安全检测与监控技术复习资料

安全检测：狭义上是侧重于测量，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。

广义上是把把安全检测与安全监控统称为安全检测。

一误差测量误差的表示方法有哪些？1.绝对误差测量值（即示值）x 与被测量的真值x 0之间的代数差值Δx 称为测量值的绝对误差，即式中,真值x 0可为约定真值，也可以是由高精度标准器所测得的相对真值。

2.相对误差测量值（即示值）的绝对误差Δx 与被测参量真值x 0的比值，称为检测系统测量值（示值）的相对误差δ，该值无量纲，常用百分数表示，即3.引用误差测量值的绝对误差Δx 与仪表的满量程L 之比值，称为引用误差γ。

引用误差γ通常也以百分数表示：4.最大引用误差（或满度最大引用误差）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 的比值的百分数，称为仪表的最大引用误差，用符号γmax 表示：5.容许（允许）误差容许误差是指测量仪表在规定的使用条件下，可能产生的最大误差范围，它也是衡量测量仪表的最重要的质量指标之一。

二概念准确度：说明检测仪表的指示值与被测量真值的偏离程度，准确度反映了测量结果中系统误差的影响程度。

精确度：准确度与精密度两者的总和，即测量仪表给出接近于被测量真值的能力，精确度高表示精密度和准确度都比较高。

精度：是测量值与真值的接近程度。

霍尔效应：通有电流的金属板上加一匀强磁场，当电流方向与磁场方向垂直时，在与电流和磁场都垂直的金属板的两表面间出现电势差，这个现象称为霍尔效应，这个电势差称为霍尔电动势。

压电效应：某些电介质，当沿着一定方向对其施力而使它变形时，内部就产生极化现象，同时在它的两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，又重新恢复不带电状态，这种现象称为压电效应。

当作用力方向改变时，电荷极性也随着改变。

逆向压电效应：逆向压电效应是指当某晶体沿一定方向受到电场作用时，相应地在一定的晶轴方向将产生机械变形或机械应力，又称电致伸缩效应。

当外加电场撤去后，晶体内部的应力或变形也随之消失。

%100%100000⨯-=⨯∆=x x x x x δ%100⨯∆=L x γ%100||max max ⨯∆=L x γ三温度计（重点：膨胀式和热电偶式）膨胀式温度计是利用液体，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。

（-200—700℃，结构简单，价格低廉，一般只用作就地测量）压力式温度计：主要由感温包、传递压力元件（毛细管）、压力敏感元件（弹簧管、膜盒、波纹管等）、齿轮或杠杆传动机构、指针和读数盘组成。

压力式温度计的主要特点是结构简单，强度较高，抗振性较好。

压力式温度计可分为充气体的压力式温度计和充蒸气的压力式温度计。

充气体的压力式温度计：工业上用的充气体的压力式温度计通常充氮气，它能测量的最高温度为500～550℃；在低温下则充氢气，它的测温下限可达-120℃。

在过高的温度下，温包中充填的气体会较多地透过金属壁而扩散，这样会使仪表读数偏低。

充蒸气的压力式温度计：充蒸气的压力式温度计是根据低沸点液体的饱和蒸气压只和气液分界面的温度有关这一原理制成的。

其感温包中充入约占2/3容积的低沸点液体，其余容积则充满液体的饱和蒸气。

感温包中充入的低沸点液体常用的有氯甲烷、氯乙烷和丙酮等。

热电偶的特点是什么？（1）温度测量范围宽。

随着科学技术的发展，目前热电偶的品种较多，它可以测量自-271～2800℃乃至更高的温度。

（常用于测量100-1600℃）（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。

此外，热电偶的结构简单，使用方便，其测量端能做得很小。

因此，可以用它来测量“点”的温度。

又由于它的热容量小，因此反应速度很快。

热电偶的测温原理是什么？热电偶测温是基于热电效应。

在两种不同的导体（或半导体）A和B组成的闭合回路中，如果它们两个结点的温度不同，则回路中产生一个电动势，通常我们称这种电动势为热电势，这种现象就是热电效应。

热电偶的分度表：在T0=0℃时作为基准，用实验的方法测出各种不同热电极组合的热电偶在不同的工作温度下所产生的热电势值，并将其列成一张表格，这就是常说的分度表。

参考函数：温度与热电势之间的关系也可以用函数关系表示，称为参考函数。

记住以下几个结论：(1)两种相同材料的导体构成热电偶时，其热电势为零；(2)当两种导体材料不同，但两端温度相同时，其热电偶的热电势为零；(3)热电势的大小只与电极的材料和结点的温度有关，与热电偶的尺寸、形状无关。

热电偶的冷端温度补偿有哪几种方法？温度修正法：采用补偿导线可使热电偶的参考端延伸到温度比较稳定的地方，但只要参考端温度不等于0℃，需要对热电偶回路的电势值加以修正，修正值为E AB（t0,0）。

经修正后的实际热电势可由分度表中查出被测实际温度值。

冰浴法：在实验室及精密测量中，通常把参考端放入装满冰水混合物的容器中，以便参考端温度保持0℃，这种方法又称冰浴法。

补偿电桥法：补偿电桥法是在热电偶与显示仪表之间接入一个直流不平衡电桥，也称冷端温度补偿器，补偿导线法：在实际测温时，需要把热电偶输出的电势信号传输到远离现场数十米的控制室里的显示仪表或控制仪表，这样参考端温度t0也比较稳定。

热电偶一般做得较短，需要用导线将热电偶的冷端延伸出来。

工程中采用一种补偿导线，它通常由两种不同性质的廉价金属导线制成，而且要求在0～100℃的温度范围内，补偿导线和所配热电偶具有相同的热电特性。

仪表机械调零法校验:是指对热电偶热电势和温度的已知关系进行校核，检查其误差的大小。

分度:是确定热电势和温度的对应关系。

热电偶测温系统的误差有哪几种？(1) 热电偶分度误差Δ1: 由于热电偶材质不均匀使得其热电特性与统一分度表之间存在差值。

该项误差不能超过热电偶允许误差的范围，否则应重新校验。

(2) 补偿导线误差Δ2：补偿导线与热电偶热电特性不同而带来的误差。

(3) 冷端补偿器误差Δ3：冷端补偿器只能在平衡点和计算点的温度值得到完全补偿，在其他温度时因不能完全得到补偿所造成的误差，即为冷端温度补偿器误差。

(3) 测量仪表误差Δ4: 该误差由仪表精度等级所决定。

附加知识：两种材料不同的导体A和B接触在一起时，由于自由浓度不同，便在接触处发生电子扩散，若导体A、B的电子浓度分别为NA、NB，且NA>NB，则在单位时间内，由A扩散到B 的电子数要多于由B扩散到A的电子数。

所以，导体A因失去电子而带正电，导体B因得到电子而带负电，在A、B的接触面处便形成一个从A到B的静电场。

这个电场又阻止电子继续由A向B扩散。

当电子扩散能力与此电场阻力相平衡时，自由电子的扩散达到了动态平衡，这样在接触处形成一个稳定的电动势，称为接触电势。

温差电势（也称汤姆逊电势）是指在同一根导体中，由于两端温度不同而产生的电动势。

导体A两端的温度分别为T0和T时的温差电势表示为EA（T，T0）。

设导体A(或B)两端温度分别为T0和T，且T>T0。

此时导体A(或B)内形成温度梯度，使高温端的电子能量大于低温端的电子能量，因此从高温端扩散到低温端的电子数比从低温端扩散到高温端的要多，结果高温端因失去电子而带正电荷，低温端因获得电子而带负电荷。

因而，在同一导体两端便产生电位差，并阻止电子从高温端向低温端扩散，最后使电子扩散达到动平衡，此时形成温差电势。

中间导体定律：热电偶回路中接入中间导体，只要中间导体两端温度相同，则对热电偶回路总的热电势没有影响。

中间温度定律：热电偶在结点温度为（T，T0）时的热电势，等于在结点温度为（T，T n）及（T n，T0）时的热电势之和，其中，T n称为中间温度。

中间温度定律的实用价值在于：(1)当热电偶冷端不为0℃时，可用中间温度定律加以修正；(2)由于热电偶电极不能做得很长，可根据中间温度定律选用适当的补偿导线。

标准电极定律：如果A、B两种导体分别与第3种导体C组成热电偶，当两结点温度为（T，T0）时热电势分别为E AC（T，T0）和E BC（T，T0），那么在相同温度下，由A、B两种热电偶配对后的热电势为E AB（T，T0）=E AC（T，T0）-E BC（T，T0）。

均质导体定律：由一种均质导体组成的闭合回路中，不论导体的截面和长度如何，以及各处的温度分布如何，都不能产生热电势。

这条定理说明，热电偶必须由两种不同性质的均质材料构成。

热电偶材料的要求是什么？（1）在测温范围内，热电性质稳定，不随时间和被测介质而变化，物理化学性能稳定，不易氧化或腐蚀；（2）电导率要高，并且电阻温度系数要小；（3）它们组成的热电偶的热电势随温度的变化率要大，并且希望该变化率在测温范围内接近常数；（4）材料的机械强度要高，复制性好，复制工艺要简单，价格便宜。

热电偶材料可以分为哪几类？按热电偶材料分类有廉金属、贵金属、难熔金属和非金属四大类。

热电偶按照用途和结构分为普通工业用和专用两类。

普通工业用的热电偶分为直形、角形和锥形（其中包括无固定装置、螺纹固定装置和法兰固定装置等品种）。

专用的热电偶分为钢水测温的消耗式热电偶、多点式热电偶和表面测温热电偶等。

热电偶的结构形式各种各样，按其结构形式，热电偶可分哪几类？普通型热电偶：这类热电偶主要用来测量气体、蒸气和液体介质的温度，目前已经标准化、系列化。

铠装热电偶：铠装热电偶又称缆式热电偶，它是将热电极、绝缘材料和金属保护套三者结合成一体的特殊结构形式。

它具有体积小、热惯性小、精度高、响应快、柔性强的特点，广泛用于航空、原子能、冶金、电力、化工等行业中。

薄膜热电偶：是采用真空蒸镀的方法，将热电偶材料蒸镀在绝缘基板上而成的热电偶。

它可以做得很薄，具有热容量小、响应速度快的特点，适于测量微小面积上的瞬变温度。

快速消耗型热电偶：是一种专用热电偶，主要用于测量高温熔融物质的温度，如钢水温度，通常是一次性使用。

这种热电偶可直接用补偿导线接到专用的快速电子电位差计上，直接读取温度。

四流量计涡轮流量计的测量范围？可以测量气体、液体流量，但要求被测介质洁净，并且不适用于粘度大的液体测量。

涡轮流量计的工作原理是什么？在一定范围内，涡轮的转速与流体的平均流速成正比，通过磁电转换装置将涡轮转速变成电脉冲信号，以推导出被测流体的瞬时流量和累积流量。

涡轮流量计的特点是什么？优点:其测量精度高,复现性和稳定性均好；量程范围宽，量程比可达(10～20):1,刻度线性；耐高压，压力损失；对流量变化反应迅速，可测脉动流量；抗干扰能力强，信号便于远传及与计算机相连。