安全檢測技術(shù)復(fù)習(xí)

緒論安全檢測的工作對象：勞動者作業(yè)場所有毒有害物質(zhì)和物理危害因素的檢測。安全監(jiān)控的工作對象：對生產(chǎn)設(shè)備和設(shè)施的安全狀態(tài)和安全水平進(jìn)行監(jiān)督檢測。狹義的安全檢測，側(cè)重于測量，是對生產(chǎn)過程中某些與不安全、不衛(wèi)生因素有關(guān)的量連續(xù)或斷續(xù)監(jiān)視測量，有時還要取得反饋信息，用以對生產(chǎn)過程進(jìn)行檢查、監(jiān)督、保護(hù)、調(diào)整、預(yù)測，或者積累數(shù)據(jù)，尋求規(guī)律。廣義的安全檢測，是把安全檢測與安全監(jiān)控統(tǒng)稱為安全監(jiān)測，認(rèn)為安全檢測是指借助于儀器、傳感器、探測設(shè)備迅速而準(zhǔn)確地了解生產(chǎn)系統(tǒng)與作業(yè)環(huán)境中危險因素與有毒因素的類型，危害程度、范圍及動態(tài)變化的一種手段。安全監(jiān)測的目的:是為職業(yè)健康安全狀態(tài)進(jìn)行評價，為安全技術(shù)及設(shè)施進(jìn)行監(jiān)督、為安全技術(shù)措施的效果進(jìn)行評價等提供可靠而準(zhǔn)確的信息，打倒改善勞動作業(yè)條件，改進(jìn)生產(chǎn)工藝過程，控制系統(tǒng)或設(shè)備的事故發(fā)生。狀態(tài)信息：對安全生產(chǎn)和人員身心健康有直接或間接危害的各種因素。常見的不安全因素有哪些？粉塵危害因素：濃度、粒徑分布；全塵或呼吸性粉塵；每層、石棉塵、巖層、瀝青煙塵等?；瘜W(xué)危害因素：可燃?xì)怏w、有毒有害氣體在空氣中的濃度和氧含量。物理危害因素：噪聲與振動、輻射(紫外線、紅外線、射頻、微波、激光、同位素）、靜電、電磁場、照度等；機(jī)械傷害因素：人體部位誤入機(jī)械動作區(qū)域或運(yùn)動機(jī)械偏離規(guī)定的軌跡；電器傷害因素：觸電、電灼傷；氣候條件：氣溫、氣壓、濕度、風(fēng)速等幾個概念擔(dān)負(fù)信息轉(zhuǎn)化任務(wù)的器件稱為傳感器或檢測器。由傳感器或檢測器及信號處理、顯示單元便組成了“安全檢測儀器”由傳感器或檢測器及信號處理、顯示單元集于一體固定安裝于現(xiàn)場，對安全狀態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時檢測，稱為“安全檢測儀器”。將傳感器或檢測器固定于安裝現(xiàn)場，而信號處理、顯示、報警等單元安裝在遠(yuǎn)離現(xiàn)場的控制室內(nèi)，則稱為“安全監(jiān)測系統(tǒng)”將監(jiān)測系統(tǒng)與控制系統(tǒng)結(jié)合起來，把監(jiān)測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成控制信號，則成為監(jiān)控系統(tǒng)化學(xué)檢測：利用檢測對象的化學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，通過一定的儀器與方法，對檢測對象進(jìn)行定性或定量分析的一種檢測方法。主要用于有毒有害物質(zhì)的檢測，例如有毒有害氣體、水質(zhì)和各種固、液體毒物的測定。物理檢測：利用檢測對象的物理量來分析對象，如：噪聲、電磁波、放射性、水質(zhì)物理參數(shù)等過程控制：在一體化生產(chǎn)中，一些重要的工藝參數(shù)大都由變送器、工業(yè)儀表乃至計算機(jī)來測量和調(diào)節(jié)，以保證生產(chǎn)過程及產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定應(yīng)急控制：是一種具有安全防范性質(zhì)的控制技術(shù)，在對危險源的可控制性進(jìn)行分析后，選出一個或幾個能將危險源從事故臨界狀態(tài)拉回到相對安全狀態(tài)，以避免事故發(fā)生或?qū)⑹鹿实膫蛽p失降至最小程度。監(jiān)測和控制功能合二為一成為監(jiān)控，將安全監(jiān)測與應(yīng)急控制結(jié)合的儀器儀表或系統(tǒng)，稱為安全監(jiān)測儀器或安全監(jiān)控系統(tǒng)

報警和預(yù)警的概念及其不同：預(yù)警：系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)測危險源的“安全狀態(tài)信息”并自動輸入數(shù)據(jù)處理單元，根據(jù)其變化趨勢和描述安全狀態(tài)的數(shù)學(xué)模型或決策模式得到危險的動態(tài)數(shù)據(jù)，不斷給出危險源向事故臨界狀態(tài)轉(zhuǎn)化的瞬態(tài)過程預(yù)警的特點(diǎn)：有預(yù)測模型和決策模式，亦即描述危險源從相對狀態(tài)向事故臨界狀態(tài)的條件及其相互間的關(guān)系表達(dá)式，由數(shù)據(jù)處理單元給出預(yù)測結(jié)果，必要時還可直接操作應(yīng)急控制系統(tǒng)。報警：指危險源安全狀態(tài)信息中的某個和幾個觀測值，分別達(dá)到各自的閾值時而發(fā)出聲、光等信號而引起注意的功能報警的特點(diǎn)：達(dá)到閾值之前或者之后的變化通常是未知的，即使有的檢測報警系統(tǒng)具有記錄檢測值的功能，或者設(shè)定兩個以上的閾值，試圖判別觀測值的趨勢，但此觀測值都是相互獨(dú)立的，難以描述危險源狀態(tài)轉(zhuǎn)化全過程，而預(yù)警在一定程度上是對危險源狀態(tài)的轉(zhuǎn)化過程實(shí)現(xiàn)在線仿真。本質(zhì)區(qū)別：在于有無預(yù)測或決策模式監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展主要表現(xiàn)哪些方面？監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)集成化，它是將被監(jiān)控對象按功能劃分為若干系統(tǒng)，每個系統(tǒng)由相應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)行監(jiān)控，所有監(jiān)控系統(tǒng)都與中心控制計算機(jī)相連接，形成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)行全方位的安全監(jiān)控；預(yù)測型監(jiān)控：即控制計算機(jī)根據(jù)檢測結(jié)果，按照一定的預(yù)測模型進(jìn)行預(yù)測計算，根據(jù)計算結(jié)果發(fā)出控制指令。這種監(jiān)控技術(shù)對安全具有重要的意義。

現(xiàn)代測試系統(tǒng)三類：基本型、標(biāo)準(zhǔn)接口型與閉環(huán)控制型測量系統(tǒng)的動態(tài)性用數(shù)學(xué)模型描述，有三種形式：時域中的微分方程、復(fù)頻域中的傳遞函數(shù)、頻率域中的頻率特性。測定系統(tǒng)動態(tài)特性的表述也相應(yīng)兩種形式：第一種是頻率特性，系統(tǒng)在正弦信號激勵下，穩(wěn)態(tài)輸出時的幅值——頻率和相位頻率的關(guān)系；第二種是階躍相應(yīng)特性，即系統(tǒng)對階躍輸入的響應(yīng)特性，多用于溫度、壓力等非電量作為輸入量的系統(tǒng)，因?yàn)楂@取隨時間作階躍規(guī)律變化的非電量信號比作正弦的非電量要容易得多。

第二章

測試系統(tǒng)

非線性度：指的是在靜態(tài)測量中，輸出和輸入之間是否保持常值比例關(guān)系的一種量度。通常可用實(shí)驗(yàn)的方法求出裝置的輸入與輸出間的關(guān)系曲線稱為“定度曲線”。定度曲線偏離其擬合直線的程度就是非線性度。非線性度規(guī)定為：定度曲線與其擬合之間的最大偏差B與裝置的輸出范圍A的比值，即：非線性度=B/A*100%

兩曲線最大的差值成為回差，導(dǎo)致同一大小的輸入信號得到不同的輸出信號的現(xiàn)象。產(chǎn)生滯后誤差的原因，由于儀器內(nèi)部存在各種摩擦、間隙、死區(qū)等，存在著磁性材料和彈性材料的滯后特性。

在測試工作中，常會遇到如右圖所示的現(xiàn)象，即當(dāng)輸入x逐漸增大時，相應(yīng)的輸出y也相應(yīng)增加，曲線按一定規(guī)律上升；當(dāng)輸入x加到某值后又逐漸減小時，相應(yīng)輸出y也相應(yīng)減小，但曲線不能按原規(guī)律返回，這種輸出滯后于輸入的現(xiàn)象稱為滯后現(xiàn)象，所產(chǎn)生的誤差稱為回程誤差或滯后誤差。重復(fù)精度：是在等精度測量條件下，裝置給出相同顯示值的能力，又稱為示值的分散性，是表征裝置隨機(jī)誤差大小的指標(biāo)。準(zhǔn)確度：不考慮隨機(jī)誤差時，被測量值的示值與真值之差。通常用于表征裝置系統(tǒng)誤差的大小。精確度兩種表示方法：1.精度=準(zhǔn)確度+重復(fù)精度2.定義為被測量值與其真值之差即誤差，由于真值無法得到，通常以更高一級精度儀器的測量值作為約定真值，示值誤差：儀器示值-約定真值。引用誤差=（最大市值誤差/一起的測量范圍）*100%。

分辨力：表征裝置可能檢測到的被測量的最小增量，可用裝置測量下限的具體數(shù)值表示，也可以用測量下限對測量上限的比值來表示漂移：一段時間內(nèi)，輸入信號內(nèi)，輸入信號保持不變的情況下，輸出量的變化量。常以每小時的變化量表示。其通常是由于裝置內(nèi)部元件的發(fā)熱或環(huán)境溫度的變化而引起的，故又稱為溫漂。若保持輸入為零時進(jìn)行觀察和量度，故又叫做零點(diǎn)漂移或零漂。信噪比：其定義為信號功率與噪聲功率之比，或信號電壓與噪聲電壓之比，一般用分貝表示。SNR=10㏒(Ns/Nn)=20㏒(Vs/Vn)

測量誤差主要來自兩個方面的原因（1）在測量過程中產(chǎn)生的誤差（2）在處理測量數(shù)據(jù)時產(chǎn)生的誤差隨機(jī)誤差所遵循的統(tǒng)計特征（1）對稱性絕對值相等的正、負(fù)誤差出現(xiàn)的概率相同。即當(dāng)測量次數(shù)n相當(dāng)大時，絕對相等符合相反的隨機(jī)誤差出現(xiàn)的機(jī)會相同。（2）有界性絕對值很大的誤差出現(xiàn)的概率為零。即在一定的條件下，隨機(jī)誤差的絕對值不會超過某一界限。（3）單峰性絕對值小的誤差出現(xiàn)的概率大于絕對值大的誤差出現(xiàn)的概率。絕對值小的誤差較絕對值達(dá)的誤差出現(xiàn)的次數(shù)多。（4）隨著測量次數(shù)N的增加，隨機(jī)誤差代數(shù)和趨于零。第三章

測量誤差分析與數(shù)據(jù)處理

誤差的分類：1、按誤差的表達(dá)式劃分——絕對誤差與相對誤差（1）絕對誤差測量誤差絕對值的大小，表明了測試的精確度。誤差的絕對值越大，則測試的精度越低；絕對值越小，精度越高。因此，在測試過程中如何設(shè)法盡量使誤差減至最小，是提高測試精確度主要考慮的問題。（2）相對誤差，相對誤差是絕對測量誤差與被測量真值的比值對測試裝置的相對誤差常用示值范圍（即滿刻度值）的比值來表示。如某電感式測微儀，具有四檔，其示值范圍分別為：±100um，±30um，±10um，±3um，如果其示值的絕對誤差響應(yīng)為±2um，±0.6um，±0.2um，±0.06um，則其相對示值誤差均為2%2、按誤差出現(xiàn)的規(guī)律劃分——系統(tǒng)誤差、漸變誤差、隨機(jī)誤差與粗大誤差（1）系統(tǒng)誤差：系統(tǒng)誤差是測量系統(tǒng)本身固有的。是由構(gòu)造因素所決定的。（2）漸變誤差：隨著時間按緩慢變化的測試誤差成為漸變誤差。由于存在漸變誤差，故必須對各種儀器及傳感器作定期的鑒定和校正（3）隨機(jī)誤差：在一定的測試條件下，對某一參數(shù)進(jìn)行多次重復(fù)測量時，所得各次測量值的誤差沒有確定的規(guī)律，其符號和數(shù)值大小均不定，這種誤差成為隨機(jī)誤差，又稱偶然誤差。（4）粗大誤差：又稱過失誤差或反常誤差，它是由于某種過失引起的明顯與實(shí)際不符的誤差。

3、按使用條件劃分——基本誤差與附加誤差（1）基本誤差儀器或傳感器在標(biāo)準(zhǔn)條件下使用時嗦具有的誤差成為基本誤差，它后于系統(tǒng)誤差。其標(biāo)準(zhǔn)條件由國家標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定，稱為標(biāo)準(zhǔn)條件（例如：溫度為20℃±0.5℃，電源電壓為220V±50%，相對濕度小于80%等）（2）附加誤差當(dāng)使用條件偏離標(biāo)準(zhǔn)條件時，儀器或傳感器必然在基本誤差的基礎(chǔ)上增加新的系統(tǒng)誤差，稱為附加誤差。

4、按被測量速度劃分——靜態(tài)誤差與動態(tài)誤差（1）靜態(tài)誤差當(dāng)被測量穩(wěn)定且不隨時間變化時的測試誤差稱為靜態(tài)誤差（2）動態(tài)誤差在被測量隨時間而變化的過程中所產(chǎn)生的附加誤差稱為動態(tài)誤差。

幾種消除系統(tǒng)誤差的典型方法：1、置換法（代替法）2、零示法3、抵消法4、補(bǔ)償法5、交換法（對置法）6、對稱觀察法7、半周期觀察法可疑數(shù)據(jù)的處理方法1、進(jìn)行補(bǔ)充測量處理：在測量過程中由于疏忽和失誤，在測量儀器的操作、讀值、記錄和計算緩解造成差錯，而造成疏失誤差。這樣在測量過程中發(fā)現(xiàn)異常測得值，應(yīng)及時進(jìn)行補(bǔ)充測量。根據(jù)補(bǔ)充測量的結(jié)果能夠判定是疏失誤差造成的可疑值時，則可把可疑值及時剔除。2、利用校核性測量處理：對于在測量過程中因疏失原因造成的疏失誤差或因順變系差（如電源電壓的波動、機(jī)械性的沖擊或振動）造成的疏失誤差，很容易用補(bǔ)充測量法確認(rèn)疏失誤差的存在（也可能在進(jìn)行補(bǔ)充測量時干擾已消除）3、對粗大誤差的處理：在測量過程中雖然經(jīng)過補(bǔ)充測量和校核測量，仍然找不到判定可疑值的依據(jù)時，，也就是在現(xiàn)有的測量條件下找不出確切的原因時，則對異常測量值（比一般數(shù)據(jù)偏大或偏?。┎荒茌p易剔除。在這種情況下，就認(rèn)為是粗大誤差對測得值影響的結(jié)果測量數(shù)據(jù)處理采用的方法有表格法、圖示法和經(jīng)驗(yàn)公式法

安全檢測質(zhì)量控制應(yīng)包括三方面的內(nèi)容：1、采樣質(zhì)量控制2、實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制3、質(zhì)量管理程序控制采樣質(zhì)量控制包括采樣點(diǎn)、采樣方法、采樣時機(jī)的選擇及樣品保存與處理方法的質(zhì)量控制實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制包括實(shí)驗(yàn)室內(nèi)質(zhì)量控制和實(shí)驗(yàn)室間質(zhì)量控制

按照信號特征量是否隨時間變化，分為靜態(tài)信號和動態(tài)信號。按照信號是否連續(xù)變化，分為連續(xù)信號和離散信號，通常又把這兩種信號分別稱為模擬信號和數(shù)字信號。按照信號是否能夠用一個確定性函數(shù)表示，分為確定性信號和隨機(jī)信號。

什么是動態(tài)信號？什么是靜態(tài)信號？把在一定測量精度和一定測量期間內(nèi)，不隨時間變化的信號稱為靜態(tài)信號，而把隨時間變化的信號稱為動態(tài)信號。也可把靜態(tài)信號當(dāng)做動態(tài)信號的一個特殊情況。

根據(jù)隨即過程的統(tǒng)計特征是否隨時間變化，可把隨即過程分為平穩(wěn)過程和非平穩(wěn)過程兩類。平穩(wěn)過程又可分為各態(tài)歷經(jīng)隨即過程和非各態(tài)歷經(jīng)隨即過程。

第四章

測試信號分析基礎(chǔ)

傳感器的分類：1、按工作機(jī)理的不同，可分為結(jié)構(gòu)型、物性型和復(fù)合型2、按被測量分類，可分為物理量傳感器、化學(xué)量傳感器和生物量傳感器3、按能量關(guān)系分類，可分為有源傳感器和無源傳感器傳感器的動態(tài)特性是傳感器在測量中非常重要的問題，它是傳感器對輸入激勵的輸出響應(yīng)特性。一個動態(tài)特性好的傳感器，隨時間變化的輸出曲線能同時再現(xiàn)輸入隨時間變化的曲線，即輸出—輸入具有相同類型的時間函數(shù)傳感器動態(tài)模型通常采用微分方程和傳遞函數(shù)等來描述。第五章

傳感器

1、靜態(tài)特性（1）線性度：所謂傳感器的線性度，就是其輸出量與輸入量之間的實(shí)際關(guān)系曲線偏離直線的程度。又成為非線性誤差，可表示為：E=±Δmax/YFS×100%（2）靈敏度：傳感器的靈敏度，是其在穩(wěn)態(tài)下輸出增量與被測輸入增量之比。常用Sn來表示，即Sn=Δy/Δx傳感器的基本特性：

（3）重復(fù)性：表示傳感器在輸入量按同一方向作全量程多次測試時，所得特性曲線不一致性的程度。多次按相同輸入條件測試的輸出特性曲線越重合，其重復(fù)性越好，誤差也越小。傳感器輸出特性的不重復(fù)性，主要由傳感器機(jī)械部分的磨損、間隙、松動、不見的內(nèi)摩擦、積塵以及輔助電路老化的漂移等原因產(chǎn)生。（4）遲滯現(xiàn)象：遲滯特性表明傳感器在正向形成和反輸入特性曲線不重合的程度Eh=/yi-yd/（5）分辨率：傳感器的分辨率是在規(guī)定測量范圍內(nèi)嗦能檢測輸入量的最小變化量ΔXmin。有時也用該值相對滿量程輸入值的百分?jǐn)?shù)來表示（6）穩(wěn)定性：有短期穩(wěn)定性和長期穩(wěn)定性之分。對于傳感器常用長期穩(wěn)定性描述其穩(wěn)定性。所謂傳感器的穩(wěn)定性是指在室溫條件下，經(jīng)過相當(dāng)長的時間間隔，如一天、一月或一年，傳感器的輸出與起始標(biāo)定時的輸出之間的差異。因此，通常又用其不穩(wěn)定度來表征傳感器輸出的穩(wěn)定程度。（7）漂移：傳感器的漂移是指在外界的干擾下，輸出量發(fā)生于輸入量無關(guān)的、不需要的變化。漂移包括零點(diǎn)漂移和靈敏度漂移等、零點(diǎn)漂移或靈敏度漂移又可分為時間漂移和溫度漂移。時間漂移是指在規(guī)定的條件下，零點(diǎn)或靈敏度隨時間的緩慢變化。溫度漂移為環(huán)境溫度變化而引起的零點(diǎn)或靈敏度的漂移。壓阻式傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)有哪些？1、靈敏度非常高，有時傳感器的輸出不需放大可直接用于測量；2、分辨力高，例如測量壓力時可測出10-20Pa的微壓3、測量元件的有效面積可做的很小，故頻率響應(yīng)高。4、可測量低頻加速度與直線加速度。壓阻式傳感器的最大缺點(diǎn)是溫度誤差較大，故需溫度補(bǔ)償或者在恒溫條件下使用。電容式傳感器具有三中基本類型，即變極距（或稱變間隙）（＆）型，變面積（S）型和變介電常數(shù)（E）型。電容式傳感器具有零件小、結(jié)果簡單、動態(tài)響應(yīng)快、易實(shí)現(xiàn)非接觸測量等一些突出的優(yōu)點(diǎn)。電感式傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)有哪些？優(yōu)點(diǎn)：結(jié)果簡單可靠、輸出功率打、輸出阻抗小、抗干擾能力強(qiáng)、對工作環(huán)境要求不高、分辨力較高、示值誤差一般為示值范圍的0.1%—0.5%、穩(wěn)定性好缺點(diǎn)：頻率響應(yīng)低，不宜用于快速動態(tài)測量。1、結(jié)構(gòu)安全性是結(jié)構(gòu)防止破壞倒塌的能力，是結(jié)構(gòu)工程最重要的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)工程的安全性主要決定于結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工水準(zhǔn)，也與結(jié)構(gòu)的正確使用（維護(hù)，檢測）有關(guān)，而這些又與土建工程法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（規(guī)范，規(guī)程，條例等）的合理設(shè)置及運(yùn)用相關(guān)聯(lián)。2、我國土建結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工規(guī)范，重點(diǎn)放在各種載荷作用下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求，而對環(huán)境因素作用，（如干濕，凍融等大氣侵蝕。。。）下的耐久性