光电二极管检测电路的组成及工作原理

光电二极管检测电路的组成及工作原理 光电二极管及其相关的前置放大器是基本物理量和电子量之间的桥梁。许多精密应用领域需要检测光亮度并将之转换为有用的数字信号。光检测电路可用于CT扫描仪、血液分析仪、烟雾检测器、位置传感器、红外高温计和色谱分析仪等系统中。在这些电路中,光电二极管产生一个与照明度成比例的微弱电流。而前置放大器将光电二极管传感器的电流输出信号转换为一个可用的电压信号。看起来好象用一个光电二极管、一个放大器和一个电阻便能轻易地实现简单的电流至电压的转换,但这种应用电路却提出了一个问题的多个侧面。为了进一步扩展应用前景,单电源电路还在电路的运行、稳定性及噪声处理方面显示出新的限制。 本文将分析并通过模拟验证这种典型应用电路的稳定性及噪声性能。首先探讨电路工作原理,然后如果读者有机会的话,可以运行一个SPICE模拟程序,它会很形象地说明电路原理。以上两步是完成过程的开始。第三步也是最重要的一步(本文未作讨论)是制作实验模拟板。 1 光检测电路的基本组成和工作原理 设计一个精密的光检测电路最常用的方法 是将一个光电二极管跨接在一个CMOS输入 放大器的输入端和反馈环路的电阻之间。这种 方式的单电源电路示于图1中。 在该电路中,光电二极管工作于光致电压 (零偏置)方式。光电二极管上的入射光使之 图1 单电源光电二极管产生的电流I从负极流至正极,如图中所示。SC 检测电路 由于CMOS放大器反相输入端的输入阻抗非 常高,二极管产生的电流将流过反馈电阻R。F 输出电压会随着电阻R两端的压降而变化。 F 图中的放大系统将电流转换为电压,即 V = I ×R (1) OUTSCF 式(1)中,V是运算放大器输出端的电压,单位为V;I是光电二极管产生的电流,单位OUTSC 为A;R是放大器电路中的反馈电阻,单位为W 。图1中的C是电阻R的寄生电容和电FRFF路板的分布电容,且具有一个单极点为1/(2p R C)。 FRF 用SPICE可在一定频率范围内模拟从光到电压的转换关系。模拟中可选的变量是放大器的反馈元件R。用这个模拟程序,激励信号源为I,输出端电压为V。 FSCOUT 此例中,R的缺省值为1MW ,C为0.5pF。理想的光电二极管模型包括一个二极管和理FRF 想的电流源。给出这些值后,传输函数中的极点等于1/(2p RC),即318.3kHz。改变RFRFF可在信号频响范围内改变极点。 遗憾的是,如果不考虑稳定性和噪声等问题,这种简单的通常是注定要失败的。例如,系统的阶跃响应会产生一个其数量难以接受的振铃输出,更坏的情况是电路可能会产生振荡。如果解决了系统不稳定的问题,输出响应可能仍然会有足够大的“噪声”而得不到可靠的结果。 实现一个稳定的光检测电路从理解电路的变量、分析整个传输函数和设计一个可靠的电路方案开始。设计时首先考虑的是为光电二极管响应选择合适的电阻。第二是分析稳定性。然后应评估系统的稳定性并分析输出噪声,根据每种应用的要求将之调节到适当的水平。 这种电路中有三个设计变量需要考虑分析,它们是:光电二极管、放大器和R//C反馈网络。首先选择光电二极管,虽然它具有良好的光响应特性,但二极管的寄生电容将对电路的噪声增益和稳定性有极大的影响。另外,光电二极管的并联寄生电阻在很宽的温度范围内变化,会在温度极限时导致不稳定和噪声问题。为了保持良好的线性性能及较低的失调误差,运放应该具有一个较小的输入偏置电流(例如CMOS工艺)。此外,输入噪声电压、输入共模电容和差分电容也对系统的稳定性和整体精度产生不利的影响。最后,R//C反馈网络用于建立电路的增益。该网络也会对电路的稳定性和噪声性能产生影响。 2 光检测电路的SPICE模型 2.1 光电二极管的SPICE模型 一个光电二极管有两种工作方 式:光致电压和光致电导,它们各有 优缺点。在这两种方式中,光照射到 二极管上产生的电流I方向与通常SC 的正偏二极管正常工作时的方向相图2 非理想的光电二极管模型 反,即从负极到正极。 光电二极管的工作模型示于图2 中,它由一个被辐射光激发的电流 源、理想的二极管、结电容和寄生的 串联及并联电阻组成。 当光照射到光电二极管上时,电流便产生了,不同二极管在不同环境中产生的电流I、具SC有的C、R值以及图中放大器输出电压为0~5V所需的电阻R值均不同,例如SD-020-PDPDF 12-001硅光电二极管,在正常直射阳光(1000fc[英尺-烛光])时,I=30m A、C=50pF、RSCPD=1000MW 、R=167kW ;睛朗白天(100fc)时,I= 3m A、C=50pF、R= 1000 PDFSC PDPDMW 、R=1.67MW ;桌上室内光(1.167fc)时,I=35nA、C=50pF、R=1000MW 、FSCPDPDR=142.9MW 。可见光照不同时,I有显著变化,而C、R基本不变。 FSCPDPD 工作于光致电压方式下的光电二极管上没有压降,即为零偏置。在这种方式中,为了光灵敏度及线性度,二极管被应用到最大限度,并适用于精密应用领域。影响电路性能的关键寄生元件为C和R,它们会影响光检测电路的频率稳定性和噪声性能。 PDPD 结电容C是由光电二极管的P型和N型材料之间的耗尽层宽度产生的。耗尽层窄,结PD 电容的值大。相反,较宽的耗尽层(如PIN光电二极管)会表现出较宽的频谱响应。硅二极管结电容的数值范围大约从20或25pF到几千pF以上。结电容对稳定性、带宽和噪声等性能产生的重要影响将在下面讨论。 在光电二极管的数据手册中,寄生电阻R也称作“分流”电阻或“暗”电阻。该电阻与光电二PD 极管零偏或正偏有关。在室温下,该电阻的典型值可超过100MW 。对于大多数应用,该电阻的影响可被忽略。 分流电阻R是主要的噪声源,这种噪声在图2中示为e。R产生的噪声称作散粒噪PDPDPD 声(热噪声),是由于载流子热运动产生的。 二极管的第二个寄生电阻R称为串联电阻,其典型值从10W 到1000W 。由于此电阻值S 很小,它仅对电路的频率响应有影响。光电二极管的漏电流I是引发误差的第四个因素。如L 果放大器的失调电压为零,这种误差很小。 与光致电压方式相反,光致电导方式中的光电二极管具有一个反向偏置电压加至光传感元件的两端。当此电压加至光检测器上时,耗尽层的宽度会增加,从而大幅度地减小寄生电容C的值。寄生电容值的减小有利于高速工作,然而,线性度和失调误差尚未最优化。这个问PD 题的折衷设计将增加二极管的漏电流I和线性误差。 L 下面将集中讨论光致电压方式下的光电二极管的应用领域。 2.2 运放的SPICE模型 运算放大器具有范围较宽的技术指标及 性能参数,它对光检测电路的稳定性和噪声 性能影响很少。其主要参数示于图3的模 型中,它包括一个噪声源电压、每个输入端 的寄生共模电容、输入端之间的寄生电容 及与频率有关的开环增益。 图3 非理想的运放模型 输入差分电容C和输入共模电容DIFF C是直接影响电路稳定性和噪声性能的CM 寄生电容。这些寄生电容在数据手册中通 常规定为典型值,基本不随时间和温度变 化。 另一个涉及到输入性能的是噪声电压, 该参数可模拟为运放同相输入端的噪声 源。此噪声源为放大器产生的所有噪声的 等效值。利用此噪声源可建立放大器的全 部频谱模型,包括1/f噪声或闪烁噪声以及 宽带噪声。讨论中假设采用CMOS输入放 大器,则输入电流噪声的影响可忽略不计。 当运行SPICE噪声模拟程序时,必须使用一个独立的交流电压源或电流源。为了模拟放大器的输入噪声RTI,一个独立的电压源V应加在放大器的同相输入端。另外,电路中的反IN 馈电阻保持较低值(100W ),以便在评估中不影响系统噪声。 图3模型中的最后一个技术指标为在频率范围内的开环增益A(jw ),典型情况下,在OL 传输函数中该响应特性至少有两个极点,该特性用于确定电路的稳定性。 在这个应用电路中,对运放有影响而未模拟的另一个重要性能参数是输入共模范围和输出摆幅范围。一般而言,输入共模范围必须扩展到超过负电源幅值,而输出摆幅必须尽可能地摆动到负电源幅值。大多数单电源CMOS放大器具有负电源电压以下0.3V的共模范围。由于同相输入端接地,此类性能非常适合于本应用领域。当放大器对地的负载电阻为小于RF /10时,则单电源放大器的输出摆幅可最优化。如果采用这种方法,最坏情况下放大器负载电阻的噪声也仅为总噪声的0.5%。 SPICE宏模型可以模拟也可以不模拟这些参数。一个放大器宏模型会具有适当的开环增益频率响应、输入共模范围和不那么理想的输出摆幅范围。表1中列出了本文使用的三个放大器宏模型的特性。 光电二极管和放大器的寄生元件对电路的影响可容易地用SPICE模拟加以说明。例如,在理想情况下,可以通过使用I的方波函数和观察输出响应来进行模拟。 SC 2.3 反馈元件模型 本应用中应该考虑的第三个即最后一个变量 图4 图1所示系统反是放大器的反馈系统。图4示出一个反馈网络 模型。 馈电路的 寄生元件模型 在图4中,分离的反馈电阻R也有一个噪声F 成分e和一个寄生电容C 。 RFRF 寄生电容C为电阻R及与电路板/接线板RFF 相关的电容。此电容的典型值为0.5pF到 1.0pF。 C是反馈网络模型中包含的第2个分离元F 件,用于稳定电路。 表1 本文提到的运放宏模型特性 典型参数 理想值 运放#2 MCP601 输入差分电容 0pF 3pF 3pF 输入共模电容 0pF 6pF 6pF 温度范围内的输入偏流 0pA 50pA 50pA 输入电压噪声 静态电流 250m A 250m A 25m A 增益vs.频率 无极点 在传输函数中有2个在传输函数中有2个 极点 极点 单位增益相交时的相位N/A 60? 60? 容限 增益带宽积(GBW) 未确定 2.8MHz 100kHz 将三个子模型(光电二极管、运放和反馈网络)组合起来可组成光检测电路的系统模型。如图5所示。 3 系统模型的相互影响和系统稳 定性分析 当光电二极管配置为光致电 压工作方式时,图5所示的系统模 型可用来定性分析系统的稳定 性。 这个系统模型的SPICE能模 拟光电二极管检测电路的频率及 噪声响应。尤其是在进入硬件实 验以前,通过模拟手段可以容易图5 光检测电路的系统模型 地验证并设计出良好的系统稳定 性。该过程是评估系统的传输函 数、确定影响系统稳定性的关键 变量并作相应调整的过程。 该系统的传输函数为 (2) 式(2)中,A(jw )是放大器在频率范围内的开环增益。b 是系统反馈系数,等于1/(1OL +Z/Z)。1/b 也称作系统的噪声增益。 FIN Z是输入阻抗,等于R//1/[jw (C+C+ C)];Z是反馈阻抗,等于R //1/[jw (CINPDPDCMDIFFFF+C)]。 RFF 通过补偿A(jw )? b 的相位可确定系统的稳定性,这可凭经验用A(jw )和1/b OLOL的Bode图来实现。图6中的各图说明了这个概念。 开环增益频率响应和反馈系数的倒数(1/b )之间的闭合斜率必须小于或等于,20dB/10倍频程。图6中(a)、(c)表示稳定系统,(b)、(d)表示不稳定系统。在(a)中,放大器的开环增益(A(jw ))以零dB随频率变化并很快变化到斜率为 ,20dB/10倍频程。OL 尽管未在图中显示,但这个变化是由开环增益响应的一个极点导致的,并伴随着相位的变化,在极点以前开始以10倍频程变化。即在极点的10倍频程处,相移约为0? 。在极点发生的频率处,相移为,45? 。当斜率随着频率变化,到第二个极点时开环增益响应变化至,40dB/10倍频程。并再次伴随着相位的变化。第3个以零点响应出现,并且开环增益响应返回至,20dB/10倍频程的斜率。 图6 确定系统稳定性的Bode图 在同一个图中,1/b 曲线以零dB开始随频率变化。1/b 随着频率的增加保持平滑,直到曲线末尾有一个极点产生,曲线便开始衰减20dB/10倍频程。 图(a)中令人感兴趣的一点就是A(jw )曲线和1/b 曲线的交点。两条曲线交点的OL 斜率示出了系统的相位容限,也预示着系统的稳定性。在图中,交点斜率为,20dB/10倍频程。在这种情况下,放大器将提供,90? 的相移,而反馈系数则提供零度相移。相移和系统的稳定性均由两条曲线的交点决定。1/b 相移和A(jw )相移相加,系统的相移为,90? ,容限为OL 90? 。从理论上说,如果相位容限大于零度,系统是稳定的。但实际应用中相位容限至少应有45? 才能使系统稳定。 在图6的(c)中,A(jw )曲线和1/b 曲线的交点表示一个在一定程度上稳定的系统。OL 此点 A(jw )曲线正以,20dB/10倍频程的斜率变化,而1/b 曲线正从20dB/10倍频程OL 的斜率转换到0dB/10倍频程的斜率。A(jw )曲线的相移为,90? 。1/b 曲线的相移则为OL ,45? 。将这两个相移相加后,总的相移为,135? ,即相位容限为45? 。虽然该系统看上去较稳定,即相位容限大于0? ,但是电路不可能像计算或模拟那样理想化,因为电路板存在着寄生电容和电感。结果,具有这样大小的相位容限,这个系统只能是“一定程度上的稳定”。 图6中(b)、(d)均为不稳定系统。在(b)图中,A(jw )以,20dB/10倍频程的OL 斜率变化。1/b 则以+20dB/10倍频程的斜率变化。这两条曲线的闭合斜率为40dB/10倍频程,表示相移为,180? ,相位容限为0? 。 在(d)图中,A(jw )以,40dB/10倍频程的斜率变化。而1/b 以0dB/10倍频OL 程的斜率变化。两条曲线的闭合斜率为,40dB/10倍频程,表示相移为,180? 。 通过模拟可表明使用非理想的光电二极管和运放模型会造成相当数量的振铃或不稳定因素。在频率域内重新进行这种模拟会很快重现这种不稳定因素。 系统的不稳定性可用两种方法校正:(1)增加一个反馈电容C;(2)改进放大器,使其F 具有差分A频率响应或差分输入电容。 OL 改变反馈电容。系统中影响噪声增益1/b 频率响应的有光电二极管的寄生电容、运放的输入电容,其阻抗以Z表示,放大器反馈环路的寄生元件,其阻抗以Z表示。 INFZ = R //1/[ jw (C+C+C)] INPDPDCMDIFF Z = R //1/ [jw (C+C)] (3) FFRFF 1/b = 1+Z/Z FIN 噪声增益1/b 曲线的极点、零 点如图7所示。开环增益频率响应 和反馈系数的倒数1/b 间的闭合 斜率必须小于或等于20dB/10倍 频程。 在图7中,极零点频率如下: 图7 噪声增益1/b 曲线的极零点 图 f=1/(2p (R//R)P1PDF (C+C+C+C+ C)) PDCMDIFFFRF f =1/(2p R C) P2SPD f=1/(2p R(C+C)) (4) ZFFRF 从式(4)中容易地看出,加大C将降低f,并降低高频增益[1+(C+C+C)/(C+FP1PDCMDIFFFC)]。 RF 1/b 网络的极点设计成1/b 与放大器的开环增益曲线相交的那一点。此时频率就是这两条曲线的几何平均值。C可计算如下 F (5) 式(5)中f是放大器的增益带宽积。此时,系统具有45? 的总相位容限,阶跃响应将呈现U 25%的过冲。对于使用MCP601放大器的电路,C的值将为 F 这种最佳的计算结果是建立在假设放大器参数如带宽或输入电容以及反馈电阻值没有改变,二极管的寄生电容也无改变基础上的。 较保守的计算方法C的取值为 F (6) 此时系统的相位容限将为65? ,而阶跃函数的过冲是5%。用式(6),C的值将为 F 这种保守的方法会轻微增加系统噪声。上述两种结果均可用模拟程序#7,#10分别对表1中的MCP601和OPAMP#2进行模拟。 4 噪声分析及其减小 系统的噪声性能是通过计算或模拟而推导出来的,它涉及到频率响应中五个区域的噪声和反馈电阻噪声。这五个区域如图8所示。图8中将整个响应分成五个区域便可容易地计算出噪声电压。每个区域内的总噪声等于系统增益(1/b )乘以放大器噪声的均方根值。R的噪声不乘系统增益。 F 该系统的噪声电压完整计算如下 (7) 2 式中e是指定频率范围内的平方 N 累积噪声,(N=1,2,……5)。 图8 系统噪声 尽管这些计算看来较冗长,但还是 相当有指导意义的。计算结果将得出 总的系统噪声并指出有问题的区域。 系统噪声的累积均方根值也可用 SPICE模拟。其X轴为频率(Hz),Y 轴是从直流到指定频率的累积噪声电 压(V)。 一个SPICE噪声模拟需要一个独 立的交流电压源或电流源。此时电路 的输出噪声(RTO)可被模拟。在这 个模拟中,X轴为频率(Hz),Y轴为噪 声的累积均方根值V。在运行模拟RMS 程序之前,应确保已经键入了用户想 采用的反馈电容值。 采用MCP601放大器模拟系统的累积噪声,结果显示噪声主要发生在较高的频率处。增加C的值或减少R的值可容易地降低整个系统的噪声。 FF 另一个降低噪声的方法是减小放大器的带宽。这可从模拟“运放#2”中观察到。在运行模拟程序之前,要保证已键入了用户想采用的反馈电容值。 采用“运放#2”模拟系统的累积噪声显示了所希望的结果,但是,光电二极管输入信号的带宽却由于放大器的带宽限制而大大减小。在某些应用领域,这可能是不可折衷的。为了降低噪声,这个电路输出端可减小的其它参数是光电二极管的寄生电容C和运放的输入电容CPDC和C。 MDIFF 在光电二极管前置放大器电路中,允许的最大噪声是多少,作为一种参考,工作在5V输入范围的12位系统具有相当于1.22mV的LSB。而同样输入电压范围的16位系统的LSB则为76.29m V。 5 结论 本文特别关注了与标准光检测电路有关的稳定性和噪声问题。电路工作原理为如何较好地解决设计问题提供了思路。而模拟则用于验证理论,它说明如何才能设计出一个低噪声又充分稳定的电路方案。设计中的可变参数是光电二极管、运算放大器和反馈网络。选择光电二极管主要是因为其良好的光响应特性。但是,它的寄生电容会对噪声增益和电路的稳定性产生影响。选择运放是由于其小的输入偏置电流和带宽。此外,放大器产生的噪声也是一个重要的指标。最后,反馈网络也影响系统的信号带宽和噪声幅度。 一旦理论和模拟相互吻合,设计过程中最后且最重要的一步就是制作实验模拟板。 亲爱的朋友,上文已完,为感谢你的阅读,特加送另一篇范文, 如果下文你不需要,可以下载后编辑删除,谢谢, 矿井水灾事故专项应急演练方案 1 应急演练目的、意义和目标 1.1应急演练目的 ? 评估我矿水灾事故的应急准备状态，发现并修改我矿水灾事故专项应急预案和执行程序中存在的缺陷和不足; ? 评估我矿在发生水灾事故时的应急能力，识别处理水灾事故的资源需求，澄清相关单位和人员的应急职责，改善水灾事故应急救援中的组织协调问题; ? 检验应急响应人员对水灾事故应急预案及执行程序的了解程度和实际操作技能;同时，通过调整演练难度，进一步培训和提高应急响应人员的业务素质和能力; ? 提高全员安全意识。 1.2应急演练意义: 为了进一步增强煤矿应对水灾事故的快速反应能力、应急处理能力和协调作战能力，提高米田煤矿的应急救援水平，切实保障人民生命和公司财产的安全，米田煤矿特组织本次应急救援演练。 1.3应急演练目标 1.3.1 报警 当发生水灾事故时，由现场施工单位当班第一责任者采用电话报警的方式进行报警。 1.3.2接警 处警 调度室接到事故报警后，调度室调度员立即向当天矿值班长和应急救援领导小组组长(矿长)汇报，同时通知水灾应急演练指挥部有关人员到调度室待命，根据指挥部意见，启动水灾应急救援预案。 1.3.3 应急指挥 ? 基层单位: 一旦发生矿井水灾事故，现场施工单位立即成立水灾事故现场处置小组，掘进队当班第一责任者为小组长。 ? 矿级应急指挥: 矿调度室接到事故报警后，矿成立矿井水灾事故应急演练小组，指挥部设在矿调度室。 1.3.4 应急行动 ? 基层单位应急行动 现场组织人员按照避灾路线撤离至安全地点。 模拟底板涌水的疏、排; ? 矿级应急行动 矿调度室通知相关泵房，由开泵人员立即开动工作、备用水泵开始排水;同时检查检修水泵的完好状况，保证检修水泵能够随时投入运转。 2 应急演练原则 ? 安全第一、以人为本的原则。 ? 统一领导、分级负责的原则。 1 ? 反应迅速、措施果断的原则。 ? 部门配合、分工协作的原则。 3应急演练类型和时间地点 3.1应急演练类型 本次演练演练为实战检验性演练 3.2 应急演练时间 本次演练时间2012年3月10日八点班9:00,10:35。 如果演练当日出现特殊情况，应急预案演练可顺延或提前。 3.3 应急演练地点 ? 110401运输巷工作面 ? 矿调度室 4 应急演练组织机构 4.1应急演练领导小组 组 长: 陈 仕 副组长: 董永海 成 员:孔家稳 何兴八 张蛮 敖成卫 胡荣兴 黄志党 李登学 牛建毕 封志平 职责:负责水灾事故应急演练活动全过程的组织领导，审批决定 演练的重大事项。 4.2策划部 ?总策划:彭家福 职责:负责演练准备、演练实施、演练总结的组织实施。 2 ?文案组 组长:孔家稳 ?协调组 组长:陈 仕 ?控制组 组长:董永海 4.3 评估组 共设四个评估组，每组2人。 (评估组建议由安监队人员组成，每组2人，1人评估，1人记录) 第一组: 位置:110401运输巷工作面 记录和评估水灾演练现场报警、现场处置小组成立及现场应急处置情况 第二组: 位置:调度室记录和评估主井采区工作。记录和评估调度室接警、处警、矿井水灾应急演练小组成立、应急指挥部人员到位、应急指挥、协调情况。 5 演练情景设计 5.1应急演练概述: 110401运输巷工作面，目前已施工28m，煤层平均厚度2.62米， 110401运输巷工作面安设有一部能直通调度室的电话。 2013年3月10日下午3:00时，安全矿长组织召开矿井水灾应 3 急演练预备会议，进一步确认各演练情景准备情况，确认准备完毕后，安全副矿长要求各参演单位及装备务必于2012年3月10日上午8:30分准时到位，2013年3月10日上午9:00时准时开始演练。 2013年3月10日上午9:00时，该巷工作面后138m，发生掘进工作面滞后突水，突水水量60m?/h。 2013年3月10日9:00，演练总指挥宣布应急演练开始。 5.2 演练情景1 报警、现场处置小组成立及现场处置 地点:110401运输巷工作面 总指挥宣布演练开始后，调度室用电话通知110401运输巷工作面评估组人员，评估人员通知当班第一责任者演练开始。 5.2.1 水灾事故发生 撤人 9:05分，当班第一责任者在掌子头后130m处发现巷道顶板地鼓，随后发生巷道顶板突水，当班第一责任者喊“顶板出水了，人员赶快撤离”，并且立即通知班长，班长带领全部人员撤离到运输石门盘口，当班第一责任者最后撤离，由当班第一责任者在运输石门盘口清点人数。 5.2.2报警 当班第一责任者清点人数后，当班第一责任者立即向调度室汇报模拟水灾的具体情况。 汇报内容为:顶板突水位置、顶板突水大致水量、顶板突水人员撤出情况、支援需要以及现场处置方法。 5.2.3现场处置小组成立 当班第一责任者报警后，立即着手成立水灾事故现场处置小组 4 组 长:当班第一责任者 副组长:当班班长 成 员:当班全体人员 5.2.4水灾事故现场处置 110401运输巷顶板突发性涌水，突水点不易堵，应采取疏导措施，现场人员应尽量使涌水沿水沟流入水仓，同时清理水沟及两侧的浮煤、杂物，减少进入水仓的杂物。 5.3 演练情景2 调度室接警、处警、矿井水灾应急演练小组成立、应急指挥、协调情况。 地点:调度室 5.3.1 接警、处警 9时10分，调度室接到现场报警后，迅速向值班矿长和应急救援领导小组组长(矿长)汇报，同时通知水灾应急演练指挥部有关人员到调度室待命，根据指挥部意见，启动水灾应急演练方案。 5.3.2 矿井水灾应急演练小组成立 9时20分，矿井应急演练领导小组成员接到通知后到达调度室，矿井应急演练小组随即成立。 5.3.3 应急指挥 调度室电话通知各井下人员撤离。 5.6 应急结束: ? 10时00分，中央水仓向救援小组汇报:中央水仓工作、备用水泵工作正常。 5 ? 10时20分，1191机巷汇报:排水路线(自流)沿途浮渣、浮煤、杂物已清理干净，机巷底板突水沿水沟流入井底水仓。 ? 调度室接到各处水灾应急演练情况汇报，立即报告应急演练小组，应急救援小组经过认真研究分析，认为本次水灾应急演练目标已全部实现，宣布水灾应急演练全部结束，恢复正常状态。 6 演练工作准备 6.1分析演练需求 ? 人力资源需求 掘进队20人(其中一名跟班干部，三名班长，井下11名职工，井上5名职工)，机电队2人，安检队10人，调度室3人、机电队中央水仓水泵司机2人。 ? 场地资源需求 110401运输巷 调度室 ? 物资器材需求 A、110401运输巷掌子头后5m，供水管路安装三通一个，演练开始后，打开阀门作为模仿水灾水源; B、 铁锨、镐各5把(1191机巷演练挖水沟、请浮渣用) ? 文件资料准备 采掘工程平面图1套 6.2确定演练范围 本次应急演练为矿一级应急演练，包括: 6 ? 1191机巷水灾事故现场，掘进队处理水灾事故的应急演练; ? 调度、指挥系统处理水灾事故应急演练; 7 演练实施 7.1演练过程控制 ? 演练启动方式 2013年3月10日9:00，演练总指挥宣布应急演练开始，调度室电话通知通知110401运输巷演练开始，掘进队接到通知后，开动预先准备的演练水源，演练正式启动。 7.2 演练实施的步骤 ? 演练启动; ? 掘进队通知调度室:110401运输巷发生老窑突水位置、突水大致水量、老窑突水人员撤出情况、支援需要以及现场处置方法; ? 掘进队突水现场疏、堵、排措施的落实; ? 调度室的应急响应 调度、指挥系统成立; ? 应急演练小组根据各演练场地汇报决定演练是否结束 7.3、应急演练记录的要求 演练记录由演练评估组人员填写，演练评估组人员可根据演练具体情况增加内容，演练记录要求做到客观真实，演练记录由调度室负责保存。 应急演练记录表格如下: 7 应 急 演 练 记 录 (场景1) 演练时间 2013年3月10日 地 点 110401机巷 参演单位 掘进队 水灾事故发生 撤人: 1、当班第一责任者发现老窑突水，立即通知班长撤人，通知的时间; 2、班长带领全部人员撤离到回风石门，撤人的速度及时间; 3、当班第一责任在人员全部撤出后，最后撤离，当班第一责任者撤至运输石门盘 口的时间; 4、由当班第一责任者在运输石门盘口清点人数，清点人数后，记录撤人所用的时 间及人员撤出情况; 报 警: 当班第一责任制在人员全部撤出后，立即电话报警，记录报警的时间及内容: 1、老窑突水位置; 2、老窑突水大致水量; 3、老窑突水人员撤出情况; 4、支援需要以及现场处置方法。 8 现场处置小组成立: 当班第一责任者报警后，负责成立水灾事故现场处置小组: 组 长:当班第一责任者 副组长:当班班长 成 员:当班全体人员 水灾事故现场处置 现场处置小组分两队，第一队由当班第一责任者带领，第二队由当班班长带领。 1、 第一队负责从老窑突水位置至回风上山段清理。 2 、第二队负责从回风石门交叉口至水仓入水口段清理。 记录现场处置小组的分队情况，水沟的清理情况及水灾演练涌水流入水仓是 否夹有杂物; 记录人签名 9 应 急 演 练 记 录 (场景2) 演练时间 2013年3月10日 地 点 调度室 参演单位 调度室 接警、处警 1、调度室调度员接到现场报警后，向值班矿长汇报事故情况; 2、调度员向矿长汇报事故情况; 3、调度员通知应急演练指挥部人员到调度室待命; 4、水灾应急演练指挥部人员到位情况; 记录调度员接到事故报警后，通知水灾应急演练指挥部人员的时间，所通知 人员到达调度室的时间 矿井水灾应急演练小组成立 记录水灾应急演练小组成立的时间，演练小组成立后，分析判断灾情，此次演练灾情不足以水淹矿井，矿井排水系统有能力排水，决定立即中央水仓工作及备用水泵全力排水。 10 应急指挥: 水灾应急演练小组分析判断灾情后，立即通知调度员，调度员立即电话通知中央水仓开动工作及备用水泵全力排水;记录调度员通知两个水仓的时间，两个水仓工作人员接到调度室电话的时间。 应急结束: ? 记录中央水仓向救援小组汇报:中央水仓工作、备用水泵工作正常，检修水泵是否能够随时更换。 ?记录1191机巷汇报:排水路线(自流)沿途浮渣、浮煤、杂物已清理干净，机巷老窑突水沿水沟流入井底水仓。 ?? 记录调度室接到各处汇报，调度员将情况汇报应急演练小组，应急演练小组经过综合分析，确定应急演练目的已到达，具备应急演练结束的条件应急演练小组长宣布应急演练结束，现场矿领导安排参演队伍回到本职岗位，各工作地点恢复到正常状态。 记录人签名 11 7.4 应急演练结束与终止 7.4.1应急演练结束的条件 110401运输巷，演练涌水。 8 应急演练评估 8.1应急演练评估方法 应急演练采用表格评估法，评估人员利用提前设计评估表，进行跟踪评定。 演练评估报告有策划部文案组编写; 演练评估报告的主要内容一般包括演练执行情况、预案的合理性与可操作性、应急指挥人员的指挥协调能力、参演人员的处置能力、演练目标的实现情况、对完善预案的建议等。 8.2应急演练评估标准 水灾应急演练评估表 演练分数 序演 练 评价标准 得分 号 目 标 好 中 差 当班第一责任者发现老窑突水，立即通知班长场水灾2 1.5 1 景事故撤人。 12 1 发生 班长带领全部人员撤离到轨道石门盘口，撤人 撤 人 3 2 1 的速度及时间。 当班第一责任在人员全部撤出后，最后撤离， 3 2 1 当班第一责任者撤至轨道石门盘口的时间。 由当班第一责任者在轨道石门盘口清点人数， 清点人数后，记录撤人所用的时间及人员撤出2 1.5 1 情况。 报警的及时性 2.0 1.0 0.5 底板突水位置 1.0 0.8 0.5 报 报 警 底板突水大致水量; 1.0 0.8 0.5 警 内底板突水人员撤出情况 1.0 0.8 0.5 容 支援需要以及现场处置方法 1.0 0.8 0.5 现场现场处置小组成立的及时性 2.0 1.5 1 处置 小组在灾害面前，现场处置小组应急状态(好、坏、 3.0 2 1.5 成 立 差) 现场处置小组处理灾情的分工 3 2.5 1.5 水灾 现场处置小组处理灾情的积极性 2 1.5 1 事故 现场 水沟清理情况 3 2.5 1.5 处 置 演练涌水进入水仓前是否有杂物 2 1.5 1 调度室调度员接到现场报警后，向值班矿长汇 3 2.5 2 报事故情况; 接警、 处警 调度员向矿长汇报事故情况; 2 1.5 1.0 场 调度员通知应急演练指挥部人员到调度室待命 3 2.5 1.5 景 2 水灾应急演练指挥部人员到位情况; 2 1.5 1.0 矿井 水灾应急演练小组成立的及时性 3 2.0 1.5 水灾 13 应急 演练 水灾应急演练小组分析判断灾情的正确性 3 2.0 1.5 小组 成 立 110401机巷汇报:排水路线(自流)沿途浮渣、 浮煤、杂物已清理干净，机巷底板突水沿水沟2 1.5 1.0 流入主井水仓。 调度室接到各处汇报，调度员将情况汇报应急 演练小组，应急演练小组经过综合分析，确定 3 1.5 1.0 应急演练目的已到达，具备应急演练结束的条 件，应急演练小组长宣布应急演练结束。 合计 9 演练安全注意事项 为确保演练参与人员的安全，应急演练必须遵守以下规定: 1、演习过程中所有消息或沟通必须以“这是一次水灾事故应急演练”作为开头或结束语，以便保证演习人员和可能受其影响的人员都知道这是一次模拟紧急事件; 2、参与演练的所有人员必须遵守有关规章和安全技术措施，严禁违章作业。 3、各参演队伍和人员在演练过程中必须听从现场领导的统一指挥，在指定的安全处待命，并不得阻断人行道。 4、现场参演人员不得随意开动各种机电设备。 5、当出现真实的紧急情况时，现场人员要在现场领导的统一安排下迅速回到本职岗位。 14