安徽理工大学安全监测监控Word下载.docx

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10传感检测技术应用传感器将被测量信息转换成便于传输和处理的物理量，进而进行变换、传输、显示、记录和分析数据处理的技术。

第二章

1非电量的分类众多的非电量，主要可归纳为以下四类：

1热工量：

温度、热量、

2机械量：

位移、尺寸

3物性和成分量：

气、液体化学成分

4状态量：

颜色、透明度、

2非电量检测系统组成传感器、测量电路和输出电路所组成

非电量计算机辅助检测系统主要由传感器、转换电路、信号预处理电路、微机辅助处理、输出

3调制是指利用信号来控制和改变高频振荡的某个参数（幅值、频率或相位），使它随着被测信号作有规律的变化，以利于实现信号的放大与传输

解调或检波是对已调波进行鉴别以恢复缓变的被测信号。

4载波已调制波幅值调制：

频率调制：

相位调制

5根据选频作用：

分为低通、高通、带通和带阻滤波器四类；

根据构成元件类型：

分为RC、LC或晶体谐振滤波器三类；

根据电路性质：

分为有源和无源滤波器两类；

根据处理的信号性质：

分为模拟滤波和数字滤波两类

6数字滤波是指通过一定的计算程序对采样信号进行平滑加工、提高其有用信号的比重，消除或减少干扰噪声。

7数字滤波法与模拟RC滤波法相比较，具有如下优点：

（A）数字滤波无需硬件设备，

（B）便于根据不同传感器的输出特点及环境状况改变滤波参数，选择不同的滤波方法。

8根据检测过程中是否向被测对象施加能量，可以将检测系统分为主动式和被动式两种类型。

主动式需要从外部向被检测对象施加能量被动式

9根据信号传输的方向可以将检测系统分为开环式和闭环式两种类型。

10检测系统的结构图是由许多对信号进行单向运算的方框和一些信号流向线组成，方框表示对信号进行的数学变换。

方框中写入各环节或系统的传递函数Gi（s）。

传递函数是各环节或系统输出与输入拉氏变换之比，是以代数式的形式表征各

作用作业

11开环闭环结构图关系误差作业

12直接测量

在使用仪表进行测量时，对仪表读数不需要经过任何运算，就能直接表示测量所需的结果，称为直接测量

间接测量

使用仪表进行测量时，首先对与被测物理量有确定函数关系的几个量进行测量，将测量值代入函数关系式，经过计算得到所需要的结果，称为间接测量

联立测量

在应用仪表进行测量时，若被测物理量必须经过求解联立方程组，才能得到最后结果，则称这样的测量为联立测量。

13偏差式测量

在测量过程中，用测量仪表指针的位移（即偏差）决定被测量的测量方法，称为偏差式测量法

零位式测量

微差式测量

将被测的未知量与已知的标准量进行比较并取得差值，然后用偏差法测得此差值

14测量可分为静态测量和动态测量。

测量误差也分为静态测量误差和动态测量误差，

15测量误差就是测量值与真值之间的差值。

所谓真值，是指一定的时间及空间条件下，某物理量所体现的真实数值

16误差作业减小和消除

17按误差原因：

①准确度：

表征测量结果接近真值的程度--系统误差大小反映

②精密度：

反映测量结果的分散程度（针对重复测量而言）---表示随机误差的大小

③精确度：

表征测量结果与真值之间的一致程度---系统误差和随机误差的综合反映

18测试数据的表示方法图示法解析法拟合成公式1）线性拟合2）多元线性拟合3）曲线拟合表格法

19置信区间：

是指由样本统计量所构造的总体参数的估计区间。

置信水平（置信度）：

是指总体参数值落在样本统计值某一区域内的概率

第三章

1工业4.0“智能工厂”，智能生产”

2传感器工作物理基础的基本定律守恒定律场的定律物质定律统计法则

3传感器组成敏感元件传感元件基本转换电路

敏感元件直接感受被测量，并以确定关系输出某一物理量

传感元件将敏感元件输出的非电物理量（如位移、应变、光强等）转换成电路参数（如电阻、电感、电容等）量或电量。

（3）基本转换电路将电路参数转换成便于测量的电量，

4静态动态特性作业

5阶跃响应特性作业

6传感器工作要求

精度、低成本：

应根据实际要求合理确定静态精度与成本的关系，尽量提高精度、降低成本；

（2）高灵敏度：

应根据需要合理确定灵敏度与稳定性的关系；

（3）工作可靠；

（4）稳定性好；

（5）抗干扰能力强，抗腐蚀性好；

（6）动态特性良好：

动态测量应具有良好动态响应及稳定性；

（7）结构简单、小巧

7传感器标定在出厂前校准在使用一段时间后

8改善传感器性能的主要技术途径

、差动技术平均技术稳定性技术屏散、隔离与干扰抑制技术补偿校正技术

集成化与智能化技术合理选择传感器材料、结构与参数

9传感器技术的发展趋势

1、开发新型传感器

2、传感器的集成化

3、传感器的功能化

4、传感器的智能化

5、开发仿生传感器

第四章

1可燃气体最小值在下限1/10以下；

2）中毒性气体在允许浓度1/10以下；

3）可燃性气体反应速度<

30S；

4）中毒性气体反应速度<

10S；

5）无论是可燃气体，还是中毒性气体报警点都任意可调；

6）工作环境

（1）工作温度-20～40℃；

（2）工作电压或电流为工作电源的电压或电流±

10%波动；

（3）本身要防爆、防中毒；

（4）防振、防冲击、强度大。

2热导原理利用各种气体热导率与空气热导率的差异，以及热导率与气体浓度的关系原理来实现对气体浓度进行检测的。

气体的热导率随温度增加而增加；

当温度为定值时，热导率与气体分子直径成反比，分子直径越小，由其热导率越大，在一般情况下热导率与气压无关。

3工作时，当测量元件与补偿元件输入同样的电流后，产生的热量相同，但由于散热介质不同，使两元件存在一定温差，两元件产生一个与温差相适应的热态电阻差，破坏电桥平衡，电桥输出一个与被测气体浓度变化成比例关系的电信号。

4纯被测气体或高浓度的被测气体的热导率与空气的热导率相差较大，所以测量高浓度时，精度高。

反之，如果被测气体浓度较低，其热导率与空气的热导率相近，输出信号较弱，其灵敏度和分辨力很小，因此，这类传感器不适用于在低浓度下使用

5载体热催化特点

1.对可燃气体下限以下气体浓度的测量，其输出呈线性；

2、对于爆炸下限以下浓度测量时，能输出数十毫伏的电信号，灵敏度高；

3、对不可燃气体不反应；

4、受硫化物、卤化物、硅氧基化合物及砷、氯、铅等化合物和空气中的OH键及氮氧化物影响，元件产生中毒现象；

5、元件遇到高浓度可燃气体时，易损坏；

6、元件工作温度高，表面温度在300～400℃，而内部温度可达700～800℃，对氢气有爆炸性。

6载体催化元件组成载体催化元件组成由铂丝线圈、载体和催化剂

7黑元件――检测元件；

白元件――补偿元件配对使用

8

（1）铂丝线圈：

A、对载体和催化剂进行加热，使可燃气体接触元件后达一定的氧化状态；

B、把可燃气体在催化剂作用下燃烧生成的热量检测出来；

（2）载体

A、提供较大的反应接触面积；

B、固定铂丝的几何形状；

C、附载催化剂；

D、传导热量给铂丝。

（3）催化剂：

钯Pd、铂Pt、钍Th等

A、加快反应速度；

B、降低气体燃烧温度（650降到350℃）

9利用载体热催化元件制成传感器的结构如图所示，主要有黑（热催化元件）和白（补偿元件）两种元件，其阻值分别为r1和r2，与固定电阻R1和R2组成电桥电路。

为使电桥在无可燃气体状态下处于平衡状态，桥路内装有调零电位器W1。

电阻r2’并联在白元件r2上，补偿黑白元件热学性质差异的元件，以改善电桥的零点飘移。

10只能用于低浓度原因

作业

11元件中毒

催化剂与S、P、Pb、Cl、Si作用，使其催化活性降低，其实质是发生物理化学作用。

暂时中毒——能恢复，如S、Cl化物；

永久中毒——不能恢复；

如Si、Pb。

中毒程度与中毒物的浓度和接触时间长短有关；

用相对灵敏度表示：

相对灵敏度＝某一时间的元件的灵敏度/元件的初始灵敏度×

100％

12检定管结构

1-堵塞物；

2-活性碳；

3-硅胶；

4-消除剂；

5-玻璃粉；

6-指示剂

根据变色圈的长度来测定待测气体的浓度。

一氧化碳检知管是活性硅胶吸附了发烟硫酸和五氧化二碘（I2O5），当含有CO气体通过时，发生如下的反应：

比长式捡知管比色式捡知管原色变化深浅

13测定方法

1）选用合适量程的检知管（预先估计）；

2）采样时注意安全（毒性气体）

超量程时近似测量：

高浓度用减少进样量或稀释方法；

低浓度采用多次进样方法。

14定电位电化学一氧化碳传感器

装有三个电极的电池，W为工作极，C为对极，R为提供恒定电位。

15红外线气体分析原理作业

16电化学原理

电化学燃料电池也称伽伐尼电池，电池内有两个电极和电解液，阴极为铂或金，阳极用铅或锌作成，电解液为KOH，被测O2透过聚乙烯薄膜渗入阴极与薄膜层时，

在阴极上产生化学反应：

电解液中的OH-在阳极上产生的化学反应

总反应式：

如果在两极间加上负载就会有电流输出，电流的大小取决于透过薄膜的氧气量的多少，从而达到测O2目的。

17、磁风原理――氧气与其它气体不同的物理特性，氧气具有顺磁性，指气体能被磁场吸引或排斥的性质。

18光干涉甲烷检定器原理

光满足振动方向相同、频率相同和相位差一定三个条件而产生光干涉。

光程差=Kλ光程差=（K+1/2）λ

19光学甲烷机检定器的使用步骤如下：

1）对吸收管内的干燥剂等药品进行检查。

水—变色硅胶，兰-粉红；

CO2—钠石灰，粉红-淡黄

2）对仪器的进行气密性检查，吸气球和仪器

3）检查干涉条纹是否清晰

4）调零：

换气、微数、基线、黑基线对零

5）测定

20气相色谱仪

载气作用：

推动试样在色谱柱中运动；

为试样在色谱柱提供分配相；

色谱柱作用――完成试样分离

21选用――色谱柱和检测器是色谱仪关键部件。

根据分析不同的混合气体，选用不同的色谱柱。

分析CO、CO2、CH4--氢火焰检测器，CO+3H2→CH4+H2

分析O2、N2—5A分子筛热导

分析CxHy（C1～C3）—氢火焰检测器

分析SF6、CF2ClBr（1211）、氟里昂—电子捕获检测器

22检测器

种类热导检测器TCD，二是氢火焰检测器FID，三是电子捕获检测器ECD，四是火焰光度检测器FPD，五是氮磷检测器NPD

23定性定量分析

定性分析利用色谱峰的形状和峰的位置对被测组分物质进行定性。

即首先用已知组分物质注入色谱仪内，则经过色谱柱后在一定操作条