专业综合实验指导书

专业综合实验指导书 学院 安全工程编写 于彪审核 安全工程学院2011年2月21日目 录实验一 防护用品选择及使用 .1 实验二 粉尘浓度测定 .7 实验三 WBGT热指数危害检测 .10 实验四 区域噪声污染测定 .13 实验五 空气质量测定 .18实验六 环境振动测量 .21实验七 大气参数测定 .23 实验八 静电发电抗扰度测试 .31实验九 超声波探伤 .37实验十 防腐层质量检测 .46实验十一 PCM管道检测 .49实验十二 油品闪电测定 .53实验十三 水分测定 .60实验十四 金属碳硫含量测定 .64 实验十五 差热分析. .66实验十六 声发射检测. .68安全工程专业综合实验指导书实验一 防护用品选择及使用实验一、学时 2学时二、适用专业安全工程三、实验目的通过防护用品的选择和使用实验，学生可以掌握基本防护用品的正确使用方法，并且知道根据不同环境选择不同的防护用品四、实验仪器和工具1、 空气呼吸器2、 半面罩3、 口罩4、不同规格型号耳罩五、实验原理 1、有毒有害气体和粉尘环境图2 防护用品选择依据=1560 mg/m3350 mg/m3=4.5工人暴露水平职业允许暴露值APF危害因数应选择指定防护因数大于危害因数的呼吸器APF=10的防尘半面罩可将粉尘浓度降低10倍。若作业场所粉尘浓度是卫生标准的5倍，防尘半面罩就适合；若粉尘浓度超标10倍，就不适合。2、护耳器选择护耳器现场使用实际声衰减值的计算（工业企业职工听力保护规范）A. 以护耳器包装上的标称降噪值为依据B. 换算为ISO 4869-2定义的单值噪声降低值SNR C. 用SNR乘以0.6之后应大于噪声超标值 NRR：按照美国标准ANSI S3.19-1974标准检测的单值降噪值。SNR：按照国际标准ISO 4969-2检测的单值降噪值。 例如：某作作业现场8小时噪声暴露为95dB(A)，超标10dB(A)3M 1100耳塞标称降噪值NRR为29dBSNR为31dB(A) 31dB(A) 0.6 = 18.6 Db(A) 10 dB(A) 可以接受图3 护耳器材最佳降噪范围降噪不足最佳可接受可接受降噪过度85807570防护后耳内噪声 dB (A)六、实验步骤及内容1、防护用品使用空气呼吸器使用1、将空气呼吸器气瓶瓶底向下背在肩上。2、将大拇指插入肩带调节带的扣中向下拉，调节到背负舒适为宜。3、插上塑料快速插扣，腰带系紧程度以舒适和背托不摆动为宜。4、把下巴放入面罩，由下向上拉上网罩，将网罩两边的松紧带拉紧，面罩紧贴脸部。1-35、深呼一口气将供气阀打开，呼吸几次，感到舒适、呼吸正常后进入操作区域。2、制定不同环境（有害气体浓度及噪声量）学生根据不同量计算图4 不同类型的护耳器NRR（美国国家标准） SNR（国际标准）例如：环境1：经检测某作业场所8小时噪声暴露为98dB，可以选择以上哪种型号的耳罩，其中哪种型号耳罩最佳。3、对结果进行分析环境1：降噪在85dB以下都是可以选择，其中7580是最佳选择区间。因此1425为最佳选择耳罩。八、实验报告及数据处理要求1、 要求详细叙述实验原理和目的。3、 对测出的一组数据进行整理，选择此区域需要的准确防护用品。九、注意事项1、耳塞和耳罩的区别及选择依据2、不同标准选择实验二 粉尘浓度测定一、 学时 二、 适用专业安全工程学院 三、实验目的1学习粉尘检测系统的组成。2学习粉尘检测系统的原理及使用。3学习检测采样点的布置，滤膜样的称重，粉尘浓度计算。四、实验仪器和工具主要有粉尘采样器、粉尘分级采样器、分析天平，具体有：（1）滤膜 是用超细合成纤维制成的，有直径为40与75mm两种规格，表面呈细绒状，有明显的带负电性及疏水性和耐酸碱性，其阻尘率大于99，阻力（流量20Lmin、面积8cm2；）不大于980Pa。 （2）采样头 是由采样漏斗和滤膜夹两部分组成，一般用塑料作成。初次使用时，应检查其气密性。 （3）流量计 常用的是流量为1540Lmin的转子流量计，精度应达到2.5，每年应进行校准。 （4）抽气装置 主要用电动抽气机，也有用压气（水）引射器的。 （5）天平 用感量为0.0001g的分析天平，每年检定一次。 （6）干燥器 干燥滤膜（夹）用，内装硅胶或氯化钙。（7）采样器 是由测尘系统各部件（采样头、流量计、抽气机、调节夹等）组装成采样器，便于应用。我国生产有多种型号的粉尘采样器。五、实验原理： 滤膜采样测定法的基本原理是利用粉尘采样器抽取一定体积的空气（含粉尘），当空气通过滤膜时，粉尘被阻留在已知质量的滤膜上，根据采样后滤膜质量的增加量和通过空气量，即可算出作业场所空气粉尘的浓度。用下式计算空气中粉尘浓度。式中 m1采样前滤膜的质量，mg； m2采样后滤膜与粉尘的质量，mg； Q采样流量，Lmin； t采样时间，min； C粉尘浓度，mg/m3。六、 实验步骤（1）准备滤膜 将干燥器中的待用滤膜，用镊子取下两面的衬纸，置于天平上称量，记下初始质量m1，然后装人滤膜夹，放入带编号的样品盒内，备用。（2）采样 到采样地点，架好采样器，将准备好的滤膜夹固定在采样滤斗中。采样位置，一般设在工人呼吸带，采样高度距地面1.5m左右。对于连续产尘作业，应在作业开始20min之后开始采样；阵发性产尘作业，应在工人工作同时采样。对采样流量和时间的要求是，应使所采粉尘量不少于1mg，小号（=40mm）滤膜采样量不大于10mg，一般采祥时间不应小于10min，流量为1540Lmin，并保持稳定。（3）粉尘浓度计算及统计分析 包括称量、浓度计算和统计分析。采样后滤膜连同滤膜夹一起放于干燥器中，称量时，用镊子取下，受尘面向上，对折23次，用原天平称量，记下质量m2。如滤膜上有水雾，干燥两小时后称量一次，然后再干燥30min，再称量，直到前后两次质量差小于0.lmg为止，视为恒值。七、注意事项1、须严格按操作规程操作设备。2、环境采样及个体采样须样8小时（一个工作日）。八、实验报告要求1、简述实验原理和目的。2、根据实验步骤和要求整理出本实验的流程图。九、思考题 1、粉尘采样点设置。2、粉尘分散度测定及计算方法。实验三 WBGT热指数危害检测一、学时： 二、适用专业及年级：安全工程学院 。三、 实验目的了解热指数检测仪的基本原理，掌握热指数检测仪的使用及布点选择原理，可以独立计算WBGT计权值最终形成检测报告。四、实验仪器和工具 1、热指数检测仪 2、风速检测仪3、蒸馏水4、支架五、实验原理WBGT指数 (wet bulb globe temperature index) WBGT指湿球黑球温度，是综合评价人体接触作业环境热负荷的一个基本参量， 单位为。用以评价人体的平均热负荷。( WBGT 指数综合考虑空气温度、风速、空气湿度和辐射热4 个因素，其中黑球温度反映环境的平均辐射温度。湿球温度將溫度計之感應部份以濕的棉心包覆在自然通風狀況下量取。受風速及濕度影響。黑球温度直徑15或4.2cm中空銅球,外層塗黑以吸收紅外線輻射,內裝溫度計，測自然界之太陽輻射熱及作業場所產生之紅外線熱與風速干球温度以溫度計量取周圍空氣之溫度室外作业 WBGT=0.7tnw+0.2tg+0.1tb室内作业 WBGT=0.7tnw+0.3tg tnw:自然濕球溫度 tg:黑球溫度 tb:干球溫度ISO7243，1989建議,特定環境下,需測三點WBGT值 頭部 腹部WBGT頭+(2XWBGT腹)+WBGT踝 腳踝4WBGT加權平均=六、实验步骤及内容 1、传感器布置将热指数3个传感器依次对应头部、腹部和踝部设置，支架打开，将传感器布置依次固定在支架上，并和主机进行连接。2、传感器调试打开主机，依次观察3个传感器是否连接完好，并对湿球传感器进行蒸馏水的添加。3、热指数检测待机10分钟后，机器稳定，读数。4、根据不同环境和工作方式进行检测（1）站立工作方式检测：室内，进行传感器布置，并对黑球和湿球进行读数，最后计算总WBGT。室外，对湿球、黑球和干球进行读数并计算WBGT。（2）坐姿工作方式检测：检测方法同站姿，传感器布置按照坐姿进行3点布置。5、修正根据不同的工作强度和服装进行补偿。七、注意事项1、保持传感器水平，并处于同一直线上2、湿球要用蒸馏水进行滴定。八、实验报告要求1、说明热指数检测仪的基本原理。2、说明检测仪传感器设置的位置和计算3、根据不同的工作方式进行不同的热指数检测，并进行详细的读数计算。九、思考题1、布点的选择标准。2、怎样对人员进行8小时计权检测。3、怎样判断工作强度。实验四 区域噪声污染测定一、学时： 二、适用专业及年级：安全工程学院 3年级。三、 实验目的噪声测量是进行噪声控制的基础，只有掌握了正确的噪声测量方法，才能对噪声现状有正确的了解，从而才能对存在的噪声污染做出正确的评价与分析，并为治理噪声污染提供可靠的声学依据。城市区域环境噪声测量是环境噪声测量的基本内容之一，通过本实验可以帮助学生熟悉声级计的使用及环境噪声测量的基本技能与方法。四、实验仪器和工具1、 计算机1台2、 声级计 1套3、 噪声校准器 1套图1 噪声检测设备五、实验原理 声音是大气压上的压强波动，这个压强波动的大小简称为声压，以p表示，其单位是Pa（帕）。从刚刚可以听到的声音到人们不堪忍受的声音，声压相差数百万倍。显然用声压表达各种不同大小的声音实属不太方便，同时考虑了人耳对声音强弱反应的对数特性，用对数方法将声压分为百十个等级，称为声压级。声压级的定义是：声压与参考声压之比的常用对数乘以20，单位是dB（分贝）。其表达式为： 式中，p为声压， p0是参考声压，它是人耳刚刚可以听到的声音。值得注意的是两个声压级或多个声压级相加不是dB的简单算术相加，是按照对数的运算规律相加。声压级只反映声音的强度对人耳的响度感觉的影响，而不能反映声音频率对响度感觉的影响。利用具有一个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。声学测量仪器中，一般设置A、B和C三种计权网络。模拟人耳的响度感觉特性通常用A计权表示，声压级经A计权网络后就得到A声级，用LA表示，其单位计作dB(A)。经大量实验证明，用A声级来评价噪声对语言的干扰，对人们的吵闹程度以及听力损伤等方面都有很好的相关性。另外，A声级测量简单、快速，还可以与其它评价方法进行换算，所以是使用最广泛的评价尺度之一。根据城市区域环境噪声标准GB3096-93要求一般区域环境噪声标准用用等效A声级来表示。噪声等效A声级：是指在规定的时间内，某一连续稳态声的A计权声压，具有与时变的噪声相同的均方A计权声压，则这一连续稳态声的声级，就是此时变噪声的等效声级。噪声等效声级(分贝）数值越小越好。式中：LpA某时刻t的瞬时A声级，dB；T 规定的测量时间，s。测量环境中风、气流、磁场、振动、温度、湿度等因素都会给测量结果带来影响。特别是风和气流的影响。当存在这些影响时，应使用防风罩等测量附件来减少影响。六、实验依据本实验依据中华人们共和国国家标准城市区域环境噪声测量方法GB/T14623-93进行，按照评价区所属噪声功能区域，依据城市区域环境噪声标准GB3096-93对所测区域进行评价。 七、实验步骤及内容1、校准该校准页面是两个校准页面的第一个。在开启页面，按校准软键，出现校准页面校准页面包含一个校准控件(Calibraion)和校准历史。使用校准控件进行新的校准。打开校准器并连接。按键调整显示屏上的数值以使其与校准器的输出值一致。按键进行新的校准。校准页面会显示新的校准值。按键退出校准页面。2、测量点选择将学校区域划分成等距离的网格，网格的大小视具体情况而定。测点应在每个网格的中心（可在地图上作网格得到），若中心位置不便测量（如屋顶、污水沟、禁区等），可移到旁边能测量的位置上进行。3、测量条件气象条件：测量选在无雨、雪时进行，风速为5m/s以上应停止测量。测量时传声器加风罩。传声器设置：传声器距身体不小于0.5米，并尽量远离其它反射物不小于1米，如建筑物等，传声器距地面高1.2米。测量时间：分为昼间（06：0022：00）和夜间（22：0006：00）两部分。昼间测量一般选在8：0012：00，14：0018：00时间内，在此时间内任何时刻测得的噪声均代表昼间的噪声； 将全部网格中心点测得的10min的连续等效A声计做平均算，所得平均值为本区域的噪声水平。4、检测并读取数据 声级计进行检测，进行10分钟时间的编程，并记录这一时刻的等效A声级。5、噪声水平的评估 对所测数据进行排序(大小)，求出算术平均值，与附件标准进行对照，进行污染评估。6、噪声污染图绘制按5dB（A）为一等级，以昼、夜等效声级分别绘制评价区昼间与夜间的噪声污染图。 八、实验报告及数据处理要求1、 要求详细叙述实验原理和目的。2、 根据实验步骤和要求整理出本实验的流程图。3、 对测出的一组数据进行整理，求出此区域的噪声水平。4、对实验数据进行处理进污染图绘制，在图中用不同颜色或形状表示噪声污染情况。九、注意事项1、每次更换环境检测前要进行校准。2、进行检测时候注意风速、高度及和建筑物的距离。3、10分钟的测试时间，要注意时间的定制。十、思考题1、 噪声测试仪传感器的基本原理？2、 噪声对人体健康的影响？实验五 空气质量检测一、学时 二、适用专业安全工程三、实验目的1、掌握空气质量检测原理及仪器的使用方法。2、室内空气质量标准指室内空气中与人体健康有关的物理、化学、生物和放射性参数、可吸入颗粒物，指悬浮在空气中，空气动力学当量直径小于等于10um的颗粒物，总挥发性有机化合物标准状态四、实验仪器甲醛检测仪、有机化合物检测仪、氧气检测仪及二氧化碳检测仪等。五、实验原理1、从建筑装修材料中释放出的甲醛、挥发性有机化合物（VOC）、苯、甲苯等； 2、 从日用品（如化妆品、杀虫剂、清洁剂等）所含的挥发性有机化合物； 3、办公职场新风量、菌落总数和可吸入颗粒物等职业卫生安全关键指标；4、 二氧化碳及从人类、宠物和植物排出的生物污染物； 1、氧气 2、挥发性有机化合物 有些日用品含有如苯、甲苯和二甲苯一类的挥发性有机化合物。使用这类物品来为墙壁扫漆或脱漆，挥发性有机化合物可以积聚至一个很高的浓度，这样会使人感到不适，更严重的可能会引致癌病。 3、甲醛 室内所排放的甲醛，主要来自一些用 甲醛树脂作黏合或外层物料的木制家俬；其它来源则包括用气体燃料煮食、烧香、铺地毡等活动。高浓度的甲醛会引致眼睛、鼻子和喉咙不适。 4、二氧化碳 所有生物均会呼出二氧化碳；如室内含有高浓度的二氧化碳，即表示没有足够的新鲜空气。 5、生物污染物 生物污染物包括细菌、真菌和体积极微小但可引致过敏反应的物质如尘埃等。6、二氧化硫等气体探测器检测原理核心部件是传感器,按传感器划分有催化燃烧式传感器,电化学传感器,半导体传感器,红外传感器和光离子传感器. 催化燃烧式传感器属于高温传感器，其工作原理是气敏材料(如Pt电热丝等)在通电状态下，可燃性气体氧化燃烧或者在催化剂作用下氧化燃烧，电热丝由于燃烧而升温，从而使其电阻值发生变化。 注意： 催化燃烧式检测的可实现是有条件的，必须保证检测环境中包含足够的氧气，在无氧的环境下这种检测方式可能无法检测任何可燃性气体。 注意： 某些含铅化合物（尤其是四乙基铅）、硫化合物、硅类、磷化合物、硫化氢和 卤代烃可能会使传感器中毒或抑制，如果被检测的环境含有上诉物质应在合同中注明或选用抗上诉物质的类型传感器。 电化学传感器属于精密型传感器，电化传感器通过与目标气体发生反应并产生与气体浓度成正比的电信号来工作。典型的电化传感器由传感电极（或工作电极）和反电极组成。六、实验步骤1、校正选用标准浓度气体作为校准样品，进行传感器校准。2、仪器设置（1）根据国家标准对检测气体的阚值进行设置。（2）仪器相关设置例如：语言、背景灯及报警方式等。3、评价根据国家标准对所检测环境进行气体质量评价七、实验报告要求1、 要求详细叙述设备原理和目的。2、 根据实验步骤和要求整理出设备操作的流程图。3、 对测出的一组数据进行整理，求出此区域的空气质量水平。实验六 环境振动测量一、学时 二、适用专业安全工程专业三、实验目的1、学会振动测量方法并掌握振动设备的操作。2、熟悉国家振动相关标准并对环境振动进行评价。四、实验仪器时间记录器、标准仪及多通道振动测试仪五、实验原理1、振动除了产生噪声干扰人生活、学习和健康外，特别是1-100HZ的低频振动，直接对人有影响。长期暴露于强振动环境中，人的机体受到损害，机械设备和建筑结构也将受到损害。振动对人体的影响可分为全身振动和局部振动。全身振动指人直接位于振动物体上所受振动，局部振动是指手持振动物体时引起的人体局部振动，人能感觉到的频率范围为1至100HZ，按振动频率分为低频（30HZ下），中频（30100），高频（100以上）。2、国际标准ISO2631规定了人在振动作业环境中的暴露标准，振动对人体的作用取决于4个参数：振动强度、频率、方向和暴露时间。3、振动物理意义1、振动加速度级：VAL(dB)=20lg(a/a0)a振动加速度有效值，a0基准加速度（10-6）2、振动级别VL、Z振动级别VLz及累计VLzn 参见ISO2631六、实验标准依据城市区域环境振动标准GB1007088城市区域环境振动测量方法GB1007188七、实验步骤1、城市道路交通振动测量城市交通道路振动是无规则振动，选择学校外的路段，在快车道、慢车道和人行道上分别设置一个测量点，分别从x-y和z方向测定20min内的数值，采样间隔为0.05，以VLZ10值为评价量。2、道路交通视为无规则振动进行数据分析。3、振级评价根据城市区域环境振动标准GB1007088对道路振动进行评级。4、绘制振级随时间的分布图。八、实验报告及数据处理要求1、 要求详细叙述实验原理和目的。2、 根据实验步骤和要求整理出本实验的流程图。3、 对测出的一组数据进行整理，对此区域进行振动评级。4、绘制振级图实验七 大气参数测定一、学时 二、适用专业安全工程三、实验目的熟悉测量大气压力、温度和相对湿度的各种仪器设备的使用方法，掌握测定大气压力、温度、相对湿度的方法和技能；熟练掌握用所测参数求得大气密度的原理和方法。四、实验仪器设备水银温度计、半导体点温度计、自记温度计、手摇干湿表、机械通风干湿表五、实验原理1、大气压力地球表面一层很厚的空气层对地面所形成的压力，称为大气压力或空气压力。在地球引力（重力）场中的大气层由于重力影响，空气的压力随着离地面高度的增加而减小。大气层的存在和大气压力随高度而变化的规律是分子热运动和地球引力作用两者协调的结果。空气的压力是与空气分子数成正比的，其随高度的变化规律可用物理学中的波兹曼公式表示，即 （11）式中 P为标高Z（m）处，单位体积空气的大气压力，Pa；P0为海平面（Z=0）处，单位体积空气的大气压力；空气的摩尔质量（即空气的分子量），28.97kg/kmol；T空气温度，K；R0摩尔气体恒量（普氏气体常数），8314J/kmolK；g重力加速度，取9.8m/s2。将各数值代入上式，则 （12）2. 湿空气压力我们平常所见到的空气都是湿空气，按照道尔顿定律，湿空气压力P应为干空气的分压力Pd与水蒸汽分压力Pv之和。即 （13）式中 P湿空气压力，即大气压力，Pa；Pd干空气分压力，Pa；Pv水蒸汽分压力，Pa。3、湿度1）绝对湿度单位体积湿空气中，所含水蒸汽的质量称为绝对湿度（）。因为湿空气中水蒸汽可视为理想气体，故有 （14）式中 Pv湿空气中的水蒸汽分压力，Pa；V湿空气中的水蒸汽体积，m3；mv湿空气中的水蒸汽质量，kg；Mv湿空气中的水蒸汽分子量；R0摩尔气体恒量（普氏气体常数）；T湿空气的温度，K；Rv水蒸汽的气体常数。饱和湿空气的绝对湿度称为饱和绝对湿度（）。2）相对湿度（）空气中水蒸汽的实际含量和同温度下最大可能含水蒸汽量的比值即为相对湿度。相对湿度用未饱和湿空气的绝对湿度（）与同温度下饱和湿空气的绝对湿度（）之比表达。即 （15）相对湿度反映了湿空气中水蒸汽含量接近饱和的程度，故也称饱和度。值越小，湿空气吸收水蒸汽的能力越强；值越大，湿空气吸收水蒸汽的能力越弱。上面已得出： ，同理 ，故 （16）单位体积空气所具有的质量称为空气密度。 （17）式中 空气的密度，kg/m3；空气的质量，kg；质量为的空气所占的体积，m3。由这个公式可见，要测定空气的密度，只需测出一定空气的质量和体积即可。其体积很容易测量，但一定空气的质量是不怎么好测量的，这种看似简单的方法在实际操作时会有一定难度。我们知道，空气通常都是含有水蒸气的湿空气，故其密度可用单位体积湿空气中含干空气的质量和水蒸气的质量总和来表示。即 ， kg/m3 （18）式中 湿空气的密度，kg/m3；干空气的密度，kg/m3；水蒸气的密度，kg/m3；由气体状态方程可得 （19） 式中 、分别为湿空气、干空气、水蒸气的密度，kg/m3；、分别为湿空气、干空气、水蒸气的压力，Pa；、分别为湿空气、干空气、水蒸气的气体常数，J/kgK；热力学温度，K。将（19）式代入（18）式，则 （110）因干空气的气体常数 J/（kgK），水蒸气的气体常数J/（kgK）。故得干空气的密度为 （111）水蒸气的密度为 （112）椐道尔顿定律可知 式中 P湿空气压力，即大气压力，Pa；Pd干空气分压力，Pa；Pv水蒸汽分压力，Pa。若已知湿空气的相对湿度（%），饱和水蒸汽的绝对分压为Ps（Pa）(可根据干温度查表得到)，则在相对湿度为（%）的湿空气中，水蒸汽的绝对分压为，代入（13）式得 ，Pa 将上二式分别代入（111）式和（112）式，再代入（110）式，并化简得 ，kg/m3 （113）六、实验步骤一、气温测定用水银或酒精温度计。注意应在没有辐射热情况下使用。挂于测试地点待温度稳定后再读数。二、气湿测定气湿测定采用通风温湿度计进行测定。原理：利用并列两温度计，在一支的球部用湿润纱布包裹，由于湿纱布上水分蒸发散热，使湿球上温度比干球的温度低，其相差度数与空气中相对湿度成一定比例。将两并列温度计分别将须镀镍的双层金属风筒中（图1-1），仪器上端有一带发条的小风扇，开动发条时风扇转动，从温度计球部旁边吸入空气，因此造成温度计球部的固定风速（一般为4m/s），同时，因金属筒的反射，使辐射热影响被抵消，故可测得较准确的结果。图1-1 通风温湿度计使用方法：1先将湿球纱布湿润。2用钥匙旋转风扇发条，风扇开始转动。将仪器悬挂在测定地点。3经35分钟，读取湿球及干球温度的读数，查表得到相对湿度。三、气压测定水银气压计原理：水银气压计是一个上端封闭，下端开口的真空玻璃管，其下端浸在盛有水银的杯中（图1-2），大气压力作用于水银杯中的水银面上，使水银升入真空玻璃管中，水银柱就能随大气压的高低而上升或下降，其水银柱的高低，可借玻璃管外面的一个金属套管上的标尺及游标尺读出mmHg的数值（图1-3），测量单位为mmHg。再换算为kPa，1mmHg=0.133kPa使用方法：1转动水银槽底部的螺旋，使水银面与指未刻度零点的指标尖端刚刚接触，校正零点。2使用游标尺，读出气压读数。图1-2 水银气压计图1-3 气压计的游尺七、实验报告及数据处理要求1、 要求详细叙述实验原理和所用设备。2、 对测出的数据进行整理。 实验八 静电放电抗扰度测试一、学时 二、适用专业 三、实验目的1、掌握静电干扰的含义，并可以对现常设备进行检测。2、熟练操作设备。3、掌握检测的标准及评价方法。四、实验仪器静电发生器、探枪、耦合板五、实验原理1、静电的产生与危害静电放电是一种自然现象，当两种不同介电强度的材料相互摩擦时，就会产生静电电荷，当其中一种材料上的静电荷积累到一定程度，在与另外一个物体接触时，就会通过这个物体到大地的阻抗而进行放电。静电放电及其影响是电子设备的一个主要干扰源。经验表明，人在合成纤维的地毯上行走时，通过鞋子与地毯的摩擦，只要行走几步，人体上积累的电荷就可以达到106库仑以上（这取决于鞋子与地毯之间的电阻），在这样一个“系统”里（人/地毯/大地）的平均电容约为几十至上百pF，可能产生的电压要达到15kV。研究不同的人体产生的静电放电，会有许多不同的电流脉冲，电流波形的上升时间在100ps至30ns之间。由于静电的存在，使人体成为对电子设备或爆炸性材料的最大危害。电子工程师们发现，静电放电多发生于人体接触半导体器件的时候，有可能导致数层半导体材料的击穿，产生不可挽回的损坏。静电放电以及紧跟其后的电磁场变化，可能危害电子设备的正常工作。GB/T17626.2描述的是在低湿度环境下，通过摩擦使人体带电。带了电的人体，在与设备接触过程中就可能对设备放电。静电放电抗扰度试验模拟了两种情况：设备操作人员直接触摸设备时对设备的放电，和放电对设备工作的影响；设备操作人员在触摸邻近设备时，对所关心这台设备的影响。其中前一种情况称为直接放电（直接对设备放电）；后一种情况称为间接放电（通过对邻近物体的放电，间接构成对设备工作的影响）。静电放电可能造成的后果是：通过直接放电，引起设备中半导体器件的损坏，从而造成设备的永久性失效。由放电（可能是直接放电，也可能是间接放电）而引起的近场电磁场变化，造成设备的误动作。试验中的放电方式静电放电试验有直接和间接两种。标准规定直接放电以接触放电为首选方式，只有在不能用接触放电的地方才改用气隙放电。对间接放电，标准中是用金属板来模拟被试设备附近的放电物体。由于是金属板，对间接放电无一例外是采用接触放电为首选的放电方式。标准之所以用接触放电为首选的放电方式，是因为经历了IEC61000-4-2标准的前身IEC801-2标准执行过程中暴露出来的不足。IEC801-2标准以气隙放电为其唯一的放电方式，标准执行中发现这种放电方式的测试结果重复性和可比性都比较差。造成这种情况的主要原因是气隙放电的放电电流波形受制于下列因素：放电电极接近被试设备的速度；被测设备表面的形状对电极场强分布的影响；环境（如温度、湿度和气压）对放电的影响；放电电压对放电电流波形频谱的影响（例如，8kV的放电电流上升时间典型值为1ns5ns；高于8kV的电流上升时间可能达到530ns）。此外，在IEC801-2：1984标准中采用气隙放电为唯一放电方式，还和当时找不到合适的测量仪器有关（示波器的带宽还不足以观察到上升速率为1ns的波形）。气隙放电对测试结果带来的种种弊病，在1991年出版的IEC801-2标准草案中得到改正，草案决定用接触放电为首选放电方式。仍保留气隙放电作为对非导电性表面的设备（如塑料机箱，或表面复有绝缘物的金属外壳）的试验方式。这种情况一直延续到IEC61000-4-2标准的颁布。六、实验步骤1、标准规定，凡被试设备正常工作时，人手可以触摸到的部位，都是需要进行静电放电试验的部位（这样的部位，除机壳以外，其他如控制键盘、显示屏、指示灯、旋钮、钥匙孔、电源线等都在考核范围内）。试验时，被试设备处在正常工作状态。试验正式开始前，试验人员对试品表面以20次/秒的放电速率快速扫视一遍，以便寻找试品的敏感部位（凡扫视中有引起试品数显跳动、动作异常迹象的部位，都作为正式试验时的重点考查部位，应记录在案，并在正式试验时应在其周围多增加几个考查点）。正式试验时，放电以1次/秒的速率进行（也有规定为1次/5秒的产品），以便让试品来得及作出响应。通常对每一个选定点上放电20次（其中10次是正的，还有10次是负的）。原则上，凡可以用接触放电的地方一律用接触放电。对有镀漆的机壳，如制造厂未说明是作绝缘的，试验时便用放电枪的尖端刺破漆膜对试品进行放电。如厂家说明是做绝缘使用时，则改用气隙放电。对气隙放电应采用半圆头形的电极，在每次放电前，应先将放电枪从试品表面移开，然后再将放电枪慢慢靠近试品，直到放电发生为止。2、间接放电：对水平耦合板，放电枪垂直地在离开试品0.1m处用接触放电方式进行放电。对垂直耦合板，耦合板应放在离试品0.1m处，放电枪要垂直于耦合板一条垂直边的中心位置上进行放电。对试品垂直方向的四个面都要用垂直耦合板做间接放电试验。3、为了便于静电放电枪的接地回线电缆的连接，应将参考接地板铺设在地面上，并保持与试品及其系统0.1m的距离。参考接地板的材料和厚度都与实验室配置的要求相同。在条件允许的情况下，接地板的尺寸为0.3m2m。参考接地板与现场的安全地相连，或连接在试品及其系统的接地端子上。发生器的接地回线接在靠近试品及其系统放电点的参考接地平面上。当试品及其系统安装在金属桌子上时，而金属桌子又未与现场的安全地连接时，则应将金属桌子通过一根两端带有470k的电阻线接到参考接地平面上，以防止静电积累。4、试验等级标准将试验等级分成四级：对接触放电分别设为2kV、4kV、6kV和8kV；对气隙放电分别设为2kV、4kV、8kV和15kV。七、实验报告及数据处理要求1、 要求详细叙述实验原理和所用设备。2、 对测出的数据进行整八、实验注意事项参考接地板采用0.25mm以上铜板或铝板（铝板易氧化，慎用）。如用其他金属，厚度至少是0.65mm以上。参考接地板实际尺寸不限，要求四周均超出被试设备（指地面设备）或试验桌台面水平耦合板（用于台式设备）的每边0.5m以上。参考接地板要和试验室的保护接地线相连。水平耦合板（仅台式设备有）和垂直耦合板（后者有绝缘支架）的材料与参考接地板相同。两块耦合板各有一根两端接有470k电阻的电缆线与参考接地板相连，以便泄放试验中静电电荷。要求所用电阻有承受放电的能力；整个电缆有绝缘保护，避免与接地板短路。对台式设备，在水平耦合板上覆一块0.5mm的绝缘薄板，要求试验中此板不明显积聚电荷。在台式设备试验中，水平耦合板至少比试品的每一边大出0.1m。如试品太大，要么选用更大的试验台；要么选用两张同样的试验台来摆放试品，桌面上的水平耦合板不必焊在一起，而可以在两张桌子的并合处覆一块同样材质的金属，只要各压住每个桌面0.3m以上即可。但要求两张桌子的水平耦合板用电阻线分别与参考接地板相连。对地面设备，在参考接地板上要有一个0.1m高的绝缘支座，试品和试品电缆放在绝缘支座上。上述所有连接线（包括参考接地板的接地电缆；耦合板上的带电阻的连接电缆；以及放电枪接到参考接地板上的接地回线等）都必须保持低阻抗的连接。实验九 超声波探伤实验一、学时： 二、适用专业：安全工程三、实验目的通过实验了解超声波探伤的基本原理，并掌握超声波探伤仪的使用及基本探伤方法。 四、实验仪器和工具1、超声波探伤仪 2、试块3、耦合剂4、铁尺五、实验原理1、超声波的传播特性声波是由物体的机械振动所发出的波动，它在均匀弹性介质中匀速传播，其传播距离与时间成正比。当声波的频率超过20000赫时，人耳已不能感受，即为超声波。声波的频率、波长和声速间的关系是：式中 波长；波速；频率。由公式可见，声波的波长与频率成反比，超声波则具有很短的波长。超声波探伤技术，就是利用超声波的高频率和短波长所决定的传播特性。即：（1）具有束射性（又叫指向性），如同一束光在介质中是直线传播的，可以定向控制。（2）具有穿透性，频率越高，波长越短，穿透能力越强，因此可以探测很深（尺寸大）的零件。穿透的介质超致密，能量衰减越小，所以可用于探测金属零件的缺陷。（3）具有界面反射性、折射性，对质量稀疏的空气将发生全反射。声波频率越高，它的传播特性越和光的传播特性接近。如超声波的反射、折射规律完全符合光的反射、折射规律。利用超声波在零件中的匀速传播以及在传播中遇到界面时发生反射、折射等特性，即可以发现工件中的缺陷。因为缺陷处介质不再连续，缺陷与金属的界面就要发生反射等。如图41所示超声波在工件中传播，没有伤时，如图41a，声波直达工件底面，遇界面全反射回来。当工件中有垂直于声波传播方向的伤，声波遇到伤界面也反射回来，如图41b。当伤的形状和位置决定界面与声波传播方向有角度时，将按光的反射规律产生声波的反射传播。图1 超声波在工件中的传播2、超声波探伤仪的工作原理超声波探伤仪首先是个超声波发生器，它利用交流电源和振荡电路，产生高频电脉冲，并可根据探伤要求调节脉冲的频率及发射能量。超声波探伤仪还具有将接受到的电脉冲依其能量的大小、时间的先后通过荧光显示屏显示出来的功能，其工作原理示于图2。发生器使示波管产生水平扫描线（一条亮线，代表时间轴），接收放大器使接受到的脉冲信号作用于示波管的垂直偏转板，并按信号收到的时间先后将水平扫描线的相应部位拉起脉冲值。始脉冲是仪器发射出去的原始脉冲信号，伤脉冲是超声波自工件内缺陷处返回的脉冲信号，底脉冲则是超声波自工件底部返回来的脉冲信号。由于超声波在工件内是匀速传播的，因此在工件内走过的路程越长，返回的时间越晚，所以底脉冲要比伤脉冲出现的晚，它们在荧光屏上的水平距离反应了超声波在工件内走过的距离。因此有 则式中 工件表面至缺陷的距离。 沿探测方向的工件厚度。伤脉冲到始脉冲的扫描刻度。底脉冲到始脉冲的扫描刻度。图2 探伤仪工作原理示意图超声波在介质中传播是有能量衰减的。走过的距离越长，反射回来的能量也越小，表现在接收回来的脉冲高度要减少。如果伤较小，少量超声波自伤处反射回来，将有一个矮的伤脉冲，此时大部分能量抵达工件底面，底脉冲仍较高。如果伤面积很大，则伤脉冲就会高，相应的底脉冲就会很小。如遇到伤很大，或其界面又不垂直于超声波入射的方向（如图1），则伤脉冲没有（反射波收不到），底脉冲也可能没有。超声波探头是超声波探伤仪的重要附件，工程上所用的探头分为直探头和斜探头两种。探头又叫做换能器，探伤仪发射出来的是高频电脉冲，利用探头上的压电晶体（常用锆钛酸铅）将电脉冲转换成机械振动超声波。探头又可以将由工件上接收到的超声波转换成电脉冲，输给接收放大电路，再加于示波管上。直探头表面向工件发射的是垂直于工件表面的超声波。斜探头是在压电晶体表面上嵌有具一定倾角的有机玻璃块而构成。斜探头向工件表面发射的是倾斜入射的超声波，探头上均应标明其倾角数值，以便于计算其在工件内的折射角。但在工程上不需要计算，它可以通过试验显示出来。如对于焊缝的检验，多利用斜探头探伤，如图3所示。探头在位置I处，声波恰传播到钢板（焊缝）底部，叫一次声程。探头在位置II处，声波经一次反射后抵达钢板（焊缝）顶部，为二次声程。对于壁厚为的钢板，、为 式中 一次声程； 二次声程； 钢板厚度；与斜探头的角度有关，此处视为在钢板内的折射角。实际上，与的数值不需要操作者计算，它可以借助一个具有为顶角的三角标准样块来确定。当将斜探头自钢板边缘向后移动到I位置时，荧光屏上出现一个底脉冲，记住它的扫描刻度。再将斜探头沿三角标准样块的斜边自上而下移动时，底脉冲沿荧光屏的扫描线自左向右移动。当移至刚才的扫描刻度上时，测读该处样块的长度即可得知（或）的实际值。图3 二次声程法当钢板或焊缝内有缺陷时，如图44所示，必在荧光屏 (见图3) I及II之间有伤脉冲出现，根据伤脉冲的扫描刻度，按比例可计算出值，并可依下式确定伤的位置。图4 利用二次声程法探伤六、实验步骤及内容 实验所用的设备如图5所示。探伤仪内部由“同步发生器”、“高频发生器”、“扫描发生器”、“示波管”等电路构成。在探伤仪面板上有许多工作旋钮，应根据被测零件的材料、形状选择适当的“频率”、“探伤距离”、“工作方式”，并根据荧光屏上的波形显示，调整始脉冲位置、底脉冲位置及高度。（选择及调整过程中请根据指导教师的指导及要求进行，不得任意使用旋钮。） 图5 实验装置在探伤过程中，为了排除探头与工件之间的空气间隙，使超声波能量尽可能多地入射工件，故在探测时需在工件表面加耦合剂，耦合剂要求具有一定的粘度，流动性好，无害，通常选用机油作耦合剂。实验步骤如下：1、检查各接线是否牢固可靠。2、熟悉探伤仪面板上各个旋钮的作用。3、根据工件材料选择探头的频率，并接好探头。4、检查所测工件表面情况，清除锈、污等。5、准备好耦合剂，毛刷等工具。6、打开开关，待扫描出现后，调节扫描始点与零刻度值重合。7、测定时以一定压力缓慢移动探头，使探头与工件表面尽量接触。8、记录下所需要的数据。实验内容：1、探测一块无缺陷的试块，分别从试块的两个不同厚度方向进行探测，观察其始脉冲与底脉冲扫描刻度值的差异，建立起扫描时间与超声波传播距离成正比的概念。见图6。由于则：必大于，且。如果不成比例，应查找原因。图6 探测一个样块的两个