《安全检测技术复习》word版.doc

第一章绪论安全检测的对象：对劳作者作业场所有毒有害物质和物理危害因素的检测安全监控的对象：对生产设备和设施的安全状态和安全水平进行监督检测狭义安全检测：侧重于测量，是对生产过程中某些与不安全、不卫生因素有关的量连续或断续监视测量，有时还要取得反馈信息，用以对生产过程进行检查、监督、保护、调整、预测或者积累数据，寻求规律。广义安全检测：把安全检测与安全监控统称为安全检测，认为安全检测是借助于仪器、传感器、探测设备迅速而准确地了解生产系统与作业环境中危险因素与有毒因素的类型、危害程度、范围和动态变化的一种手段。安全检测目的：为职业健康安全状态进行评价、为安全技术措施的效果进行评价等提供可靠而准确的信息，达到改善劳动作业条件，改进生产工艺过程，控制系统或设备的事故发生。状态信息：对安全生产和人员身心健康有直接或间接危害的各种因素。常见不安全因素：1.粉尘危害因素：浓度、粒径分布；全尘或呼吸性粉尘；煤尘、石棉尘、纤维尘、岩尘和沥青烟尘等；2.化学危害因素：可燃气体、有毒有害气体在空气中的浓度和氧含量；3.物理危害：噪声与振动、辐射、静电、电磁场和照度等；4.机械危害因素：人体部位误入机械动作区域或运动机械偏离规定的轨迹；5.电器危害因素：触电、电灼伤；6.气候条件。几个概念担负信息转化任务的器件称为传感器或检测器。由传感器或检测器及信号处理、显示单元便组成了“安全检测仪器”由传感器或检测器及信号处理、显示单元集于一体固定安装于现场，对安全状态信息进行实时检测，称为“安全检测仪器”。将传感器或检测器固定于安装现场，而信号处理、显示、报警等单元安装在远离现场的控制室内，则称为“安全监测系统”将监测系统与控制系统结合起来，把监测数据转变成控制信号，则成为监控系统化学检测：利用检测对象的化学性质指标，通过一定的仪器与方法，对检测对象进行定性或定量分析的一种检测方法。主要用于有毒有害物质的检测，例如有毒有害气体、水质和各种固、液体毒物的测定。物理检测：利用检测对象的物理量来分析对象，如：噪声、电磁波、放射性、水质物理参数等过程控制：在一体化生产中，一些重要的工艺参数大都由变送器、工业仪表乃至计算机来测量和调节，以保证生产过程及产品质量的稳定应急控制：是一种具有安全防范性质的控制技术，在对危险源的可控制性进行分析后，选出一个或几个能将危险源从事故临界状态拉回到相对安全状态，以避免事故发生或将事故的伤害和损失降至最小程度。监测和控制功能合二为一成为监控，将安全监测与应急控制结合的仪器仪表或系统， 称为安全监测仪器或安全监控系统报警和预警的概念及其不同：预警：系统实时监测危险源的“安全状态信息”并自动输入数据处理单元，根据其变化趋势和描述安全状态的数学模型或决策模式得到危险的动态数据，不断给出危险源向事故临界状态转化的瞬态过程预警的特点：有预测模型和决策模式，亦即描述危险源从相对状态向事故临界状态的条件及其相互间的关系表达式，由数据处理单元给出预测结果，必要时还可直接操作应急控制系统。报警：指危险源安全状态信息中的某个和几个观测值，分别达到各自的阈值时而发出声、光等信号而引起注意的功能报警的特点：达到阈值之前或者之后的变化通常是未知的，即使有的检测报警系统具有记录检测值的功能，或者设定两个以上的阈值，试图判别观测值的趋势，但此观测值都是相互独立的，难以描述危险源状态转化全过程，而预警在一定程度上是对危险源状态的转化过程实现在线仿真。本质区别：在于有无预测或决策模式监控技术的发展主要表现哪些方面？监控网络集成化，它是将被监控对象按功能划分为若干系统，每个系统由相应的监控系统实行监控，所有监控系统都与中心控制计算机相连接，形成监控网络，从而实现对生产系统实行全方位的安全监控；预测型监控：即控制计算机根据检测结果，按照一定的预测模型进行预测计算，根据计算结果发出控制指令。这种监控技术对安全具有重要的意义。第二章 测试系统现代测试系统三类：基本型、标准接口型与闭环控制型测量系统的动态性用数学模型描述，有三种形式：时域中的微分方程、复频域中的传递函数、频率域中的频率特性。测定系统动态特性的表述也相应两种形式：频率特性，系统在正弦信号激励下，稳态输出时的幅值频率和相位频率的关系；阶跃相应特性，即系统对阶跃输入的响应特性，多用于温度、压力等非电量作为输入量的系统，因为获取随时间作阶跃规律变化的非电量信号比作正弦的非电量要容易得多。非线性度：指的是在静态测量中，输出和输入之间是否保持常值比例关系的一种量度。通常可用实验的方法求出装置的输入与输出间的关系曲线称为“定度曲线”。定度曲线偏离其拟合直线的程度就是非线性度。非线性度规定为：定度曲线与其拟合之间的最大偏差B与装置的输出范围A的比值，即：非线性度=B/A*100%在测试工作中，当输入值渐增时，相应的输出也增加，曲线按一定规律上升；当输入值达到某值后有逐渐减小，输出也相应减小，但曲线不能按原规律返回，这种输出滞后于输入的现象称为滞后现象，所产生误差称为回程误差或滞后误差。两曲线最大的差值成为回差，导致同一大小的输入信号得到不同的输出信号的现象。产生滞后误差的原因，由于仪器内部存在各种摩擦、间隙、死区等，存在着磁性材料和弹性材料的滞后特性。重复精度：是在等精度测量条件下，装置给出相同显示值的能力，又称为示值的分散性，是表征装置随机误差大小的指标。准确度：不考虑随机误差时，被测量值的示值与真值之差。通常用于表征装置系统误差的大小。精确度两种表示方法：1.精度=准确度+重复精度2.定义为被测量值与其真值之差即误差，由于真值无法得到，通常以更高一级精度仪器的测量值作为约定真值，示值误差：仪器示值-约定真值。引用误差=（最大市值误差/一起的测量范围）*100%。 分辨力：表征装置可能检测到的被测量的最小增量，可用装置测量下限的具体数值表示，也可以用测量下限对测量上限的比值来表示漂移：一段时间内，输入信号内，输入信号保持不变的情况下，输出量的变化量。常以每小时的变化量表示。其通常是由于装置内部元件的发热或环境温度的变化而引起的，故又称为温漂。若保持输入为零时进行观察和量度，故又叫做零点漂移或零漂。信噪比：其定义为信号功率与噪声功率之比，或信号电压与噪声电压之比，一般用分贝表示。SNR=10(Ns/Nn)=20(Vs/Vn)第三章 测量误差分析与数据处理测量误差主要来自两个方面的原因（1）在测量过程中产生的误差（2）在处理测量数据时产生的误差误差的分类：1、按误差的表达式划分绝对误差与相对误差（1）绝对误差测量误差绝对值的大小，表明了测试的精确度。误差的绝对值越大，则测试的精度越低；绝对值越小，精度越高。因此，在测试过程中如何设法尽量使误差减至最小，是提高测试精确度主要考虑的问题。（2）相对误差，相对误差是绝对测量误差与被测量真值的比值对测试装置的相对误差常用示值范围（即满刻度值）的比值来表示。如某电感式测微仪，具有四档，其示值范围分别为：100um，30um，10um，3um，如果其示值的绝对误差响应为2um，0.6um，0.2um，0.06um，则其相对示值误差均为2%2、按误差出现的规律划分系统误差、渐变误差、随机误差与粗大误差（1）系统误差：系统误差是测量系统本身固有的。是由构造因素所决定的。（2）渐变误差：随着时间按缓慢变化的测试误差成为渐变误差。由于存在渐变误差，故必须对各种仪器及传感器作定期的鉴定和校正（3）随机误差：在一定的测试条件下，对某一参数进行多次重复测量时，所得各次测量值的误差没有确定的规律，其符号和数值大小均不定，这种误差成为随机误差，又称偶然误差。（4）粗大误差：又称过失误差或反常误差，它是由于某种过失引起的明显与实际不符的误差。3、按使用条件划分基本误差与附加误差（1）基本误差仪器或传感器在标准条件下使用时嗦具有的误差成为基本误差，它后于系统误差。其标准条件由国家标准或企业标准明确规定，称为标准条件（例如：温度为200.5，电源电压为220V50%，相对湿度小于80%等）（2）附加误差当使用条件偏离标准条件时，仪器或传感器必然在基本误差的基础上增加新的系统误差，称为附加误差。4、按被测量速度划分静态误差与动态误差（1）静态误差当被测量稳定且不随时间变化时的测试误差称为静态误差（2）动态误差在被测量随时间而变化的过程中所产生的附加误差称为动态误差。随机误差嗦遵循的统计特征（1）对称性：绝对值相等的正、负误差出现的概率相同。即当测量次数n相当大时，绝对值相等符号相反的随机误差出现的机会相同（2）有界性：绝对值很大的误差出现的概率为零。即在一定的条件下，随机误差的绝对值不会超过某一界限。（3）单峰性：绝对值小的误差出现的概率大于绝对值大的误差出现的概率。绝对值小的误差较绝对值大的误差出现的次数多。（4）抵偿性：随着测量次数n的增加，随机误差代数和趋近零发现系统误差的方法：实验对比法，剩余误差观察法，剩余误差校核法几种消除系统误差的典型方法：1、置换法（代替法）2、零示法3、抵消法4、补偿法5、交换法（对置法）6、对称观察法7、半周期观察法可疑数据的处理方法1、进行补充测量处理：在测量过程中由于疏忽和失误，在测量仪器的操作、读值、记录和计算缓解造成差错，而造成疏失误差。这样在测量过程中发现异常测得值，应及时进行补充测量。根据补充测量的结果能够判定是疏失误差造成的可疑值时，则可把可疑值及时剔除。2、利用校核性测量处理：对于在测量过程中因疏失原因造成的疏失误差或因顺变系差（如电源电压的波动、机械性的冲击或振动）造成的疏失误差，很容易用补充测量法确认疏失误差的存在（也可能在进行补充测量时干扰已消除）3、对粗大误差的处理：在测量过程中虽然经过补充测量和校核测量，仍然找不到判定可疑值的依据时，也就是在现有的测量条件下找不出确切的原因时，则对异常测量值（比一般数据偏大或偏小）不能轻易剔除。在这种情况下，就认为是粗大误差对测得值影响的结果测量数据处理采用的方法有表格法、图示法和经验公式法安全检测质量控制应包括三方面的内容：1、采样质量控制2、实验室质量控制3、质量管理程序控制采样质量控制包括采样点、采样方法、采样时机的选择及样品保存与处理方法的质量控制实验室质量控制包括实验室内质量控制和实验室间质量控制第四章 测试信号分析基础按照信号特征量是否随时间变化，分为静态信号和动态信号。按照信号是否连续变化，分为连续信号和离散信号，通常又把这两种信号分别称为模拟信号和数字信号。按照信号是否能够用一个确定性函数表示，分为确定性信号和随机信号。什么是动态信号？什么是静态信号？把在一定测量精度和一定测量期间内，不随时间变化的信号称为静态信号，而把随时间变化的信号称为动态信号。也可把静态信号当做动态信号的一个特殊情况。根据随即过程的统计特征是否随时间变化，可把随即过程分为平稳过程和非平稳过程两类。平稳过程又可分为各态历经随即过程和非各态历经随即过程。第五章传感器传感器的分类：1、按工作机理的不同，可分为结构型、物性型和复合型2、按被测量分类，可分为物理量传感器、化学量传感器和生物量传感器3、按能量关系分类，可分为有源传感器和无源传感器传感器的动态特性是传感器在测量中非常重要的问题，它是传感器对输入激励的输出响应特性。一个动态特性好的传感器，随时间变化的输出曲线能同时再现输入随时间变化的曲线，即输出输入具有相同类型的时间函数传感器动态模型通常采用微分方程和传递函数等来描述。传感器的基本特性：1、静态特性（1）线性度：所谓传感器的线性度，就是其输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离直线的程度。又成为非线性误差，可表示为：E=max/YFS100%（2）灵敏度：传感器的灵敏度，是其在稳态下输出增量与被测输入增量之比。常用Sn来表示，即Sn=y/x（3）重复性：表示传感器在输入量按同一方向作全量程多次测试时，所得特性曲线不一致性的程度。多次按相同输入条件测试的输出特性曲线越重合，其重复性越好，误差也越小。传感器输出特性的不重复性，主要由传感器机械部分的磨损、间隙、松动、不见的内摩擦、积尘以及辅助电路老化的漂移等原因产生。（4）迟滞现象：迟滞特性表明传感器在正向形成和反输入特性曲线不重合的程度Eh=/yi-yd/（5）分辨率：传感器的分辨率是在规定测量范围内嗦能检测输入量的最小变化量Xmin。有时也用该值相对满量程输入值的百分数来表示（6）稳定性：有短期稳定性和长期稳定性之分。对于传感器常用长期稳定性描述其稳定性。所谓传感器的稳定性是指在室温条件下，经过相当长的时间间隔，如一天、一月或一年，传感器的输出与起始标定时的输出之间的差异。因此，通常又用其不稳定度来表征传感器输出的稳定程度。（7）漂移：传感器的漂移是指在外界的干扰下，输出量发生于输入量无关的、不需要的变化。漂移包括零点漂移和灵敏度漂移等、零点漂移或灵敏度漂移又可分为时间漂移和温度漂移。时间漂移是指在规定的条件下，零点或灵敏度随时间的缓慢变化。温度漂移为环境温度变化而引起的零点或灵敏度的漂移。铁磁材料在外力的作用下，引起内部发生形变，产生应力，使各磁畴之间的界限发生移动，使磁畴化强度矢量转动，从而也使材料的此话强度发生相应的变化，这种应力使铁磁材料的磁性质变化的现象，称为压磁效应。压阻式传感器的优缺点有哪些？1、灵敏度非常高，有时传感器的输出不需放大可直接用于测量；2、分辨力高，例如测量压力时可测出10-20Pa的微压3、测量元件的有效面积可做的很小，故频率响应高。4、可测量低频加速度与直线加速度。压阻式传感器的最大缺点是温度误差较大，故需温度补偿或者在恒温条件下使用。电容式传感器具有三中基本类型，即变极距（或称变间隙）（）型，变面积（S）型和变介电常数（E）型。电容式传感器具有零件小、结果简单、动态响应快、易实现非接触测量等一些突出的优点。电感式传感器的优缺点有哪些？优点：结果简单可靠、输出功率打、输出阻抗小、抗干扰能力强、对工作环境要求不高、分辨力较高、示值误差一般为示值范围的0.1%0.5%、稳定性好缺点：频率响应低，不宜用于快速动态测量。第六章1、结构安全性是结构防止破坏倒塌的能力，是结构工程最重要的质量标准，结构工程的安全性主要决定于结构的设计与施工水准，也与结构的正确使用（维护，检测）有关，而这些又与土建工程法规和技术标准（规范，规程，条例等）的合理设置及运用相关联。2、我国土建结构的设计与施工规范，重点放在各种载荷作用下的结构强度要求，而对环境因素作用，（如干湿，冻融等大气侵蚀。）下的耐久性相对考虑较少。3、房屋安全检测是运用一定的技术手段和方法，通过对房屋质量，特别是对其。质量进行检查测定，检查房屋结构损坏状况，分析判断房屋安危，以保障国家人民生命财产的安全。4、目前用于结构检测的仪器主要有 经纬仪，位移传感器，加速度传感器和激光测试方法。5、GPS监测大桥位移点：1）由于GPS是接收卫星运行定位，所以大桥上个点只要能接收到6颗以上卫星及基准站传开的GPS差分信号，即可进行GPS差分定位，各监测站之间勿需同时，是相互独立的观测值。2）GPS定位受外界大气影响小，可以暴风雨中进行监测。3）GPS测定位移自动化程度高，从接收信号，捕捉卫星到完成差分位移都可由仪器自动完成。所测三维坐标可自动存入监控中心服务器进行大桥安全性分析。4）GPS定位速度快，精度高。GPS RTK最快可达10-20Hi速率输出定位结果，定位精度平面为10mm，高度为20mm。当然，GPS进行桥梁的实时监测也存在着不足。目前仅能对变形较大的位移进行监测，对于小位移还需进一步提高GPS定位精度，但不排除GPS对其他大型结构的应用前景。6、隧道工程的质量与安全检测的主要内容有：1隧道结构检测 2隧道衬砌强度检测 3隧道损伤（病害）检测7、岩土工程安全的自然条件包括岩土工程自身固有的工程地质条件和其所在的自然环境有关的外部物理事件。1地应力 2地质结构 3岩土体的力学性质 4地下水 5岩土工程的环境因素8、常见的岩土工程安全检测仪器有：1变形观测仪器：钻孔多点位移计，地表多点位移计，滑动测微计，钻孔三向定位计，沉降仪，收敛计，应变计，测斜仪，倾角计，挠度计，静力水准，剪切位移计，垂线，大地测量仪等。2压力观测仪器：压应力计，锚杆应力计，锚固荷载测力计等3。流观测仪器：渗压计，测压管4温度观测仪器：温度计5动态观测仪器：速度计，加速度计，动力压力计，动土压力计，动孔隙压力计9、影响声波传播的主要因素1弹性模量降低时，岩体声波速度也相应的下降2岩石越致密，岩体声速越高3岩体面的存在，使得声速降低，并使声波在岩体中传播时存在各项差异性，垂直于结构面方向声速低，平行于结构面方向声速高4岩体风化程度大则声速低5压应力方向上声波速度高6孔隙率大，则波速低，密度高，单轴抗压强度大的岩石波速高10、岩土工程中的安全检测工作可作为独立的检测工程，由设计，施工，运行管理三个阶段组成，其内容包括监测设计及仪器选型，仪器设备的埋设安装与观测，监测字库整理分析及反馈。大坝安全监测仪器主要分为两大类：内部监测仪器和外部监测仪器，内部监测仪器是指埋设在工程结构内部测量其应力，应变，温度，压力，局部变位的。检测仪器，外部监测仪器是指安装在工程结构表面测量其位移，沉降，渗透量等的监测仪器。内部监测仪器主要有应变计，测缝计，孔隙压力计，温度计，土压力计等。材料或结构受外力或内力作用产生形变或断裂，或材料内部缺陷及潜在缺陷在外部条件下改变状态时，以弹性波形式释放出能量的现象称为声发射。11、采样频率是指在单位时间内，在同一采样点的采样次数。采样时机是指采集到有代表性样品所规定的具有时间性的客观条件。采样方法是指对被测有毒物质采样时所用的采样仪器设备及采样操作步骤。采样动力是指能在采样装置的末端产生负压，使空气流过采样器的抽气装置。采集空气样品的方法分为两大类：直接采样法和浓缩采样法。12、粉尘的密度有三种概念：1粉尘的堆积密度，指单位体积内松散堆积的粉尘质量2真密度，指单位体积（不包括内闭孔体积）的粉尘颗粒材料具有的质量，粉尘的真密度，在理论上应与形成该粉尘的固体密度一致。3假密度，指单位粉尘颗粒体积（包括内闭孔体积）所具有的粉尘质量13、测定粉尘粒径分布采用的方法可分为如下几类：1计数法 对具有代表性的尘样逐一测定某粒径，显微镜法和光散射法均属这类方法。计数法测量的分散度以各级粒子的数量百分比表示。2计重法 将粉尘按一定粒径范围分级，然后称量各级的重量，求其粒径分布。常用的计重法粉尘历经测定仪采用离心、沉降或冲击原理将粉尘按粒径分级，测量的分散度以各级粒子的重量百分数表示。3其他方法 有面积法、体积法等14、粒径表示方法1面积等分径 指将粉尘的投影面积分为大致相等的两个部分的直线长度。2定向径 指尘粒的最大投影尺寸，它由测微尺的垂直线与尘粒投影轮廓线相切的两条平行线间的距离来表示。3投影面积径 指与粉尘的投影面积相同的同一圆面积的直径。15、维持等速采样的方法有A预测流速法B皮托管平行采样法C压力平衡法D自动等速采样法16、测沉采样时，采样嘴必须对准气流的方向。否则采样浓度将低于实际浓度，而且随着偏差角度和粒径的增大而大，一般要求采样嘴和气流方向的偏差角度不得超过5度采样嘴形状和结构原则上以不扰动吸气口内外气流为准，其尖端应作为小于30度的锐角，嘴边缘的壁厚不能超过0.2mm，太厚容易使前方形成堤坝效应使颗粒偏离。测定粉尘中的。二氧化硅有化学法和物理法，化学法采用磷酸重量法和硷熔钼蓝比色法，物理法有x射线衍射法和红外光光度法。17、噪声是一种紊乱，断续或统计上随机的声震荡。从生理学的观点看凡是人们不需要的声音称为噪音。按声源的不同，噪声分为：1空气动力噪声2机械性噪声3电磁型噪声第七八章噪声的物理量度：噪声是声音的一种，具有声波的一切特性，对噪声的物理度量用声压级、声强级、声功率级表示其强弱，用占有的频率和频谱表示其高低。声压、声强引起空气质点的振动，使大气压产生迅速的波动，这种波动称为声压P。也可以说在声场中单位面积上，由于声波而引起的压力增量称为声压，其单位是Pa(帕)。通常都用声压来衡量声音的强弱。声强I就是垂直制定传播方向的单位面积上平均每单位时间内传播的声音能量，其单位是w/m2。声功率W就是声源在一个周期内，平均没单位时间内辐射的总声能，其单位是W。声强I是衡量声音强弱的标志，声音的大小和离开声源的距离远近有关。噪声的主观量度：1.响度级和响度 其关系式为s=2的十分之Ln-40次方，Ln=40+33.3lgS；式中s是响度（宋），Ln是响度级方。2.声级和A升级 声级就是用一定频率计权网路测量得到的声压级。利用具有一定频率计权网络的声学测量仪器对声音进行声压级测量，所得到的读数称为计权声压级，简称声级，单位为dB。声级计 声级计是根据国际标准和国家标准按照一定的频率计权和时间计权测量声压级的仪器。它是声学测量中最基本最常用的仪器，是用于室内噪声、环境保护、机器噪声、建筑噪声等各种噪声测量。声级计的分类：按精度来分：根据国际标准IEC6672-2002，声级计分为1级和2级两种。在参考条件下，1型声级计的准确度正负0.7dB，2型声级计的准确度正负1dB。按功能来分：测量指数时间计权声级的通用声级计；测量时间平均声级的积分平均声级计；测量噪声暴露的积分声级计（噪声暴露计）。另外有的具有噪声统计分析功能的称为噪声统计分析仪，具有采集功能的称为噪声采集器（记录式声级计），具有频率分析功能的称为频率分析仪。按大小分：台式、便携式、袖珍式。按指示方式分：模拟指示（电表、声级灯）、数字指示、屏幕指示。作业场所噪声测量1.测量的参数：计权声级、等效声级、倍频带频谱2.测量仪器：1型或2型声级计或积分声级计、噪声统计分析仪、噪声剂量计；倍频成滤波：含有中心频率为31.5-8000Hz九个倍频程。3.测点选择：测点应当选在职工作业点的人头位置，职工无需在场，如职工需在场或在周边走动，测量高度应参照人耳高度，据外耳道水平距离约0.1M。4.测量方法：对稳态噪声：是用声级计A网络及“慢档”特性，并取5s内的平均读数为等效连续声级；对非稳态噪声：用2型及以上的积分声级计或个人暴露计（剂量计）直接测量等效连续声级；噪声强度超标时：应测量中心频率3