《安全检测监控技术》整理资料

1安全检测的意义、目的:eq\o\ac(○,1)确保设备的安全运行eq\o\ac(○,;2)预防和消除事故隐患eq\o\ac(○,3)避免事故发生2安全检测与控制技术:借助于仪器、仪表、传感器、探测设备等工具迅速而准确地了解生产系统及作业环境中危险因素与有毒有害因素的类型、危害程度、范围及动态变化，对职业安全与卫生状态进行评价，对安全技术及设施进行监督，对安全技术措施的效果进行检测，提供可靠而准确的信息，以改善劳动作业条件，改进生产工艺过程，控制系统或设备的事故发生。3安全检测技术的发展趋势:新检测方法与技术的研究应用;实时在线安全检测技术;检测与安全评价一体化4误差:测量值与真值之间的差5真值:物理量在一定条件下客观存在的量值6测量值:使用某一检测设备对物理量进行测量时所得的量值7测量误差的表示方法:1）绝对误差测量值x与被测量的真值x0之间的代数差值Δx称为测量值的绝对误差2）相对误差测量值的绝对误差Δx与被测量真值x0的比值3）引用误差它是测量值的绝对误差Δx与仪表的满量程L之比4）最大引用误差在规定的工作条件下，当被测量平稳增加或减少时，在仪表全量程内所测得的各示值的绝对误差最大值的绝对值与满量程L的比值，称为仪表的最大引用误差8研究误差的目的:1)针对测试原理针对某一测试原理，分析测试过程中的误差的类型和规律，提出消除或补偿误差的方法。2)针对测试仪分析测试仪器产生误差的规律，提出消除或减少误差的方法。3)针对数据处理方法研究正确的数据处理方法，合理计算所得结果，以便在一定条件下得到更接近真实的数据。9测量误差的分类:1)按误差出现的规律分类:1）系统误差；2）随机误差；3）粗大误差2)按误差来源分类1）仪器误差；2）理论误差与方法误差3）环境误差；4）人员误差3)按被测量随时间变化的速度分类1）静态误差；2）动态误差4)按使用条件分类1）基本误差；2）附加误差10系统误差定义：被测量的数学期望（无限多次测量结果的平均）与真值之差。规律：按某一确定的规律变化，产生系统误差的因素很多，性质各异。常见的变化规律有：不变的系统误差线性变化的系统误差周期性变化的系统误差复杂规律变化的系统误差11系统误差变化规律:不变的系统误差：在整个测量过程中，误差的符号和大小都是固定不变的误差。不变的系统误差：在整个测量过程中，误差的符号和大小都是固定不变的误差。线性变化的系统误差：误差值随时间的变化成比例地增大或减小的误差。周期性变化的系统误差：在整个测量过程中，误差的大小和符号按周期性规律变化的误差。复杂规律变化的系统误差:在整个测量过程中，误差值按确定的、复杂的规律变化。12系统误差的发现:不变的系统误差的发现不能用增加测量次数的方法来发现，只有通过改变形成这种误差的条件，再通过实验对比才能发现变化的系统误差的发现离差观察法、马尔可夫准则、阿贝－赫梅特准则13减小系统误差的方法☆从产生误差根源上采取措施减小系统误差☆用修正的方法减小系统误差☆减小不变系统误差的方法(交换法、代替法)☆减小线性系统误差的方法（对称测量法）☆减小周期性系统误差的方法（半周期法）减小不变系统误差的方法：交换法：根据误差产生的原因，将某些条件进行交换，以减小系统误差。例如在等臂天平称重，先将被测量放于左边，标准砝码放于右边，调平衡后，将两者交换位置，再调平衡，然后通过计算即可减少两边不等带来的系统误差。代替法：在测量装置上对被测量测量后不改变测量条件，立即用一个标准量代被测量，放到测量装置上进行测量，从而求出被测量于标准量的差值。减小线性系统误差的方法：对称测量法：被测量随时间的变化线性增加时，若选定整个测量时间范围内的某时刻为中点，则对称于此点的各对系统误差算术平均值都相等。利用这一特点，可将测量在时间上对称安排，取对称点两次读数的算术平均值作为测量值。如要测量t=50s时的值，可以分别测量t＝45s和t=55s时的值，则有kt=50=(kt=45+kt=55)/2减小周期性系统误差的方法：半周期法：相隔半个周期进行一次测量，取二次读数的平均值，可有效减少周期性系统误差。14随机误差定义：随机误差又称偶然误差，它是指在相同条件下多次重复测量同一被测参数时，测量误差的大小与符号均无规律变化。特点：在同一条件下多次测量时，误差的绝对值和符号以不可预测的规律随机变化，表示测量结果的分散性的程度。产生的原因：测量仪器、元件、环境等随机变化的因素造成消除方法：统计学的方法15粗大误差定义明显歪曲测量结果的误差。特点测量结果与实际数据明显不符合，与其他几次测量结果的平均值明显不符合。产生的原因测量者的主观因素、测量条件意外地改变、突然受到强烈的环境因素干扰、操作不当、测试系统故障、读数错误、计算错误。消除方法数值滤波16线性测试系统特性：叠加原理、比例特性、微分和积分特性、频率不变特性17静态特性参数：1灵敏度2非线性度3回程误差4精确度5分辨率6漂移7信噪比回程误差：回程误差在数值上用各校准级中最大迟滞偏差△Hmax与满量程理想输出值YFS之比的百分率表示，即：分辨率：是指测量系统能检测到的被测量的最小增量，表示方式有：漂移：指在一段时间内，输入信号保持不变的情况下，输出量的变化量。漂移的种类很多，其中：温漂：由于装置内部元件的发热或环境温度的变化引起的漂移。零点漂移（零漂）：若保持输入为零时产生的漂移。信噪比：信号功率与噪声功率之比，或信号电压与噪声电压之比。18表示动态特性的指标有：（1）频域指标：工作频带、幅频特性、相频特性等。时域指标：时间常数，上升时间、响应时间和超调量等。第三章1传感器的定义能感受被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成2传感器作用：敏感作用：感受被测量的变化，完成信号的拾取；转换作用：完成信号的转换，将信号转换成容易处理的形式，一般是将非电量转换成电量。3传感器的分类：按被测量的类型分类：位移传感器、速度传感器、加速度传感器；温度传感器、压力传感器、流量传感器、流速传感器；力传感器、声传感器；光传感器、感烟传感器、浓度传感器按原理分类：物理传感器（物性型传感器：热电阻、热电偶、压电型传感器、霍尔元件传感器等；结构型传感器：可变电阻、可变电容）化学传感器：利用电化学反应原理，把无机和有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号。（离子选择电极）生物传感器:利用生物活性物质选择性的识别和测定生物化学物质的传感器4传感器与基础效应:光电效应：物质在光的作用下释放电子的现象。电光效应：物质的光学特性受外电场影响而发生变化的现象统称为电光效应。磁光效应:置于外磁场中的物体，在光和外磁场的作用下，其光学特性（如吸光特性、折射率等）发生变化的现象，称为磁光现象。电磁效应:置于磁场中的通电金属导体或半导体所产生的种种物理现象，统称为电磁效应。主要包括：1）霍尔效应：当电流垂直于外磁场方向通过导体或半导体薄片时，在薄片垂直于电流和磁场方向的两侧表面之间产生电位差的现象。2）磁阻效应：当通有电流的半导体或磁性金属薄片置于与电流垂直或平行的外磁场中，由于磁场的作用力加长了载流子运动的路径，使其电阻值随外磁场增强而增大的现象。热电效应:热温差效应的俗称，它是把温差转换成电的物理效应。热释电效应:电石、水晶、等晶体受热产生温度变化时，其原子排列将发生变化，晶体自然极化，在其两表面产生电荷的现象。压电效应:当某些电介质沿一定方向受外力作用而变形时，在其一定的两个表面上产生异号电荷。电致伸缩效应:当某些电介质，置于电场中，将在一定方向产生变形。压阻效应:半导体材料受到外力或应力作用时，其电阻率发生变化。压磁效应:磁致伸缩材料在外力作用下，引起内部发生变形，产生应力，同时使磁化强度和磁导率方生变化。5传感器的发展趋势:智能化、集成化、小型化、高精度、多功能化、新材料、新功能的开发、细微加工技术的发展6传感器的主要性能参数灵敏度：（1）定义传感器在稳态下输出变化量与输入变化量之比为其静态灵敏度。（2）表示方式对于一般情况，通常用其拟合直线的斜率来表示。对于非线性误差较大的传感器，则用dy/dx表示，或用某一较小输入量区域内的拟合直线斜率表示。（3）特点对于理想传感器灵敏度为常数；传感器的灵敏度通常随被测量的增大而逐渐减小；同一变换原理的传感器，其工作状态的变化也可能使其灵敏度改变，如气隙型电容式位移传感器。线性度：理想的传感器的输出y与输入x呈线性关系，即y=a1x，其中a1为传感器的线性灵敏度或理论灵敏度。但一般情况下，传感器的输出输入关系或多或少存有非线性关系。迟滞性：1）现象：传感器在输入量不断增加（正行程）和不断减小（反行程）的过程中，其输出－输入曲线不重合的现象。（2）一般规律：一般情况下，输入不断增加时的输出要比输入不断减小时的输出要小（3）原因：由于敏感元件材料的物理性质和机械零件存在的缺陷所造成的。重复性：（1）现象:指传感器在输入按同一方向作全量程连续多次变动时，所得特性曲线不一致的程度。（2）性质:属于随机误差。（3）原因:与产生迟滞的原因相同。稳定性:1）定义:传感器在较长时间工作下输出量的变化，称为传感器长时间工作稳定性，简称稳定性。（2）原因:由于敏感元件和传感器零件的特性，随时间增长而产生的时效等所造成的。零漂:1）定义:传感器在零输入时，输出的变化称为零漂。（2）温度漂移:指传感器在外界温度变化时输出量的变化，一般用零点漂移和灵敏度漂移表示。（3）时间漂移:指在规定的时间内，室温不变得条件下，零输出的变化。动态特性:（1）与频率响应特性有关的指标:频带:传感器增益保持在一定值内（即由所需测量精度确定的公差带）的频率范围为传感器的频带或通频带，对应有上、下截止频率。时间常数（一阶传感器）:如测温传感器，用时间常数表征其动态特性，其值小，频带越宽。固有频率（二阶传感器）:如加速度传感器，用其表示动态特性。（2）与阶跃响应有关的指标:时间常数:近似于一阶传感器可用一阶阶跃响应曲线由零上升到稳态值的63.2％所需的时间作为时间常数。上升时间:输出由某一值（如稳态值的10％或5％）到达稳定值的90％（或95％）所需要的时间。响应时间:输出达到稳定值的95％或98％（由允许误差范围如±5％或±2％所决定）时所需要的时间，也称为建立时间。超调量:输出超过稳定值的最大量。衰减度:瞬态过程中振荡幅值衰减的速度7传感器的选用原则灵敏度:选择高灵敏度的优点:灵敏度越高，意味传感器感知的变化量越小，即被测量稍微的变化，传感器就有较大的反应。因此，检测精度越高，要求传感器的灵敏度就高。选择高灵敏度带来的问题（1）噪声信号问题（2）非线性问题（3）方向性问题响应特性:物性传感器:利用光电效应、压电效应等原理制作的传感器，具有较宽的工作频率范围。结构性传感器:由于受结构特性的影响，往往由于机械系统的惯性质量的限制，其固有频率较低。线性范围:传感器的线性特性:任何传感器都不容易保证其绝对线性，在检测时，在保证检测精度的前提下，利用其近似线性区。选用原则:选用时必须考虑被测量的变化范围，令其非线性误差在允许的范围内。补偿方法:在进行自动检测的情况下，可利用微机系统，通过软件对传感器的输出特性进行线性补偿，往往可以使其线性范围扩大。稳定性影响传感器稳定性的环境因素:温度、湿度、电磁干扰、振动、粉尘等。提高稳定性的措施:1）选择合适的传感器2）定期检修、更换和校准3）采用抗干扰措施精确度精确度与经济性的关系；根据检测的目的和要求正确选用测量方式传感器的工作方式：接触式、非接触式、在线测量、近距离测量和遥测等。传感器的工作条件：静止测量、运动测量等。传感器信号输出形式：指针式、数字式、波形显示、信号传输等。其他：（1）结构简单（2）使用方便3）体积小4）价格便宜5）互换性好6）易于维修、维护第四章温度检测1温标：:是温度的一种数值表示方法，并给出了温度数值化的一套规则和方法，同时明确了温度的测量单1）经验温标2）热力学温标3）国际温标2温度检测的主要方法：1）接触式测温方法：使温度敏感元件和被测温度对象相接触，当被测温度与感温元件达到热平衡时，温度敏感元件与被测温度对象的温度相等。2）非接触式测温方法：应用物体的热辐射能量随温度的变化而变化的原理。3接触式温度检测：热膨胀式温度计、热电偶测温、热电阻测温4热膨胀式温度计：热膨胀式温度计是利用液体、气体或固体热胀冷缩的性质，即测温敏感元件在受热后尺寸或体积会发生变化，根据尺寸或体积的变化值得到温度的变化值。1）玻璃管温度计2）固体膨胀式温度计3）压力温度计5、热电效应：把两种不同的导体或半导体连接成闭合回路，如果把它们的两个接点分别置于温度不同的热源中，则在该回路内就会产生热电势。这种现象称作热电效应或Seeback效应。6热电偶材料的性能要求（1）物理、化学稳定性高；（2）互换性好；（3）电阻温度系数小、电导率高、能产生较大的热电势，保证有足够的灵敏度；（4）热电势与温度要有线性关系；（5）耐高温；（6）耐氧化；（7）抗腐蚀。7热电偶的结构组成：接线盒、保护套管、绝缘子、热电极等8保护套管作用：保护热电偶不受化学腐蚀和机械损伤。要求：耐高温、耐腐蚀、不透气，具有较高的导热系数。常用材质：20＃碳钢、不锈钢（Cr25Ti,1Cr18Ni9Ti）、非金属（刚玉管、高铝管）9热电偶的特点：①温度测量范围宽，可以测量-271～2800℃乃至更高的温度。②性能稳定、准确可靠。在正确使用的情况下，热电偶的性能是很稳定的，其精度高，测量准确可靠。③信号可以远传和记录。由于热电偶能将温度信号转换成电压信号，因此可以远距离传递，也可以集中检测和控制。④结构简单，使用方便，其测量端能做得很小，可以用来测量“点”的温度。又由于它的热容量小，因此反应速度很快。10热电阻测温原理根据物质在温度变化的时，本身电阻也随着变化的特性来测量温度。热电阻的受热部分（感温元件）用细金属丝均匀地双绕在绝缘的骨架上，当被测量介质中有温度梯度存在时，则所测得温度是感温元件所在介质层中的平均温度。优点精确度高，不需冷端补偿，尤其应用于－200℃～＋500℃之间的温度测量。低温测量比热电偶准确。缺点不能进行高温测量，体积大，具有热惰性，连接导线随环境温度变化影响测量准确度。11铜电阻优点：价格便宜、制作容易、线性好。缺点：易于氧化，有滞后现象，不适宜快速变化的温度测量。12铂电阻优点：能够耐受较高的温度，化学稳定性好，容易提纯、比电阻大。缺点：在高温时容易被还原性气体所破坏。13接触测温的误差传感器的传热误差当温度传感器插入被测介质测温时，管壁与管壁外的温度都低于被测介质的温度，传感器与管道连接处向管壁传热，其外露部分向空气散热，致使传感器温度降低，不能真实反映被测流体的温度。传热误差不能用提高仪表精确度来解决，而只能针对传感器所处的传热状况采取某些改善措施来减小。传感器的动态误差用接触式测温法测量快速变化的温度时，由于受传感器热惯性的影响，其温度变化跟不上被测温度的变化，此时将产生动态误差。为了减小动态误差，可以减小传感器的体积，减小热容量；加快响应速度；选用比热小、导热好的保护管材料；增大传感器与被测介质的接触面积。14非接触式温度检测缺点：传感器必须经得起被测温度条件下各种气氛的腐蚀、氧化、还原、振动等；小的被测对象插入测温元件后会较大地歪曲温度的原始分布；对于有些运动物体，几乎无法用接触式测温；接触式传感器不能承受的高温条件15红外测温技术红外线是波长在0.76~1000μm之间的一种电磁波，按波长范围分为近红外线（0.76~3μm）、中红外线（3~6μm）、远红外线（6~15μm）、极远红外线（15~1000μm）四类。红外线辐射是自然界的一种最为广泛存在的电磁波辐射，任何物体在常规环境下都会产生自身的分子和原子无规则的运动，并不停地辐射出热红外能量。分子和原子的运动越剧烈，辐射的能量越大；反之，辐射的能量越小。16黑体辐射特征黑体是指能对落在它上面的辐射能量全部吸收的物体。黑体辐射具有以下三个特征：1）任何温度下，黑体的光谱辐射度Mλb(T)都随波长连续变化，每条曲线只有一个极大值。2）随着温度的升高，与光谱辐射度Mλb(T)极大值对应的波长减小。这表明随着温度的升高，黑体辐射中的短波长辐射所占比例增加。3）随着温度升高，黑体辐射曲线全面提高，即在任一指定波长λ处，与较高温度相应的光谱辐射度Mλb(T)也较大。17实际物体的红外辐射规律黑体的辐射光谱和强弱，只与温度及波长有关，与构成黑体的材料无关。实际物体发射或吸收辐射的量值都低于在相同条件下黑体的相应辐射量值。实际物体的辐射量除依赖于温度和波长外，还与构成该物体的材料性质及表面状态等因素有关。根据光谱发射率随波长的变化形式，可把实际物体分为两大类。光谱发射率与全发射率相等，并且是一个小于1的常数值的物体，叫做灰体；光谱发射率随波长变化的物体叫做选择性辐射体。18红外辐射测温仪利用红外测温仪测量物体的温度，首先必须把物体发射的红外辐射能量收集起来转换成电信号，然后对电信号进行放大处理，并利用物体温度与其辐射功率大小的对应关系，显示出物体温度的测量结果。红外测温仪的基本结构包括光学系统、红外探测器、电信号放大及处理系统、结果显示系统和其他附属部分。光学系统：收集被测目标发射的红外辐射能量，并汇聚在红外探测器的光敏面上；遮挡非被测目标的辐射入射到探测器。红外探测器：将接收到的目标红外辐射能量转换成电信号输出，主要包括热探测器和光子探测器两大类。电信号处理系统：放大探测器输出的微弱电信号；抑制非目标辐射的干扰噪声和系统噪声；线性化输出处理；目标表面发射率修正；环境温度补偿；A/D转换，供计算机处理的通信接口等。显示系统：目前几乎都用数字显示。19辐射测温方法1）亮度测温方法：某一被测体在温度T、波长λ时的光谱辐射能量，等于黑体在同一波长下的光谱辐射能量。此时，黑体的温度称为该物体在该波长下的亮度温度（简称亮温）。物体的亮温比真温要低，测得亮温后尚需校正。2）比色测温法：黑体在波长λ1和λ2下的光谱辐射能量之比等于被测体在这两个波长下的光谱辐射能量之比，此时黑体的温度称为被测体的比色温度（简称色温）。3）全辐射测温法：当某一被测体的全波长范围的辐射总能量与黑体的全波长范围的辐射总能量相等时，黑体的温度就称为该被测体的全辐射温度。20辐射测温仪表1）光学高温计：当被测物体辐射的单色亮度与光学高温计内灯丝的单色亮度相等时，两者的温度便是一致的，而灯丝的温度可由流过它的电流的大小来确定。2）光电比色高温计：利用被测对象两个不同波长的辐射能量之比与其温度之间的关系来实现辐射测量的。双通道式光电比色高温计的工作原理是：来自被测体的光穿过透镜经棱镜分成两束平行光。两束光同时通过调制盘，然后再分别经过滤光片后投射到两个光敏元件上。由于两个滤光片的波长不同，因此投射到两个光敏元件上的是经过调制了的两束不同波长的光。它们在光敏元件上产生的电信号送入放大电路，经计算后即显示出被测物体的温度。3）全辐射温度计：将被测体的所有波长的能量全部接收下来，而不需要变为单色光。因此，全辐射式温度计要求光敏元件对整个光谱的光都能较好的响应。一般选用热电堆或热释电器件。热释电器件近年来应用较多，它的响应速度快，有很宽的动态范围，对光谱辐射的响应几乎与波长无关，直到远红外波段灵敏度都相当均匀。21基于彩色三基色理论的测温技术使用辐射测温技术得到的温度准确性，很大程度上受到被测物体发射率的影响。实际测温中，往往要采用接触式温度测量技术测出被测物体的准确温度，再求出物体表面的发射率，故辐射测温技术的应用有很多不便之处。彩色三基色测温技术，通过测量物体在可见光波段内的辐射信息——颜色来反映被测物体的真实温度，且不必对被测物体的表面发射率作任何假定，无须进行温度标定，具有广泛的适应性。22彩色三基色测温原理对于具有连续辐射性质的物体，其发射率在仅有0.4μm宽的可见光波段内，可近似地看成一条直线。对于两组光谱成分不同的光，只要三种光敏细胞对它们的刺激感觉相同，则主观色彩感觉就相同。通过对物体三色系数的测量，运用最小二乘法求解，可计算出物体的温度和发射率的数值。23光纤测温技术1）功能型光纤温度传感器：由光纤本身感受被测物的温度变化，引起传输光的相应变化，据此确定被测目标物体的温度高低与位置。黑体辐射型：被测物体加热光纤，使其热点产生热辐射在端部收集，根据辐射的光谱成分，确定高温段的温度和位置。属于接触式测温，测温范围134~725℃。拉曼效应型：利用光纤材料内部分子相互作用调制光线的非线性散射，散射光的波长会在两个方向上变化，辐射强度之比为热力学温度的函数，测定热点温度；测量光波传输时间，确定位置。2）非功能型光纤温度传感器液晶光纤温度传感器利用液晶的“热色”效应，温度变化，液晶颜色变化，光的反射率也随之变化，测量光强变化可知相应温度。测温范围-50~250℃之间。荧光光纤温度传感器荧光强度型：利用荧光材料的荧光强度随温度而变化的特性，测温范围-50~200℃之间。荧光余辉型：利用荧光强度的衰变速度随温度而变化的特性，测温范围-50~250℃之间。24光纤测温技术的应用对采用普通测温仪表可能造成较大测量误差，甚至无法正常工作的强电磁场范围内的目标物体进行温度测量，如金属高频熔炼、橡胶硫化的温度等。高压电器的温度测量，如高压变压器绕组热点、发电机、高压开关的温度测量。易燃易爆物的生产过程与设备的温度测量，光纤传感器本质安全，不需要采用隔爆措施。连续测温，如钢水和铁液在连轧和连铸过程中的连续测温。第五章1压力是垂直地作用在单位面积上的力，即物理学中常称得压强2压力的表示方法（1）绝对压力被测介质作用于物体表面上的全部压力称为绝对压力，用符号pi表示。（2）大气压力由地球表面空气质量所形成的压力，称为大气压力，它随地理纬度、海拔高度及气象条件而变化，用符号p0表示。（3）表压力绝对压力与当地大气压之差称为表压力，用符号pg表示，pg=pi-p0。通常压力测量仪表总是处于大气之中，其测得的压力值均是表压力。（4）真空度（负压）当绝对压力小于大气压力时，表压力为负值（负压力），其绝对值称为真空度，用符号pV表示，pV=|pg|。（5）差压（压差）任意两个压力p1、p2之差称为差压（Δp），Δp=p1-p2。3压力检测的基本方法（1）重力平衡方法：这种方法利用一定高度的工作液体产生的重力或砝码的重量与被测压力相平衡的原理，将被测压力转换为液柱高度或平衡砝码的重量来测量。例如液柱式压力计和活塞式压力计。（2）弹性力平衡方法：利用弹性元件受压力作用发生弹性变形而产生的弹性力与被测压力相平衡的原理，将压力转换成位移，通过测量弹性元件位移变形的大小测出被测压力。此类压力计有多种类型，可以测量压力、负压、绝对压力和压差，应用最为广泛。（3）机械力平衡方法：这种方法是将被测压力经变换元件转换成一个集中力，用外力与之平衡，通过测量平衡时的外力测得被测压力。力平衡式仪表可以达到较高精度，但是结构复杂。（4）物性测量方法：利用敏感元件在压力的作用下，其某些物理特性发生与压力成确定关系变化的原理，将被测压力直接转换为各种电量来测量。如应变式、压电式、电容式压力传感器等。4常用压力检测仪表：液柱式压力计、弹性压力计、力平衡式压力计、压力传感器5压力仪表的选择压力仪表的选择应本着经济合理的原则综合考虑仪表类型、测量范围和精度等方面。仪表类型应根据被测介质情况、现场环境及生产过程对仪表的要求，如信号是否需要远传、控制、记录或报警等，结合各类压力仪表的特点选择。仪表的量程要根据被测压力的大小及其在测量过程中变化的情况来选取。在被测压力较稳定的情况下，其最高压力值不应超过仪表量程的2/3；若被测压力波动较大，其最高压力值应低于仪表量程的1/2；为了保证实际测量的精度，被测压力的最小值不应低于仪表量程的1/3。仪表的精度应根据工艺生产的要求在规定的精度等级中选择确定。所选精度等级应小于或至少等于工艺要求的仪表允许最大引用误差。6压力仪表的安装（1）取压管口应与工质流速方向垂直，与设备内壁平齐，不应有凸出物和毛刺。测点要选择在其前后有足够长的直管段的地方，以保证所测的是介质的静压力。（2）防止仪表传感器与高温或有害的被测介质直接接触。（3）取压口位置的确定。测气体，一般位于管道上部；测蒸气，应位于管道的两侧偏上，可以保持管道内有稳定的冷凝液，同时防止管道底部的固体介质进入管道和仪表；测液体，位于管道下部，可以让液体内析出的少量气体顺利返回，而不进入测量管和仪表。（4）取压口与压力表之间应加装隔离阀，以备检修压力表。（5）水平敷设的压力信号导管应有3%的坡度，以便排除导管内积水。信号导管的长度一般不超过50m，一般内径为6~10mm，可以减少测量滞后。7压力检测仪表的校准（1）静态校准校准方法通常有两种：一种是将被校表与标准表的示值在相同条件下进行比较；另一种是将被校表的示值与标准压力比较。无论是压力表还是压力传感器、变送器，均可采用上述两种方法。一般在被校表的测量范围内，均匀地选择至少5个以上的校验点，其中应包括起始点和终点。标准仪表的选择原则是：标准表的允许绝对误差应小于被校表的允许绝对误差的1/3～1/5，这样可忽略标准表的误差，将其示值作为真实压力。采用此种校验方法比较方便，所以实际校验中应用较多。将被校表示值与标准压力比较的方法主要用于校验0.2级以上的精密压力表，亦可用于校验各种工业用压力表。动态校准稳态周期性校准、非稳态校准第六章1在工业生产环境中，可燃性气体或有毒气体引起的工业事故主要有：由可燃性气体引起的燃烧、爆炸事故；由有毒气体引起的急性或慢性中毒事故；由于缺氧引起的缺氧窒息事故；2可燃性气体和有毒气体的性质（1）可燃性气体LEL：可燃性气体或蒸汽与空气的混合物能使火焰蔓延或爆炸的可燃性气体或蒸汽的最低浓度，称为该气体或蒸汽的爆炸下限。UEL：能使火焰蔓延的最高浓度称为该气体或蒸汽的爆炸上限。（2）有毒气体在工业生产过程中进行有毒气体监测时，是以有毒气体浓度为检测对象，并以有毒气体的最高允许浓度为标准确定监测与报警指标的。最高允许浓度是指人员工作地点空气中的有害物质在长期分次有代表性的采样测定中均不应超过的浓度值，以确保现场工作人员在经常性的生产劳动中不致发生急性和慢性职业危害有毒气体的浓度有毒气体的浓度单位一般采用ppm值或mg/m3来表示。ppm值是指一百万份气体总体积中，该气体所占的体积分数。mg/m3是气体浓度的绝对表示法，是指1立方米气体中含该种气体的毫克数3气体检测报警仪表的分类（1）按功能分类：有气体检测仪表、气体报警仪表和气体检测报警仪表三种类型；（2）按检测对象分类：有可燃性气体检测报警仪表、有毒气体检测报警仪表和氧气检测报警仪表三类；（3）按检测原理分类：一般可燃气体检测有催化燃烧型、半导体型、热导型和红外线吸收型等；有毒气体检测有电化学型、半导体型；氧气检测有电化学型等；（4）按使用方式分类：气体测量仪表一般分为携带式和固定式两种类型；（5）按使用场所分类：根据工业生产环境，尤其是石油化工场所防爆安全的要求，气体测量仪表有常规型和防爆型之分。4气体传感器必须满足的条件（1）能够检测爆炸气体的允许浓度、有害气体的允许浓度和其他基准设定浓度，并能及时给出报警、显示和控制信号；（2）对被测气体以外的共存气体或物质不敏感；（3）性能好，稳定性好；（4）响应迅速，重复性好；（5）维护方便，价格便宜等。第七章物位检测1物位指存放在容器或工业设备中物质的高度或位置，包括液位、界位及料位。2物位测量的目的（1）确定容器或贮罐中原料、半成品或成品的数量；（2）借助物位来反映连续生产过程正常与否，以便可靠控制生产。3常用物位传感器玻璃液位计、差压式液计、浮力式液计、电容式液计、超声波物位计、（1）玻璃管液位计根据连通管原理，用玻璃管垂直安装在与容器相通的两根金属管上，以显示液体与容器内的高度一样。一般工作压力不大于1.6MPa、温度不高于400℃。双色水位计，辅以光学系统，利用光从空气进入蒸汽或水产生不同的折射，使汽水分界面显示成红、绿两色的分界面。（2）玻璃板液位计玻璃板式液位计的工作压力和温度都大于玻璃管液位计，压力可达5MPa，温度可达400℃，最大规格1700mm。液位计上、下端安装法兰与容器相连构成连通器，可直接观察到容器内液位的实际高度。在液位计上下阀门内装有安全钢珠，当玻璃板因故损坏时，钢珠在容器内压力作用下自动密封，防止容器液体继续外流。差压式液位计用钢管将差压计正压端接至被测液体底部，负压端接至气相，由两者的差压变化可反映出液位高度变化。超声波物位计在容器底部或顶部安装超声波发射器和接收器，发射出的超声波在相界面被反射，并由接收器接收，测出超声波从发射到接收的时间差，便可测出液位高低。超声波物位测量的优点（1）与介质不接触，无可动部件，电子元件只以声频振动，振幅小，仪器寿命长；（2）超声波传播速度比较稳定，光线、介质粘度、湿度、介电常数、电导率、热导率等对检测几乎无影响，因此适用于有毒、腐蚀性或高粘度等特殊场合的液位测量；（3）不仅可进行连续测量和定点测量，还能方便地遥测或遥控信号；（4）能测量高速运动或倾斜晃动的液体的液位，如置于汽车、飞机、轮船的容器中液位。第八章流量检测1流量是指单位时间内流过管道某截面流体的体积或质量，前者称为体积流量，后者称为质量流量2流体计量表或流量计，常见的有差压式、容积式、速度式、质量式流量计3流量计选型原则1）流量测量的安全可靠，首先是测量方式可靠，在正常生产或故障情况下都不致影响生产系统的安全。2）在保证仪表安全运行的基础上，力求提高仪表的准确性和节能性。3）正确地选择仪表的规格第九章安全控制概述2安全控制技术的发展趋势监控网络集成化将被监控对象按功能划分为若干系统，每个系统分别监控，所有监控系统都与中心控制计算机连接，形成监控网络，从而实现对生产系统全方位的安全监控。预测型监控控制计算机根据检测结果，按照一定的预测模型进行计算，根据计算结果发出控制指令。3工业过程安全控制的方法（1）过程控制在现代化生产中，一些重要的工艺参数大都由变送器、工业仪表、计算机来测量和调节，以保证生产过程及产品质量的稳定。（2）应急控制对工业灾害、危险源的可控性进行分析，选出一个或几个能将工业灾害、危险源从事故临界状态复原到相对安全状态的控制因素，以避免事故发生或将事故的伤害、损失降至最小程度。（3）综合安全控制系统从安全科学的整体观点出发，综合过程控制、安全状态信息检测、实时仿真、应急控制、自诊断、专家决策等各项功能在内的监控系统。这种系统既能对生产工艺进行控制，又能在出现异常情况时及时给出预警信息，紧急情况下自动采取措施，避免事故的发生或将事故危害、损失降到最低程度。4安全控制系统分类人工控制与自动控制5自动控制系统的组成由被控制对象、传感器（或变送器）、控制器和执行器等基本部件组成第十章开关信号的获取1开关量变送器的工作过程如下：当被测物理量在某一范围内变化时，变送器输出一种状态的信息；当被测物理量达到某一值并继续变化时，变送器输出另一种状态的信息。2开关量变送器输出状态的转换方式有两种：低值触点——被测物理量较小时触点闭合，被测量升高后触点断开；高值触点——被测物理量较小时触点断开，被测量升高后触点闭合。3变送器的死区是指变送器动作值和恢复值之间的差值。4开关量变送器的性能要求稳定性：变送器的动作值和复位值在长期工作中均能保持在原来的整定值上。可靠性：在生产长期运行过程中应处于待机状态，一旦被测参数达到动作值，必须保证准确动作。敏捷性：变送器两种状态转换的过程应尽可能的短，而且在转换过程中没有波动。5微动开关（MicroSwitch）是一种施压触动的快速开关，又叫灵敏开关工作原理：外机械力通过传动元件（如按钮、按销、杠杆、滚轮等）将力作用于动作簧片上，并将能量积聚到临界点后，产生瞬时动作，使动作簧片末端的动触点（常开触头）与定触点（常闭触头）快速接通或断开。当传动元件上的作用力移去后，动作簧片产生反向动作力。当传动元件反向行程达到簧片的动作临界点后，瞬时完成反向动作。微动开关的触点间距很小，具有动作行程短、按动力小、通断迅速的特点。6压力开关工作原理：当被测压力超过额定值时，弹性元件的自由端产生位移，直接或经过比较后推动开关元件，改变开关元件的通断状态，达到控制被测压力的目的。7金属膨胀式温度开关的工作原理：不同金属随着温度变化的膨胀系数不一样，双金属片由上层的黄铜或铝和下层的铟钢组成，前者的膨胀系数是后者的几十倍。在正常温度下铜片与弹簧片的触点A与B的触点是接通触的，整个电路处在接通状态。温度升高时，主动层膨胀的比被动层多，双金属片向下弯曲，温度升高到一定程度时，电路断开。冷却到一定程度双金属片复原，电路接通8气体膨胀式温度开关的工作原理：在封闭的温包中装有气液共存的饱和蒸汽，通过毛细管，温包和膜盒相连。当温度升高时，温包内的饱和蒸汽受热膨胀，压力增大，通过毛细管传压，使得膜盒胀大，从而推动杠杆克服弹簧的拉力逆时针转动，当温度达到一定程度时，触点闭合。当温度降低时，饱和气体收缩，压力降低，触点断开。9浮子式液位开关工作原理：浮球受液体浮力而随液位上升或下降，在杠杆作用下臂端随之摆动，从而驱动接线盒内的微动开关开通或关闭的信号1/电极式液位开关工作原理：液位开关安装在容器顶部