安全监测技术 1要点.docx

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安全监测技术1要点

安全检测的含义

从安全角度出发，研究检测技术和装置的基本原理、结构、性能、特点及适用范围，是一门综合性技术学科。

检测对象：

劳动者作业场所所有有害物质和物理因素

检测任务：

检测设备的运行状态判断是否正常，进行安全检测和诊断指导设备的管理和维修

目的：

为职业健康安全状态作出评价，安全技术及设施监督，安全技术措施的效果进行评价等提供确实可靠的信息达到改善劳动作业条件，改进生产工艺过程避免系统或设备的事故发生的目的。

安全监控

含义：

对设备的运行状况或系统功能进行及时的检测，一旦发生有异常征兆就及时报警，是实时监控系统和过程安全控制的核心

安全检测的发展趋势

由于电子及自动化的发展，出现了能够把工业生产过程中不同部位的测量信息远距离传输并集中监视，集中控制和报警的生产控制装置。

20世纪80年代，随着电子技术和微电子技术的发展，计算机技术的应用，实现了生产过程中生产过程最优化和管理调度自动化相结合的分级计算机控制，检测仪器仪表和监测系统，是安全检测技术与现代化生产过程控制紧密的结合在了一起，可以从连续监测数据，屏幕显示图形和经过数据处理得到的各种图表，及时掌握生产过程中的生产参数，环境参数和生产机械状态，保证生产的连续与均衡，降低了重大事故的发生概率

安全检测监控的一般步骤

1.数据采集

2.信号处理

3.故障检测

4.安全决策

5.安全对策

检测系统的基本特征

检测系统的静态特性

1.精确性

1）准确度

2）精密度

2.稳定性

1）稳定度

2）影响系数

3.静态输入，输出特性

1）灵敏度

2）线性度线性度=B/Ax100%

3）滞后度

4）测量范围

5）分辨率

6）阈值

7）重复性

检测系统的动态特性

1.检测系统动态特征的分析方法

2.一阶和二阶检测系统的数学模型，动态特性参数及动态性能指标

3.检测系统实现无失真测试的条件

检测系统的可靠性技术

1.平均无故障时间：

检测系统在正常工作条件下开始连续不间断工作，直至因系统本身发生故障丧失工作能力为止的时间

2.可信任概率：

可信任概率是在给定的时间内检测系统在正常的工作条件下保持规定技术指标的概率

3.故障率：

故障率也称失效率，是平均故障时间的倒数

4.有效度。

衡量检测系统可靠性的综合性能指标

采样定理

为了避免混叠，以便采样后仍能准确恢复原信号，采样频率fe必须不小于信号最高fe的2倍

传感器定义

能感受规定的被测量，并按照一定的规律转化成可用的输出信号的器件或装置

声级计的组成

声级计主要是由传声器，放大器，衰减器，计权网络，电表电路及电源等部分组成

传感器的性能指标

1）传感器工作范围或量程应足够大，具有一定的过载能力

2）与检测系统匹配性能好，转化灵敏度高，且比值要大

3）精度适当，且稳定性高，并长期稳定

4）反应速度快，工作可靠性高

5）适应性及适用性强，对检测对象的状态影响小，内部噪声小，不易受外界干扰的影响，使用安全，易于维修和校准，寿命长，成本低

物位检测：

物位检测是指设备或容器中液体或固体物料表面位置物位可分为液位，相位临界面

物位检测的意义和目的

1）.确定容器中原料，成品，半成品的数量，以保障连续生产或经济核算

2）了解物位是否在规定的范围内，这对确保产品质量和产量，实现安全，高效，正常生产具有重要的意义

3）衡量检测系统可靠性指标

可靠度

可靠度是可靠性的量化指标，及系统在规定时间，规定条件完成规定的功能的概率

平均寿命

从产品正常工作时间的时间长短来衡量可靠性，称平均寿命或平均无故障工作时间

维修度

是指产品发生故障后，咋规定的时间，维修工具，维修方法及维修技术水平下，在规定的时间内能修复的概率

信号：

信号是随着时间变化的物理量

信号是变化的物理量或函数

信号中包含着信息，是信息的载体

信号不等于信息，必须对信号进行分析和处理后，才能从信号中得到信息

对信号分析的方法通常分为时域分析和频域分析

检测信号的分类：

1按照时间是否随时间而变化，将信号分为静态信号与动态信号，二按照信号是否连续变化，将信号分为连续性信号和离散信号，通常也称为模拟信号与数字信号，三按照信号是否能够用一个确定的函数来表示，将信号分为确定性信号和随机信号

静态信号，动态信号

静态信号是指在一定的时测量其间内，不随时间变化的信号

动态信号是指随时间变化而变化的信号

连续信号，离散信号

连续信号：

是指信号的自变量和函数值都随时间的变化而变化

离散信号：

信号的时间自变量取离散值，将信号的而函数值取连续值，这种信号被称为时域离散信号

信号自变量与函数值均取离散值，则被称为数字信号

确定性信号，随机信号

确定性信号：

可以根据他的时间历程记录是否有规律的出现

随机信号不能在合理的实验随机误差范围内预计未来时间历程记录的物理现象及描述此现象的信号和数

据

信号处理含义

一般来说，通常把研究信号的构成和特征值的过程称为信号分析，对信号进行必要的交换以获得所需信息的过程被称为信号处理

信号分析:

研究信号的构成和特征值的过程称为信号分析

信号处理：

模拟信号处理法，数字信号处理信号处理的步骤

温度检测与仪表

温度是表征平衡系统冷热程度的物理量，从分子物理学的角度来看，温度反映了系统内部分子无规则运动物体或系统中冷热程度的物理量

温标：

衡量温度高低的标准尺度

1）可实现固定点温度

2）表示固定点之间温度的内插仪器

3）确定相邻固定温度点之间的内插公式

4）压力式温度计主要由温包，毛细管和压力敏感元件。

热电偶基本定律

中间导体定律中间温度定律标准电极定律均质导体定律感温电阻材料的选取

1.电阻温度系数α要高2.在测温范围内化学，物理性能稳定，以保证热电阻的测温准确性；3.具有良好的输出的特性4.具有比较高的电阻率5.具有良好的可加工性

温度检测仪表安装的一般规定

温度检测仪表现场仪表的安装位置应满足的要求

①易于接近、观察及操作，必要时设置专用的操作平台和梯子。

②避开高温、强烈振动的场所。

③避开静电干扰和电磁干扰，当无法避开时，应采取适当的抗静电干扰、电磁干扰的措施。

④具有适应现场环境的防护措施。

⑤非防水仪表设在室外时，应安装于仪表保护箱内。

⑥非防爆仪表用于爆炸危险场所时，应安装于正压式仪表柜内或采取其它防爆措施，并符合有关防爆规范要求。

物位检测仪表安装的一般规定

⑴物位检测仪表的仪表连接头（管嘴）位置应避开进入设备物流的冲击。

⑵仪表的观测面应朝向操作通道，周围不应有妨碍维修仪表的物件。

物位检测仪表宜安装在平台一端，或加宽平台。

⑶物位检测仪表的仪表连接头（管嘴）如在设备的底部，应伸入设备l00mm。

⑷测量界面时，物位检测仪表的上部仪表连接头（管嘴）必须位于液相层内。

⑸数个液位计组合使用时，宜采用连通管安装型式。

磁粉检测的原理

根据缺陷的漏磁磁场的强度同缺陷漏磁的磁通密度成正比，其强度与分布均取决于缺陷的尺寸、位置以及试件的磁化强度等。

静态测试的定义

如果测试时信号不随时间变化，或随时间变化非常缓慢以至于可以忽略，则称这种测试是静态测试。

压力容器的定义

凡密闭盛装气体、液体、液化气体等介质，具有一定容积，承受一定压力，承担储存、反应、热交换和分离功能的设备均属压力容器。

安全阀检验原理

将带压力的介质通入被校验安全阀的进口处，待介质压力上升到安全阀开启状态，测得此时的压力，即位开启压力并进行调整至规定的开启值即完成开启压力的校验。

然后在压力下降至规定值（开启压力的90%），用观察压力表或其它法定方法检查其有无介质泄漏，即密封性校验。

生产性粉尘

指在生产中形成的，并能长时间漂浮在空气中的固体颗粒

呼吸性粉尘

能够通过人的上呼吸道而进入肺部的粉尘称为呼吸性粉尘。

一般认为:

粒径在5微米以下的工业粉尘就是呼吸性粉尘。

粉尘对人体的危害

1）尘肺，职业病的一种，是因较长时间吸入较高浓度的生产性粉尘所致，引起以肺组织纤维化为主要特征的全身性疾病

2）肺部粉尘沉着症，由于吸入金属性粉尘或其他粉尘而引起粉尘沉着于肺组织。

而呈现的异物反应，其危害程度比尘肺小

3）粉尘引起肺部病变反应和过敏性疾病，主要由有机粉尘而引起的，如棉尘，麻尘，皮毛粉尘。

粉尘的检测方法

1）光学显微镜法，通过光学显微镜测定威力的尺寸，形状，数量。

在采样沉积后，将微粒刷在碳质透明塑料片或类似胶片上，通过光学纤维镜进行观察，在观测时，微粒的尺寸通常按水平面的尺寸来考虑

2）电集尘法，重量浓度法

3）滤纸取样法

4）扫描纤维镜检测法

5）β射线测尘原理

6）光电测尘原理

静电检测的注意事项

①应选用使用方便给、可靠性高的检测仪表。

在爆炸危险场所检测应选用防爆型仪表。

②检测前仔细阅读仪表使用说明，了解其检测原理和使用范围。

③检测前调零、调整灵敏度并选择量程。

④检测前分析由检测导致引燃的危险性，在排除引燃危险性以后再进行校验，并应事先考虑发生意外情况时的应急措施。

⑤为防止检测时发生放电，应使检测仪表的探头缓慢接近带电体，防爆型仪表也应如此。

⑥同一项目应测试数次，在重现性较好的情况下，取其平均值或最大值。

⑦除记录数据外，还应记录环境温度和相对湿度。

传感器：

定义：

能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可以输出有用信息的器件或装置

传感器分类

物理传感器，化学传感器和生物传感器

物性传感器：

利用材料的固态物理特性及其各种物理，化学效应实现非电量的转换，它是以半导体，电介质。

铁电体等作为敏感材料的固态器件

传感器的选择与方法

测试条件与目的

测试的目的

1）被测量的选择

2）测量的范围

3）过载发生频度

4）输入信号的频带

5）测量要求的精度

6）测量时间

传感器的性能参数

1）传感器的工作范围或量程应足够大，具有一定的过载能力。

2）与检测系统匹配性好，转换灵敏度高，且比值要大。

3）精度适当，且稳定性高，并长期稳定。

4）反应速度快，工作可靠性高。

5）适应性和适用性强，对被检测对象的状态影响小，内部噪声小，不易受外界干扰的影响，使用安全，易于维修和校准，寿命长，成本低等。

传感器的性能

1）精度

2）稳定性

3）响应速度

4）输出信号类型

5）静态特征，动态特征和环境特征

6）传感器的工作寿命和循环寿命

7）标定周期

8）信噪比

传感器的使用条件

1）所测量的流体，固体对传感器的影响

2）传感器的被测对象的质量效应

3）安装现场条件及环境条件；

4）信号的传输距离

5）传感器的输出端的连接方式

6）传感器对所测量物理量的实际值的影响

7）传感器是否符合国家标准或工业规范

8）传感器的失效形式

9）传感器的维护，安装，使用工作人员所具备的最低技术能力

10）传感器的标定方法

11）传感器的安装方式

12）过载保护

吸光光度一起的一般操作程序

1）选定合适的波长作为入射光，接通电源预热仪器。

2）调透光率为零，即仪器零点。

3）将参比溶液置于光路，接通光路（盖上吸收池暗箱盖），调T%=100.0。

2、3步应反复调整。

4）将样品溶液推入光路，读取吸光度A。

5）测定完成后，应整理好仪器，尤其要注意吸收池应及时清洗干净。

安全阀工作原理

弹簧力大于介质作用于阀芯的正常压力（事先选定的压力值），阀芯处于关闭状态。

当罐内介质压力超过允许压力时，弹簧收到压缩使阀芯离开阀座，阀门自动开启，介质从中泄出、减压，当压力回到正常值时，弹簧压力又将阀芯推向阀座，阀门自动关闭。

非电量电测法系统的构成

1）测量装置：

是各种测量仪器和辅助装置的总称。

2）标定装置：

用以找到测量装置的输入与输出之间的确切关系。

3）激励装置：

是根据测试内容的需要，使被测对象处于人为的工作状态，产生表征其特征（信息）的信号。

可靠性的定义

是指研究对象在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。

组成测试系统应考虑的因素

1）测试系统的技术性能指标：

可以理解为在限定的使用条件下，能描述系统特性、保证测试精确度要求的各种技术数据。

2）测试系统的经济指标：

从经济的角度来考虑，首先是以能达到测试要求为准则，不应盲目地采用超过测试目的所要求的精度的仪器。

3）测试系统的使用环境条件：

在选择仪器设备组成测试系统时，还必须考虑其使用环境。

主要从温度、振动和介质三个方面全面考虑对仪器的影响。

4）环节互连的负载效应与适配条件：

实际的测试系统通常都是由各环节串联而成（有时也出现并联）。

无损检测

利用物质的某些物理性质因存在缺陷或组织结构上的差异使其物理量发生变化这一现象，在不损伤被检测使用性能及性态的前提下，通过测量这些变化来了解和评价被检测材料，产品和设备构件的性质状态，质量和内部结构等一种特殊检测技术

焦磷酸质量法测定粉尘二氧化碳的实验原理

a）将采集的粉尘样品放在1053℃烘箱中烘干2h，稍冷，贮于干燥器中备用。

如粉尘粒子较大，需用玛瑙研钵研细到手捻有滑感为止。

b）准确称取0.1－0.2g粉尘样品于50ml的锥形烧瓶中。

c）样品中若含有煤、其他碳素及有机物的粉尘时，应放在瓷坩埚中，在800－900℃下灼烧30min以上，使炭及有机物完全灰化，冷却后将残渣用焦磷酸洗入锥形烧瓶中；若含有硫化矿物（如黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿等），应加数毫克结晶硝酸铵于锥形烧瓶中。

d）用量筒取15ml焦磷酸，倒入锥形烧瓶中，摇动，使样品全部湿润。

e）将锥形烧瓶置于可调电炉上，迅速加热到245－250℃，保持15min，并用带有温度计的玻璃棒不断搅拌。

f）取下锥形烧瓶，在室温下冷却到100－150℃，再将锥形烧瓶放入冷水中冷却到40－50℃，在冷却过程中，加50－80℃的蒸馏水稀释到40－45mol，稀释时一面加水，一面用力搅拌混匀

g）将锥形烧瓶内容物小心移入烧杯中，再用热蒸馏水冲洗温度计、玻璃棒及锥形烧瓶。

把洗液并倒入烧杯中，并加蒸馏水稀释至150－200ml，用玻璃棒搅匀。

h）将烧杯放在电炉上煮沸内容物，趁热用无灰滤纸过滤（滤液中有尘粒时，须加纸浆），滤液勿倒太满，一般约在滤纸的三分之二处。

i）过滤后，用0.1N盐酸洗涤烧杯移入漏斗中，并将滤纸上的沉渣冲洗3－5次，再用热蒸馏水洗至无酸性反应为止（可用pH试纸检验），如用铂坩埚时，要洗至无磷酸根反应后再洗三次（检验方法见4.8）。

上述过程，应在当天完成。

j）将带有沉渣的滤纸折叠数次，放于恒量的瓷坩埚中，在80℃的烘箱中烘干，再放在电炉上低温炭化，炭化时要加盖并稍留一小缝隙，然后放入高温电炉（800－900℃）中灼烧30min，取出瓷坩埚，在室温下稍冷后，再放入干燥器中冷却1h，称至恒量并记录。

a）粉尘中游离二氧化硅含量计算：

SiO2（F）＝（m2-m1）/G100

b）SiO2（F）—游离二氧化硅含量，%；m1—坩埚质量，g；m2—坩埚加沉渣质量，g；

c）G—粉尘样品质量，g。

变极距式电容传感器工作原理

超声波时差法流量计工作原理

4.应变式传感器的工作原理

当应变片随弹性结构受力变形后，如图5.6所示，应变片的长度l、截面积A都发生变化，电阻率

也会由于晶格的变化而有所改变。

l，A，

三个因素的变化必然导致电阻值R的变化，设其变化为dR，则有

即

（5-5）

方程两边都除以R，并结合式（5-4），则得

若导体截面积为圆形，则式（5-5）可变为

（5-6）

式中

为导体轴向相对变形，称为纵向应变，即单位长度上的变化量；

为导体径向相对变形，称为径向应变。

当导体纵向伸长时，其径向必然缩小，它们之间的关系为

式中，

为泊桑系数；

为导体电阻率相对变化，与导体所受的轴向正应力有关。

（5-7）

式中，E为导线材料的弹性模量；

为压阻系数，与材质有关。

于是式（5-6）可改写成

（5-8）

d）