安全监测与监控技术

安全监测与监控技术（这些问题由廖佩与我上课所做的笔记，此课程刚开始时有少量问题没有记录下来，欢迎大家补充或者纠错）直接检测用于一般检测，直接检测法不能检测出来用间接检测偏差法为什么精度不高？被测量与检测仪器之间有电压差，回路中有电流，负载效应。预警与报警的不同？本质区别在于有没有预测模型或模式。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。真值由人来定义，本身就是变化的。重复条件包括？相同的测量程序相同的测量条件相同的测量人员相同的测量设备相同的地点为什么一切测量都存在误差？测量受到各种限制，真值不可测量。绝对误差的优缺点？优点：比较直观缺点：同性质不同量程不能比较，不同性质的测量仪器不能比较五种测量误差产生的原因分别会引起什么误差？测量方法引起的误差，设备引起的误差，负载效应引起的误差都是系统误差。环境条件引起的误差：温度、湿度、气压按一定规律变化产生系统误差，多种环境因素综合作用产生随机误差。测量人员引起的误差：生理缺陷、不良读数习惯造成系统误差，粗心大意造成差错为随机误差。怎样减少负载效应？测量装置的输入阻抗应远大于被测对象的输出阻抗。最小二乘法用于什么？最小二乘法用于被测量与误差估计，检测仪器特性的精度。可以扩大的量程的方法？制定修正表装置刻度盘的非线性标定选择与被测量成线性函数的量做输出合理选择非线性传感器的规定特性曲线用切换测量极限法扩大量程在小范围线性化特性区域内工作不行可靠性并联系统特性？并联整体可靠度大幅度提高。研究可靠性问题的方法？数据+实验信号分析的目的？去除干扰型号，获取有用信号。信号分析内容？谱分析相关分析滤波技术统计分析信号分析采用了哪些数学工具？傅里叶级数（周期）概率统计（随机）傅里叶积分（非周期）信号采样频率的要求是什么？在理想的数据采样系统中，为使采样输出信号能无失真地复现原输入信号，必须使采样频率fs至少为输入信号最高有效频率fm的两倍。相关函数与功率谱密度函数的异同点？同：表述信号间的相关关系异:相关函数式信号间相关程度的时域描述，功率谱密度函数是信号间相关程度的频域描述。如何知道静态特性？理论推导实验（标定实验，校准实验）灵敏度的特点以及如何选择灵敏度？灵敏度越高，测量范围越窄，稳定性越差；灵敏度越高，测量精度越高，越便于检测者读数。放大器的放大倍数影响灵敏度，在满足测量要求的条件下，尽量选择灵敏度低的。非线性度大有什么影响？使检测准确度下降（标识误差，计算误差大）测量范围变小仪器在检测范围内灵敏度是变化的一般不适于快速测量重复精度表征随机误差，准确度表征系统误差。偏离实际值的程度是由于测量装置造成的原因。灵敏度与分辨率的差别/灵敏度测量装置对输入变化的反应能力，分辨率侧重示值的变化灵敏度是局部指标，分辨率是整体指标灵敏度与分辨率量纲不同零点出现变化的主要原因？装置内部元件的发热或环境温度的变化研究系统动态特性的目的？为了建立一个合适频率范围及动态误差要求的检测装置，根据装置范围估计动态误差。为什么三种模型（微分方程，传递函数，频率响应函数）可以相互转换？因为它们从不同角度描述基本特性以传递函数作为数学模型有什么优点？不需要得到输出变化曲线，只需要根据极点、零点分析动态特性方便于系统整体模型求取便于整个系统的设计与调节为什么需要传递函数？高阶微分方程求解困难，为了求解动态特性，所以需要传递函数极坐标图如何画，有何特点？实部与虚部，极坐标图能得出静态所有特性用伯德图分析有什么优点图形制作，参数调整变得很方便闭环系统的相对误差公式反应了什么？说明有反馈系统精度提高，当KF远远大于1时，系统误差等于反馈系统误差提高系统精度的途径？提高主通道灵敏度降低反馈系统的相对误差动态监测时候对输入信号频率的要求？尽量远离转折频率（小于）动态系统指标包含哪些？频带宽度超调量动态时间转折频率如何确定？一阶系统对应的转折频率为—3db对应的转折频率，高频段与低频段渐近线的焦点为二阶系统转折频率（—20db/十倍为一阶，—40db/十倍为二阶）一阶系统的单位脉冲结果能得到哪些信息？时间常数数学模型为什么一阶系统只能精确或比较精确测量定常或缓慢变化物理量？因为存在时间常数，从幅值特性图上一阶系统对高频信号衰减严重影响一阶系统性能参数是什么？如何影响？K影响静态特性，K越大，静态灵敏度越好时间常数越大，频带宽度越窄，动态响应越慢影响二阶系统动态特性的参数？固有频率越大，频带越宽，反应越快，阻尼比最佳值为0.707阻值的有极性对检测的影响？使检测分辨率、灵敏度降低。如何提高有极性？电阻丝越细越好，电阻率越大越好，采用精密加工工艺。变阻式传感器的特点？质量轻，快速响应快，性能稳定，结构简单，受温度影响大，分辨率低，非线性度大。提高绕线式变阻器传感器分辨率方法？消除有极性，用导电薄膜导电陶瓷电阻应变式传感器优点缺点？优点：体积小，重量轻，动态响应快，精度高，使用方便缺点：大应变具有非线性，输出信号较小，抗干扰能力差，不适合检测高温。电阻式应变式传感器对电阻丝的要求？灵敏度系数S要大，以保持线性；电阻率ρ要大电阻温度系数小耐高温，ρ和A受温度影响小具有优良的加工焊接功能电阻式应变式传感器为什么要限制最大工作电流？电流过大会导致过热，烧坏电阻丝，影响应变传递减小横向效应措施？丝式采用V型（不是很实用，容易折断),采用箔丝或半导体提高应变式传感器灵敏度措施？选择半导体在测量电路选用全桥接法在满足最大工作电流限制的情况下尽量提高工作电压电容式传感器优缺点？优点：结构简单，动态响应快，抗过载能力强，价格低廉缺点：分布电容与寄生电容对电容式传感器精度有影响（因传感器电容太小）电容式传感器防干扰方式？缩短线路长度，放大电路小型化，与电容式传感器自成一体采用双屏蔽电缆线极距变化型、面积变化型、介电常数变化型三种电容式传感器哪种灵敏度最高极距变化型选择差动式传感器有什么优点？可以提高灵敏度能够增加测量线性范围能够减少环境温度、电源电压对测量精度的影响调频电路的优缺点？优点：可以测量到0.01μm的位移，灵敏度高缺点：受电缆线分布电容影响，线路复杂，非线性有点大，振荡频率易受分布电容和温度影响提高调频电路测量精度措施？采取稳压电源，增大C1，C2电涡流传感器工作原理？线圈中通入高频正弦电流，线圈产生交变磁通，导致附近附近导体也发生效应产生电涡流，电涡流产生反作用线圈的交变磁通，使线圈有效阻抗发生变化，从而反应变测量变化。电涡流传感器优点？可以实现动态非接触检测（最大优点），结构简单，应用领域广电涡流传感器可以测量的物理量？位移振动厚度金属表面温度金属材料硬度无损探伤金属材质鉴别为什么螺旋管相对于非螺旋管的灵敏度要低但应用最广？因为螺管型示值范围大，线性好，制造方便，可互换性好，能实现零输入零输出，灵敏度低在后续放大电路中得以解决。电感式传感器采用怎样测量电路？运放电路变压器电桥调频电路（双T电路不行）为什么电感式传感器动态响应最慢？因为衔铁有质量磁电式传感器最大优点？无源，抗外界干扰能力强石英晶体与压电陶瓷在使用中如何选择？高频高温硬接触选择石英晶体；小信号检测、低成本时候选择压电陶瓷为什么压电传感器只能应用于动态监测，不能用于静态检测？由于压电传感器本身存在电容，静态检测时产生电量很快被消耗掉，动态监测可以不断补充电量怎样提高压电式传感器灵敏度？减小厚度，串并联，尽量减小反馈电路电容电荷放大器有什么优缺点？优点：线性好，抗干扰能力强，适合于弱信号远距离检测缺点：线路复杂，成本高热电势产生的条件？两种不同金属做成；存在温差热电偶测温度时，冷端温度不为零时，怎么求实际值？Eab（T，T0）=Eab（T，0）+Eab（0，T0）测量出实际电压，先查T0对应分度表中的电压值，然后加上测量值得到实际电压值，再查分度表得出实际温度值。热敏电阻优缺点？温度系数比金属大4~9倍可以制成正温度、逆温度、临界温度系数电阻率大，体积小，热惯性小，适用于点温度、表面温度、快速变化温度结构简单、机械性能好，可以根据不同要求制成不同形状非线性大，热稳定性差光电效应分为哪几种类型？内光电效应（光敏电阻）外光电效应（真空光电管）光伏效应（光电池）气敏电阻工作原理？由于可燃性气体离解能较小，当它遇到N型半导体时，电子向半导体转移，载流子增加，内阻下降；当遇到P型半导体时，电子转移，载流子减少，内阻下降。影响霍尔元件灵敏度因素？磁场强度夹角控制电流电阻率厚度（ＰＰＴ有公式，根据公式可以知道各因素具体如何影响灵敏度）磁敏管工作原理？磁敏管在ＮＰ区制作一个高负荷区，当磁敏管正向偏置，载流子在洛伦兹力作用下偏向（偏离）负荷区，使电流（减小）增大，电流的增减程度与外加磁场有关，因此根据电流变化可以检测磁场强度以及与磁场有关被测量。光敏二极管利用了光伏效应检测小位移可以用哪些传感器？应变式、电容式、电涡流式、差动电压器、压电式、霍尔元件、自感式近表面检测，哪些元件可以运用？射线探测、超声波探测、磁粉探伤、涡流探伤简述纵波探伤原理？探头发射纵波经过耦合剂进入工件内部，在工件中传播，遇到缺陷或底面产生发射，该反射波经检测仪器检测能显示缺陷波的波峰及位移，进而缺陷的位置及大小。在检测中，若不出现反射波，只有初始波，是否存在缺陷，若存在，是什么？存在。缺陷为大面积楔形缺陷。水浸法的优点是什么？性能稳定，能检测到很小的缺陷，适合于曲面检测。简述脉冲反射式超声波探伤仪的原理？当电路接通电源后，同步电路开始工作，产生同步脉冲信号，同步脉冲信号同时触发发射电路和时基电路，发射电路被触发后产生高频电脉冲信号，该电脉冲信号作用于探头，通过探头利用逆电压效应，产生超声波，超声波在工件里传播，遇到界面介质产生反射，该反射信号被探头接收，送至放大电路，经放大电路放大、检修，显示在电路的垂直偏转板上，形成垂直的伤波和底波。时基电路被触发后，产生锯齿形，加在示波器的水平加载线上，该扫描信号按时间顺序分开显示出来，显示实际扫描线。怎样选择超声波探头的工作频率？总原则：是在保证探伤灵敏度的前提下尽能选用较低的频率。其次，小缺陷选择高灵敏度高频率；大缺陷选择频率低一些的。磁粉探伤的三个必须的步骤是那些？1、工件预处理2、必须在磁化工件添加适量磁粉3、必须对所有的磁痕观察和解释连续法的一般步骤：预处理——工作磁化（同时浇注磁悬液或喷洒磁粉）——观察评定——退磁及后处理声发射检测的主要目的：1、确定声发射源的部位；2、分析声发射源的性质；3、确定声发射发生的时间或