安全监测监控技术复习提纲

1、1. 根据被测的物理量随时间变化的特性，可将被测物理量分几类，什么是静态量和动态量？ 答：（ 1）可将被测的物理量分为静态量和动态量。（ 2）静态量：静止或缓慢变化的物理量。动态量：随时间快速变化的物理量。2. 测量的本质是什么？ 答：（1）采集和表达被测物理量。 （ 2）与标准作比较3. 测量的前提条件是什么？答：（ 1）被测量必须有明确的定义。 （ 2）测量标准必须事先通过协议确定。4. 什么是信号和噪声？ 答：信号：是信号本身在其传输的起点到终点的过程中所携带的信息的物理表现。 噪声：噪声也是一种信号，任何干扰对信号的感知和解释的现象称为噪声。5. 什么是周期信号和非周期信号？答：周期信

2、号：满足下面关系式的信号。X（t）=X（t+kT）中，T-周期。周期信号一般分为正余弦多谐复合信号和伪随机信号。非周期信号：不具上述性质的确性信号，其又可分成准周期信号和瞬态信号两类。6. 什么是传感器广义定义和传感器狭义定义？答：广义定义 ;它是一种以一定的精确度将被测量转换为与之有确定对应关系的，易于精确 处理和测量某种物理量的测量部件或装置。7. 什么是检测与测量？ 答：检测：是检出和测量的总称。测量：以确定被测对象量值为目的的全部操作。8. 什么是传感检测技术？ 答：传感检测技术就是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。

3、2- 3.什么是调制与解调？答：调制： 缓变信号变成高频交流信号的过程， 其也可以称用被测缓变信号对一个标准高频 振荡进行控制的过程。解调：是从已调制波中不失真地恢复原来缓变信号的过程。2- 4.什么是数字滤波，数字滤波有什么特点？ 答：数字滤波：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。特点： （ 1）数字滤波无需硬件设备，只是增加一个滤波程序，不存在 阻抗匹配问题。 （2）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。2- 7.什么是直接测量，间接测量与联立测量？答：直接测量： 在使用仪表进行测量时， 对仪表读数不需要

4、经过任何运算， 就能直接表示测 量所需结果。 间接测量： 在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 个两进行测量， 将测量值代入函数关系式，经计算得到所需结果。 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。2- 10.什么是绝对误差，实际相对误差，示值相对误差，满度（引用）相对误差？答：绝对误差：某一被测量值 X与真值A0的差值为绝对误差 X。实际相对误差：用绝对 误差 X与被测量的约定值 A的百分比表示的相对误差。示值相对误差：用绝对误差厶X与仪器示值X的百分比值来表示的相对误差。满度（引用）相对误差：用绝对误差厶X与仪器满度值

5、 XM 的百分比来表示的相对误差。2- 11.什么是系统误差，随机误差，各有什么特征？怎么减少或消除系统误差，随机误差？ 答：（1）系统误差： 在相同条件下多次测量同一物理量时， 其误差的绝对值和符号保持恒定， 或者在条件改变时， 按某一规律变化的误差， 称为系统误差。 随机误差：在相同条件下多次测量同一物理量时， 在已经消除引起系统误差的因素后， 测量结果仍有误差， 而其变化是无 规律的随机变化，这类误差称为随机误差.(2)系统误差特征：系统误差出现的规律性和产生原因的可知性。 随机误差特称： 绝对值相等， 符号相反的误差在多次重复测量中出现的可 能性相等。 在一定测量条件下， 随机误差绝对

6、值不会超出某一限度， 绝对值小的随机误差比 绝对值大的随机误差在多次重复测量中出现的机会多。(3) A.在测量中，定值系统误差一般可用实验对比法发现并用修正法予以消除， 定值系统误差一般可用残余误差观察法发现， 并 从硬件和软件不同方面采取措施消除它。 B. 随机误差无法消除， 可以取多次测量平均值方法 减小之。2-12 什么是粗大误差，准确度，精密度，精确度？ 答：粗大误差： 由于测量者在测量时疏忽大意或环境条件突变造成的误差。准确度：表征测量结果接近真值的程度。 精密度：反映测量结果的分散程度。 精确度： 表征测量结果与真值 之间的一致程度。2-16 .测试数据有哪些表示方法，测试数据的回

7、归方法有哪些？ 答：表示方法：图示法，解析法，表格法。回归方法：线性拟合，多元线性拟合，曲线拟合2- 17.什么叫做数据样本的置信度，置信区间？答：置信度： 表示样本统计值的精确度， 它是指样本统计值落在参数值某一正负区间内的概 率。置信区间：对测得的数据附加一个在某种置信水平上估计出来的表示准确度的区间。3- 1 传感器工作物理基础的基本定律主要有哪四种类型？ 答：守恒定律，场的定律，物质定律，统计法则3- 2.传感器一般由那三部分组成？ 答：敏感元件，传感元件，基本转换电路。3- 5.传感器静态特性和动态特性有哪些？什么是线性度，重复性和迟滞等？ 答：静态特性：线性度，迟滞，重复性，灵敏度

8、，分辨力，阈值，稳定性，漂移，精确度， 可靠性。动态特性：传感器的频率响应特性，传感器阶跃响应特性。线性度：又称非线性误 差，是被测值处于稳定状态时， 表征传感器输出和输入之间的关系曲线对拟合曲线的接近程 度。重复性： 表征传感器在输入量按同一方向作全程连续多次变动时所得特性曲线不一致的 程度。迟滞：表征传感器在正反行程中输出输入特性曲线的不重合程度。3- 6 什么是时间常数T, 上升时间t T ,响应时间ts,超调量a,衰减度延迟时间 td ?哪些参数是表征系统的响应速度性能。哪些参数表征系统的稳定性能？答：时间常数t:传感器输出值上升到稳态值的YC的63.2%所需的时间。上升时间tT：传感

9、器输出值由稳态值的 10%上升到到90%所需的时间。响应时间 ts：输出值达到允 许误差范围4 %所经历的时间。超调量a:输出第一次超过稳值之峰高，即a =YMAX-YC，常用a /Yc X 100%表示。衰减度“：指相邻两个波峰高度下降的百分数(a -a 1) / aX 100%。延迟时间td:响应曲线第一次达到稳定值的一般所需时间。()时间常数T,上升时间t T,响应时间ts表征系统响应速度性能。超调量a,衰减度“ 则表征系统的稳定性能。3- 9.改善传感器性能的主要技术途径有哪些? 答：差动技术,平均技术,稳定性技术,屏蔽,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

10、感器材料,结构与参数。4- 4.热导型气体检测仪器检测元件有哪些?各有什么特性?答：( 1 )金属丝热敏电阻。特点：稳定性好,零漂少,线性好,重复性高,寿命长,但加工工艺复杂，化学稳定性差，互换性差。(2)半导体热敏电阻、特点：受CO2,水蒸气影响较大,零点飘移,元件的一致性和互换性较差,受加工工艺影响较大。4- 5.简述载体催化剂型元件的组成和各部分作用?答：铂丝线圈。作用（ 1）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。（ 2）把可燃气体在催化剂作用下燃烧生成的热量检测出来。载体，作用：（1）提供较大的反应接触面积。 （2）固定铂丝的几何形状。 （3）附载催化剂。 （

11、4）传到热量给 铂丝。催化剂： PD,PT ， TH 等.作用：（1）加快反应速度。 （ 2）降低气体燃烧温度。4- 7 简述载体热催化型传感器测量原理？ 答：其检测原理是甲烷等可燃气体在催化剂的作用下，在元件的表面产生氧化反应，生成CO2 和水，同时放出热量，其氧化反应式为 CH4+2O2CO2 上 +2H2O+890.34KJ 。释放的热量使元件温度上升，造成铂丝的阻值变化。铂丝的电阻在 0-630.74 C 范围内与 甲烷的浓度成正比。4- 9.为什么载体热催化型仪器只能测量低浓度可燃气体？答：（ 1）高浓度甲烷气样中缺氧使燃烧不完全，测量时出现元件双值性现象。（2）由静态方程可知，由于

12、辐射热与温度 4 次方成正比，随温度升高， 辐射热所占比重逐渐增大，从 而超过传导热成为主要部分，当温度超过620C 时，由于辐射散热作用，元件温度难以进一步增加，该温度对应甲烷浓度是4% ，之后浓度若再增加，元件输出量增加将明显减少，这引起元件对高浓度甲烷进行检测时呈非线性，误差大。（ 3）当可燃气体浓度在爆炸范围内时，元件温度可达1300 C 左右，催化剂可能会迅速挥发，载体可能被炸裂； 当可燃气体浓度在爆炸范围上限以上时，由于氧气缺少，造成不完全燃烧，产生的炭粒沉积在载体和催化剂上，使灵敏度下降。4- 19.简述定电位电化学 CO 传感器检测原理？ 答：各种物质在电解池中的氧化还原反应均

13、在一定的电位下进行， 某物质的标准电极电位是 在规定浓度温度下物质的电极电位， 当高于该标准电极电位时， 产生氧化反应， 低于该 电位时产生 还原反应。在工作极上： CO+H2O-CO2+2H+2e. 在对 极上： 0.5O2+2H+2e-H2O 。在工作极 W 与对极 C 之间形成电解电流，其电流 I 的大小与 CO浓度C,扩散层面积 A，薄膜扩散系数 D成正比，与扩散层的厚度3成反比： 1=（ nFADc）/ 3,输出电流信号经放大，A/D转换，以数字形式显示出 CO浓度。4-20.简述红外气体分析法检测 CO 检测原理？答：红外光同时通过两室, 检测室不含有待测气体, 光强度相同, 如果

14、检测室含有待测气体, 因气体吸收,光强度降低,最终到达检测器红外光强度减少,两束光出现强度差, 强度差大小由检测器转变为电量。 检测器内封装高浓度待测气体, 中间安装一可动的金属薄 膜将检测器分隔成两个小气室, 当两束不同光强度进入检测器时, 小气室气体吸收红外 光发生热体积膨胀,一侧进入光强度大,体积膨胀大,另一侧小,体积膨胀小,存在压 力差, 薄膜产生位移,测量位移大小,即可测量膨胀压力差。 利用电容量的变化就可测 量待测气体的浓度。4-23.简述顺磁法测氧仪原理？ 答：两楔形永久磁铁构成不均匀磁场, 在不均匀磁场中悬吊一个水平杆, 水平杆两端各有一 个石英小球,球内有氧气。当当氧等顺磁性

15、气体通过时, 由于在不均匀磁场中,气体被 吸引, 磁力线密集的地方气体密度大,磁力线较疏的地方气体密度小,出现密度差,使哑铃受到一个将其推离较大磁通量区的作用, 哑铃产生偏转, 偏转大小与哑铃所受作用 力大小有关, 作用力大小与磁场通过的氧的含量多少有关。 当反光镜繁盛偏转时, 照射 到两个硅光电池的光强度不一样, 光电流大小不一样。 放大器输入端有电流差, 其输出 端也有电流输出。 输出电流的大小与反光镜的偏转角度又与哑铃偏转量有关,哑铃偏转量又与氧气浓度有关,因而可以检测氧气浓度。4-24.简述气象色谱仪组成？ 答：主要有主机,电器部分和数据处理三大部分组成,如储气瓶,压力指示和流量控制,

16、色谱柱，检测器，电气设备，数据处理与记录等组成。4-25.气象色谱仪有哪两个关键部位，各起什么作用？ 答：(1)色谱柱，作用：完成试样分离，根据不同的物质再由亮相，固定相和流动相构成的 体系中，具有不同的分配系数，当两相作相对运动时，在两相之间进行反复多次分配， 这样就使那些分配系数具有微小差别的性质， 在移动速度上产生很大差别， 从而使组分 达到完全分离。 (2)检测器，作用：完成物理量转变电量的装置。4-26.为什么在分析微量 CO,CO2 时，将 CO,CO2 转化为甲烷？ 答：氢火焰检测器主要用于对可燃气体进行微量分析，此外将 CO,CO2 转化为 CH4 可提高 实验的灵敏度。4-2

17、7.煤矿常用气象色谱仪的检测器有哪些？气象色谱仪怎么进行定性和定量分析？ 答：(1)热导型检测器 TCD ，氢火焰检测器 FID ，电子捕获检测器 ECD ，火焰光度检测器FPD，氮磷检测器 NPD。(2)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，则经过色谱柱后一定操作条件下， 先后出峰的顺序是一定的，即位置一定， 保留时间一定， 然后注入未知组分样品， 根据 保留时间和位置就知道它是什么物质。 定量分析： 利用峰高或峰面积进行定量分析。 用 外标法 -首先用一组已知浓度的样品注入，测量一组峰高或计算出一组峰面积，以峰高 为纵坐标，以浓度为

18、横坐标，标出浓度与峰高的关系。5- 8.什么是启动风速，什么是叶轮式风表的表速，什么是真实风速？答：启动风速： 风杯式或螺旋桨式叶轮的初始转速或灵敏度， 取决于旋转轴上的摩擦力矩和 连接到该轴上一次转换器的负荷力矩之和。 风表的风速： 使用叶轮式风表测量时， 当风 流吹动叶轮时， 通过传动机将运动传给计数器， 指示出叶轮的转速， 称为叶轮式风表的 表速。真实风速：测风断面上的风速。5- 9.简述叶轮式风表操作步骤和注意问题？答：操作步骤： ( 1)测定前先打开离合闸板，风表转动而指针不动，然后接一下回零杆，使 大小指针回零； 同时准备好一块秒表，并使秒表回零。 ( 2)为了克服风表的运转部件的

19、 惯性抵抗力，让风表空转 20-30S,风表的叶轮面尽量与风流方向垂直。(3)测风时，风表和秒表同时动作， 并按一定的测定均匀地移动风表。 当到达测定时间后， 同时制动 风表和秒表，从风表的表盘上读取表速VA。注意问题：(1)风表要远离人体(2)所用风表的测量范围要与所测风速相适应(3)风轮平面要与风流垂直，风表度盘一侧背向风流，按线路法测风时，移动风表速度要均匀，一般1MIN 。( 4)秒表和风表的开关要同步。( 5)同一断面测定三次， 3 次测量值之差不超过 5%，然后取其平均值。 ( 6) 叶轮平面垂直风流，偏角w 10,尤其倾斜巷。(7)有车辆或行人时，等其通过风流稳 定后再测。( 8

20、)对于微速风测量：烟雾，气味，粉尘。5- 10.简述超声波风速计测风原理？ 答：传感器是应用卡曼涡街理论来实现风速检测的。 所谓卡曼涡街理论， 就是在无限流场中， 垂直流体流向插入一根无限的非流线型阻挡体， 在雷诺数为 200-50000范围内， 阻挡体 的下游将产生内旋，互相交替的漩涡列，其漩涡频率 F 与流体流速 V 成正比，与阻挡 体直径D成反比，只要准确测出漩涡频率 F,就可以确定出流体流速大小。超声波发生 器产生连续等幅振荡信号， 经放大后加到发射换能器上， 转换成等幅连续的超声波信号， 并转换成电信号， 送到选频放大器， 选频放大器把经涡旋调解的微弱信号放大送到检波 器，检出旋涡信

21、号。 经低频放大和电路整形， 输出脉冲信号。 其中一部分由显示电路显 示风速，另一部分转换成模拟信号。5- 11.简述空盒气压计测压原理？ 答：空气压力发生变化时，膜盒收缩或膨胀， 产生轴向变形， 通过拉杆和传动机构使指针偏转，指示空气压力值。5- 12.使用空盒气压计要进行哪些校正？ 答：读数值应按厂方提供校正表进行刻度， 温度和补偿校正。 每台仪器出厂检定书中均附有这三个校正值。其中温差校正值 PT用PT= PT T计算。 PT-温度变化1 C时的气 压校正值T-读数时仪器的温度。5-13 简述单管压差计结构和测压原理？ 答：结构：它由大断面的大容器和小断面的倾斜测量管及标尺等组成。大容器

22、装在 3 个定位螺钉和 1 个水准指示器的底板上， 底板上还装有弓形支架， 用它可把倾斜测量管固定在 5 个不同的位置上， 刻在支架上的数字即为校正系数。 原理：两断面之比一般为 250-300。F1容器面承受大压力，倾斜测量管F2承受小压力，其两侧压力差H按H= p glk计算。K-校正系数，由实验标定，它包含倾斜测量管的倾角，工作液的密度和大容器液面下 降值等因素影响。L-测压管读数mm p -工作液体密度，一般用工业酒精和蒸馏水配成 密度为 0.81KG/M3 的工作液。5-15 简述差动变压器负压传感器测压原理？答：它应用了差动变压器原理。其探头是由差压膜盒和差动变压器组成，并将差压膜

23、盒差动变压器封装在一个容器内，容器上留有两个压力输入孔以传递压力。差动变压器的活动铁蕊是串联在膜盒 A 中心的硬蕊部分，当压力发生变化，压差膜盒产生轴向位移，其 位移量的大小正比于外加压力。这样膜盒 A 便带动了铁蕊 B 上下移动，引起差动变压 器的次级电压变化，从而实现了压力、电量的转换。5-1.简述热电偶测温原理？ 答：热电偶的热电势是由接触电势和温差电势两部分组成。 接触电势就是两种不同性质导体A,B 相互接触产生的电势。接触电势的大小取决于两种不同导体的性质和接触点的温 度，与材料的几何形状和尺寸无关。 而温差电势是同一导体的两端固其温度不同而产生 的一种热电势。5-3.热电偶冷端如何

24、处理？ 答：根据热电偶的原理可知，只有热电偶材料一定，自由端温度T0 不变情况下，热电偶的热电势才是工作端温度 T 的单值函数。我国标准热电偶的分度表都是自由端温度为0作标准。在实际测量中，自由端温度一般不可能为-，也不稳定，必定产生误差，消除或补偿误差方法有：(1)修正系数法：设自由端温度TN丰0，热电偶测值 VAB(T,TN)Vab(t,tn)=Vab(t)-Vab(tn) T= kV ab(t,tn)+T(tn) 而 自 由 端 为 零 时 热 电 势 Vab(t,t0) Vab(t,t0)=Vab(t)-Vab(t0) Vab(t,t0)-Vab(t,t0)=Vab(tn,t0) Va

25、b(t,t0)=Vab(t,tn)+Vab(tn,t0) 在 自由端不为 0 时，由热电偶分度表查出 tn 时热电偶值，加上测值为标准值。(2)恒温法：如把热电偶的冷端放在装满冷水混合物的保温容器中，使冷端保持恒定的9 C，TL=0 。( 3)电桥补偿法：可利用不平衡电桥产生的电动势来补偿热电偶因冷端温度变 化所引起的热电势的变化值。5-7.简述红外测温仪的原理？ 答：利用任何固体或液体在任何温度下都发射红外电磁波，在一定时间内， 辐射能的高低以及辐射能按波长分布都与温度有关。红外测温用检测元件有热敏电阻和光敏电阻两种， 它是一种非接触式测温仪表。 RB 是红外敏感元件，接受红外辐射能， RC

26、 补偿元件， 被罩壳隐藏起来，不吸收红外辐射能， EB 和 EC 组成偏压电源。 RB 接受红外辐射能， 其阻值下降， 电桥失去平衡， 输出电压信号耦合到前置放大器放大， 经处理和转换环节， 有显示器显示。 RB 阻值下降或输出电压信号的强弱由红外辐射能量决定，而接受的红 外能量多少则与被测点温度高低有关，仪器显示数据直接反映被测点温度值及变化状 态。5-18.简述电解质湿敏元件，羟乙基纤维素-碳湿敏元件和金属氧化物陶瓷湿敏元件测量湿度原理？答：（1）电解质湿敏传感器测量原理：不挥发性的盐溶解水的结果是降低了水的蒸汽压，演 的浓度愈大， 则溶液的的蒸汽压降低愈多。 利用这一现象， 可在有一对电

27、极的绝缘基板 上涂上潮解性盐的水溶液。 这种电解质溶液薄膜， 能随空气中水蒸气的变化而吸湿或脱 湿，从而使两极间的电阻值随空气湿度大小而变化。（2）羟乙基纤维素 - 碳湿敏元件测量原理：在正常情况下，纤维素不导电，但碳是导电体，由于悬浮炭粒的互相接触，在 两板间构成一个具有一定电阻的导体， 电阻的大小与炭粒接触情况有关。 由于纤维素具 有吸湿膨胀作用。空气中湿度增大， 纤维素膨胀， 炭粒子在空间互相分离， 接触的粒子 数目减小，元件的电阻 R 增大，反之湿度降低，纤维素收缩，炭粒子在空间互相结合， 接触的粒子数目增多，元件电阻 R 减小。（3）金属氧化物陶瓷湿敏元件测量原理：由 于金属氧化物，

28、经 1200-1450 C 的高温烧结 2H 等工艺制成有固熔体多微细孔的陶瓷 湿敏元件， 水蒸气很容易吸附在整个多孔结构的陶瓷颗粒表面， 其表面电阻在很宽范围 内岁湿度变化。具有不同的机构，原膜及薄膜型式。5-19.简述薄膜采样测尘仪器的原理？ 答：浮游在空气中的粉尘是与空气流动同方向同速度地运动， 从而具有与粒子质量相对应的 惯性力。 一旦气流的方向急剧改变， 粒子就因惯性力离开流线粒子质量越大， 速度越大， 其离开就越明显。 利用这个原理， 将含粉尘粒子的空气以一定速度喷射， 在搜集版上可 以搜集粒子，就是惯性冲击原理。5-21.简述光电快速测尘仪的测尘原理？ 答：根据滤膜集尘消光原理和

29、光电效应来实现粉尘浓度测定。合上电源开关，微电机启动， 带动气泵抽气， 含尘气体经过采样孔，透过滤膜， 粉尘被吸附在滤膜上。当采样气体达 到规定时间时， 延时开关自动关断， 采样结束。直接测尘时， 小电珠光束透过滤镜变为 近似平行光束， 穿透滤膜，射向硅光电池上， 使硅光电池产生光电流通过微安表， 指示 光敏电阻值。7-7.简述数模转换的基本原理。答：数模转换器是将数字量转换成为相应模拟量的器件。 将数字量的每一位代码通过电阻网 络，按权大小形成相应的模拟输出， 然后相加即可得到所需的模拟量。 数模转换器由输 入寄存器， 模拟开关，电阻网络，基准电源与求和放大器五个部分组成。数字量输入数 模转换器。