，高压空气再次 进入涡旋管，即刻产生涡旋效应，冷气流再次进入机 壳此过程周而复始进行，保证摄像机在正常温度环 境下工作。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 2.涡旋致冷特点 (1)安全可靠：涡旋致冷器构造简单，不易发生故 障，可长时间工作。 (2)经济实用：涡旋致冷的原理

22、较为复杂，涡旋致 冷产品的制造工艺却较简单，涡旋致冷器的工质是空气， 可以在风冷防护系统的基础上加装涡旋致冷器，提高致 冷效果，改变风冷防护罩结构复杂、庞大的缺点。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 (3)适应性强：涡旋致冷系统防护的环境温度可达 90，适应于露天放置及高温条件下工作的应用电视 摄像机。 涡旋致冷系统与风冷型、水冷型系统相比，在性 能上，价格上都有一定的优势。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 9.2 防爆电视防爆电视 石油、化工、煤炭等行业，在生产过程中可能会 泄漏出各种各样的易燃易爆气体、液体和粉尘，这类 物质与空气混合后，成为具有爆炸危险的混合物，当 混合

23、物达到爆炸浓度时，一旦出现火源就会引起爆炸。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 为防止电气设备火花引起爆炸，已经研制出隔爆 型、本质安全型、增安型、正压型、充油型、充砂型 和无火花型等多种型式的防爆电气设备。电视设备方 面国内主要有隔爆型、本质安全型、隔爆兼本质安全 型(复合型)等防爆电视设备。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 防爆电视设备是按国家有关标准设计制造不会引 起周围爆炸性混合物爆炸的电视设备。按国家规定， 所有设计制造的防爆电视设备必须送国家劳动安全部 门指定的检验单位，按国家标准的规定进行检验、认 可并发给“防爆合格证”后方可投入生产和使用。对 已取得“防爆合格

24、证”的产品，其他厂生产时仍须重 新履行检验程序。 对于电压不超过1.2V，电流不超过0.1A，能量不 超过20J或功率不超过25mW的电气设备，在经防爆检 验部门认可后，可以在爆炸性气体中和煤矿井下直接 使用。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 9.2.1 防爆电视设备的分类 1.按使用环境进行分类 防爆电视设备根据国家标准的规定按使用环境可 分为两类。用于煤矿井下的防爆电视设备为类设备， 用于工厂的防爆电视设备为类设备。在类设备中， 按其适用于爆炸性气体混合物最大试验安全间隙或最 小点燃电流比可分为A、B、C三级，并结合应用电视 的特点按其最高表面温度又可分为85、100、 135三

25、组(对应有关国家标准中T6、T5、T4三组)。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 表91为可燃性气体级别、温度组别，表中T1 T9为设备允许最高表面温度即T1为450，T2为300， T3为200，T4为135，T5为100，T6为85。一 般来说，T1T3适用于其他防爆电气设备，未列出的 气体详见国标GB3836.1附录A。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 表91 可燃性气体级别、温度组别 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 2. 按防爆型式进行分类 根据防爆电视的特点及实际使用情况，其防爆型 式分为三大类。 1) d类(隔爆

26、型) d类是具有隔爆外壳的设备。外壳能承受内部爆炸 性气体混合物的爆炸压力，并阻止内部的爆炸向外壳 周围爆炸性混合物的传播。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 2) e类(增安型) e类是在正常运行条件下不会产生电弧、火花或可 点燃爆炸性混合物的高温的设备。在结构上采取措施 提高安全程度，以避免在正常和认可的过载条件下出 现这些现象的设备。 3) i类(本质安全型) i类是全部电路为本质安全电路(简称本安电路)的 设备。本安电路就是在规定的试验条件下，正常工作 或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点 燃规定的爆炸性混合物的电路。按本安电路使用场所 和安全程度又可分为ia和ib两

27、个等级。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 ia等级是在正常工作、一个故障和两个故障时均 不能点燃爆炸性气体混合物的设备。在正常工作时安 全系数为2.0，一个故障时安全系数为1.5，两个故障时 安全系数为1.0。正常工作有火花的触点，须加隔爆外 壳，气密外壳或加倍提高安全系数。 ib等级是在正常工作和一个故障时不能点燃爆炸 性气体混合物的设备。在正常工作时安全系数为2.0， 一个故障时安全系数为1.5。正常工作有火花的触点加 隔爆外壳或气密外壳保护，并且有故障自显示的措施。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 9.2.2 防爆原理 1.引起爆炸的三要素 (1)易燃易爆介质：周围爆

28、炸性混合物。如瓦斯， 当其在空气中的浓度为5%15%时即会引起爆炸。 (2)助燃剂(氧化剂)：如空气中的氧气等。 (3)火源(热源)：高温、火花、电弧等。对瓦斯，热 源或火源的温度不得超过450；对于煤粉，热源或火 源的温度不可超过150。 上述三要素同时存在才能引起爆炸，防爆电气设 备的目的就是将爆炸的三要素进行隔离或使三要素不 能同时达到引爆的条件。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 2.间隙防爆原理 电火花及电弧可以引燃爆炸性混合物。间隙隔爆结 构是防止电弧等引燃周围爆炸性混合物较可靠的方法。 这种结构有一个牢固的外壳，能经受内部爆炸气体混 合物产生的最大爆炸压力，确保不变形或损

29、坏；并具 有一定的结构间隙，使喷射出来的燃烧生成物冷却到 低于外部爆炸性混合物的自燃温度。结构间隙可以由 平面结合面或圆筒结合面组成，也可以由曲路、螺纹 或屏障等结构组成，诸如微孔、网罩、叠片、充砂等 结构也属于这种原理的防爆形式。间隙防爆广泛地被 应用在隔爆型防爆电视设备上。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 3. 采用安全措施的防爆原理 在设备上采取一系列的安全措施使其不致产生电 火花、电弧或危险温度，或使其产生的火花、电弧或 温度不能引燃爆炸性混合物，来达到防爆的目的。增 安型、本质安全型防爆设备都是采用这一原理制造的。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 9.2.3 防爆

30、电视设备的通用要求 1.环境温度 防爆电视设备均对环境的温度及湿度有严格的要 求。类设备表面堆积粉尘时，允许最高表面温度为 +150。类设备T4、T5、T6三组的允许最高表面温 度分别为135、100、85。对于总表面积不大于 10cm2的部件(如本质安全型电路使用的晶体管或电阻)， 其局部最高表面温度相对于实测引燃温度具有+25安 全余度时，该部件的局部最高表面温度允许超过防爆 设备上标志的组别温度。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 2. 接地装置 防爆电视设备绝缘损坏后，带有危险电压，在外 壳接地不良的情况下，可能产生漏电火花引起爆炸性 混合物的爆炸，所以防爆电视设备可靠接地是确

31、保安 全的重要环节。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 设备的金属外壳须设有外接地螺栓，并标志接地 符号“ ”。携带式和移动式的设备可不设外接地螺栓， 但必须采用有接地芯线的电缆。设备接线盒的内部也 应设有专用的内接地螺栓，并标志接地符号“ ”(电压 不高于36V的设备除外)。对无必要接地或不允许接地 的设备，可不设内、外接地螺栓。类本质安全型设 备可只设专用外接地螺栓。接地螺栓应采用不锈材料 制造，或进行电镀等防锈处理。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 3. 设备的标志 防爆型式的标志为：隔爆型设备“d”，本质安全 型设备“ia”或“ib”。在设备外壳的明显处，应设置清 晰

32、永久性凸纹标志“Ex”，小型设备可采用标志牌铆在 或焊在外壳上，也可采用凹纹标志。 同时在设备外壳容易看见的地方还应设置铭牌， 并可靠地固定。铭牌上应有下列内容：其右上方标有 明显的标志“Ex”，并顺次标明防爆型式、类别、级别、 温度组别等，防爆合格证编号，产品出厂日期和产品 编号及产品标准中指出必须注明的内容。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 本质安全型设备的关联设备铭牌应增加下列内容： 最高允许电压、最大短路电流、最高开路电压、外部 连接导线或电缆的允许分布电容(C)和电感(L)或电感与 电阻的比值(LR)、关联设备型号和规格及电池型号 和规格。小型设备允许减少标注内容，但须在使

33、用说 明书中注出。铭牌、警告牌应用青铜、黄铜或不锈钢 制成，其厚度应不小于1mm。各项标志应清晰、易见， 经久不褪。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 防爆电视设备的防爆标志举例如下。 (1)类隔爆型的防爆标志为“d，类隔爆型B 级T3组为“dBT3”，类本质安全型ia等级A级T5组 为“iaAT5”。 (2) 采用一种以上的复合型式，须先标出主体防爆 型式，后标出其他防爆型式。如类主体隔爆型兼本 质安全型部件B级T4组的防爆标志为“diBT4”。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 (3) 对只允许在一种可燃性气体或蒸气环境中使用 的设备，其标志可用该气体或蒸气的化学分子式或名

34、 称表示，这时可不必注明级别与温度组别。例如类 用于氨气环境的隔爆型为“d(NH3)”或“d氨”。 (4) 对于类设备的标志，可以标温度组别，也可 以标最高表面温度，或二者都标出。例如，最高表面 温度为70的工厂用隔爆型为“dT6”、“d(70)” 或“d(70)T6”。 (5)类本质安全型ib等级关联设备C级T5组为 “(ib)CTB”。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 9.2.4 防爆电视设备 在煤矿井下和工厂具有爆炸性气体的危险场所进行 电视监控时，防爆监控系统框图如图9-7所示。 摄像机是防爆摄像机，通常设计成隔爆型，摄像机 可与甲烷检测探头相配合，把甲烷检测与摄像合二为 一

35、。在实现电视监视的同时，可遥测现场危险气体的 浓度值，在终端监视器显示的现场图像上叠加甲烷气 体的浓度值。这种摄像机通常由摄像、甲烷测量、本 安电源等几部分组成。其防爆型式为复合型，即隔爆 兼本质安全型，也就是外壳为隔爆型结构，提供给甲 烷检测探头的电源为本安电源。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 图97 防爆监控系统方框图 甲烷测量 CCD摄像 本安电源 防爆云台 防爆电缆补偿器监视器 控制器 防爆摄像机防爆区安全区 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 云台是防爆云台，是为了对现场进行全方位的监 视而配置的，采用隔爆型结构。通常由上壳体(内装俯 仰用的低速同步电机及传动部件和

36、限位装置)、下壳体 (内装水平旋转用的低速同步电机及传动部件和限位装 置)、传动连接部分和安装固定基座等四部分组成。 电缆补偿器是防爆电缆补偿器。当防爆监控系统 用同轴电缆作长距离（2.5km以上）视频传输时，在安 全区终端加电缆补偿器不足以补偿电缆损耗时需在防 爆区加置防爆电缆补偿器，通常采用隔爆型结构，由 隔爆主腔和接线腔组成。 监视器和控制器一般都在安全区，采用通用型式。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 9.3 水下电视水下电视 随着国民经济的发展，对海洋资源进行全面开发 利用，水利工程规模越来越大，水下电视是海洋开发 和水下工程必不可少的探测工具。 9.3.1 水下电视分类

37、我国海岸线长达18000km，水下电视绝大部分是供 水深在300m以内的大陆架使用。水下电视按功能分主 要有以下四种。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 1.携带型 携带型水下电视由潜水员携带在3040m的浅海使 用。为携带方便，电视摄像机的重量设计成只有1 2kg，并且装有水中稳定翼，图像信号用电缆送到船上； 电缆要尽量细，耐张力大，且应具有挠性；摄像机的 稳定靠潜水员来维持。操作携带型水下电视具有较大 的故障偶然性和危险性。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 2.固定型 这类水下电视的摄像机和照明灯具一起安装在框 架上，用钢缆吊着降到海底，固定于海底的架台上， 在船上进行遥

38、控操作。因海流产生振动和摇动，还因 海面波浪拍动船只，带动缆绳，影响摄像机的稳定性。 通常用可动稳定器叶片和调整箱(里面装有移动性重物 如水银等)来保证姿态稳定并防止摇动。 在不很深的场合可用固定的升降机构代替钢缆， 升降机构用来布放和回收水下灯具及水下摄像机，通 过电动机来调整灯具和摄像机在水中的深度，以便获 得最佳水下摄像视场角。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 升降机构主要由水下部分和水上的绞车两部分组 成。水下部分包括两根固定滑轨、四个滑轮和与滑轮 连接杆组成的固定架。水上部分包括电机、减速器、 绞盘、转向滑轮等。绞盘连接在一根与标准减速器的 出轴相连的转轴上，钢缆跨过一个转

39、向滑轮将升降架 与绞盘连接起来，这样通过转动绞盘，就可实现升降 机构的升与降，使摄像机定位在精确位置上。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 3.拖曳型 拖曳型水下电视的摄像机和照明灯具安装于平台 或框架上，由船舶以12海里每小时(nmile/h)的速度拖 曳，可用于海底调查和探索等。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 4.遥控式水下电视摄像装置 这类水下电视摄像装置是最先进的，配备有多个水 中推进器，可在船上进行遥控，通过控制水下电视摄像 装置两侧的推进器的输出功率，可以进行前进、后退、 转向等项操作；利用射流控制技术控制海水喷射可以调 整装置的方向和姿态，采用转头式推进器和调

40、节平衡箱 中的海水等方法可以控制装置在水下的深度。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 9.3.2 水下电视的技术问题 不同用途的水下电视各有种种技术问题。共同的问 题有如下几方面： 1.水中光的衰减对图像质量的影响 在水下，光的衰减非常大，衰减现象随海水的性 质以及浮游生物和其他悬浮物的不同而变化。波长较 长的光衰减更大。光在水中传播时，随距离增加按指 数形式衰减，水中的照度 0 KZ z II e (91) 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 式中,IZ是距离为Z处的光的照度，单位是lx；I0为光源的 照度，单位是lx；Z为距离，单位是m；K为衰减系数， 单位是1/m，随水质而

41、变化。其值为0.050.5。它由吸 收系数与散射系数之和组成。 水中浮游生物、尘土、悬浮物等的存在引起光的散 射现象，使水下物体图像的对比度下降，图像容易变得 模糊。这就像地面上雾很大时会使能见度减小一样。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 2.水中照明 一般来说，太阳光只能达到水下2030m，因此水 深20m以上都应使用人工照明，而在透明度差的海域 不到这个深度也需照明。 1) 光源的选择 在透明度大的水域，波长长的光衰减大，选择波 长短的光源可获得更佳的照明效果。在透明度较差的 水域，散射光随水中污浊物质的增加而增强，散射强 度与光波长的4次方成反比，应选择较长波长的光源。 第第9

42、 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 白炽灯主要辐射红色光，对水下电视来说效率非常 低。目前，水下电视使用的光源主要有碘素石英灯、碘 化铊灯、水银灯和氙灯等。碘化铊辐射的光能大部分集 中在蓝光与绿光范围内，水对它吸收很少。与水下电视 采用白炽灯相比，这种光源在相同的功率条件下，效率 在六倍以上。水银灯效率也很高，由于它能发出在水中 最易通过的蓝绿色光，因此也得到广泛应用。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 2)照明灯的位置和方向 如照明灯放在电视摄像机附近，由于电视摄像机 和被摄物体之间的污浊粒子产生散射，投射光传播到 被摄物体前被明显衰减，图像对比度变弱，甚至看不 到图像。如照明灯靠近被摄物体，投射光引起的散射 很小，同时照射角度大，入射到摄像透镜的散射光少， 被摄物体的反射光增强，故可增强图像的对比度。 第第9 9章章 特殊环境电视特殊环境电视 3.摄像机与镜头的选择 摄像机应选用高灵敏度低照度CCD摄像机，必要 时采用微光像增强器。摄像时要缩小与被摄体的距离， 又要进行大面积观察，应选用广角镜头。还必须考虑 到大气和水分界面的折射率(约43)，镜头视角在水中 为空气中的3/4，更应采用短焦距的广角镜头。另外