安全监测监控技术复习提纲

1.根据被测的物理量随时间变化的特性，可将被测物理量分几类，什么是静态量和动态量？答：（1）可将被测的物理量分为静态量和动态量。

（2）静态量：静止或缓慢变化的物理量。

动态量：随时间快速变化的物理量。

2.测量的本质是什么？答：（1）采集和表达被测物理量。

（2）与标准作比较3.测量的前提条件是什么？答：（1）被测量必须有明确的定义。

（2）测量标准必须事先通过协议确定。

4.什么是信号和噪声？答：信号：是信号本身在其传输的起点到终点的过程中所携带的信息的物理表现。

噪声：噪声也是一种信号，任何干扰对信号的感知和解释的现象称为噪声。

5.什么是周期信号和非周期信号？答：周期信号：满足下面关系式的信号。

X(t)=X(t+kT)中，T-周期。

周期信号一般分为正余弦多谐复合信号和伪随机信号。

非周期信号：不具上述性质的确性信号，其又可分成准周期信号和瞬态信号两类。

6.什么是传感器广义定义和传感器狭义定义？答：广义定义;它是一种以一定的精确度将被测量转换为与之有确定对应关系的，易于精确处理和测量某种物理量的测量部件或装置。

7.什么是检测与测量？答：检测：是检出和测量的总称。

测量：以确定被测对象量值为目的的全部操作。

8.什么是传感检测技术？答：传感检测技术就是应用传感器将被测量信息转换成便于传输和处理的物理量进而进行变换，传输，显示，记录和分析数据处理的技术。

2-3.什么是调制与解调？答：调制：缓变信号变成高频交流信号的过程，其也可以称用被测缓变信号对一个标准高频振荡进行控制的过程。

解调：是从已调制波中不失真地恢复原来缓变信号的过程。

2-4.什么是数字滤波，数字滤波有什么特点？答：数字滤波：指通过一定的计算程序对采样信号进行平滑加工，提高其有用信号的比重，消除或减少干扰噪声。

特点：（1）数字滤波无需硬件设备，只是增加一个滤波程序，不存在阻抗匹配问题。

（2）便于根据不同传感器的输出特点及环境状况改变滤波参数，选择不同的滤波方法。

2-7.什么是直接测量，间接测量与联立测量？答：直接测量：在使用仪表进行测量时，对仪表读数不需要经过任何运算，就能直接表示测量所需结果。

间接测量：在使用仪表进行测量时，首先对与被测物理量有确定函数关系的几个两进行测量，将测量值代入函数关系式，经计算得到所需结果。

联立测量：在应用仪表进行测量时，若被测物理量必须经过求解联立方程组，才能得到最后结果。

2-10.什么是绝对误差，实际相对误差，示值相对误差，满度（引用）相对误差？答：绝对误差：某一被测量值X与真值A0的差值为绝对误差△X。

实际相对误差：用绝对误差△X与被测量的约定值A的百分比表示的相对误差。

示值相对误差：用绝对误差△X 与仪器示值X的百分比值来表示的相对误差。

满度（引用）相对误差：用绝对误差△X与仪器满度值XM的百分比来表示的相对误差。

2-11.什么是系统误差，随机误差，各有什么特征？怎么减少或消除系统误差，随机误差？答：（1）系统误差：在相同条件下多次测量同一物理量时，其误差的绝对值和符号保持恒定，或者在条件改变时，按某一规律变化的误差，称为系统误差。

随机误差：在相同条件下多次测量同一物理量时，在已经消除引起系统误差的因素后，测量结果仍有误差，而其变化是无规律的随机变化，这类误差称为随机误差.（2）系统误差特征：系统误差出现的规律性和产生原因的可知性。

随机误差特称：绝对值相等，符号相反的误差在多次重复测量中出现的可能性相等。

在一定测量条件下，随机误差绝对值不会超出某一限度，绝对值小的随机误差比绝对值大的随机误差在多次重复测量中出现的机会多。

（3）A.在测量中，定值系统误差一般可用实验对比法发现并用修正法予以消除，定值系统误差一般可用残余误差观察法发现，并从硬件和软件不同方面采取措施消除它。

B.随机误差无法消除，可以取多次测量平均值方法减小之。

2-12什么是粗大误差，准确度，精密度，精确度？答：粗大误差：由于测量者在测量时疏忽大意或环境条件突变造成的误差。

准确度：表征测量结果接近真值的程度。

精密度：反映测量结果的分散程度。

精确度：表征测量结果与真值之间的一致程度。

2-16.测试数据有哪些表示方法，测试数据的回归方法有哪些？答：表示方法：图示法，解析法，表格法。

回归方法：线性拟合，多元线性拟合，曲线拟合2-17.什么叫做数据样本的置信度，置信区间？答：置信度：表示样本统计值的精确度，它是指样本统计值落在参数值某一正负区间内的概率。

置信区间：对测得的数据附加一个在某种置信水平上估计出来的表示准确度的区间。

3-1传感器工作物理基础的基本定律主要有哪四种类型？答：守恒定律，场的定律，物质定律，统计法则3-2.传感器一般由那三部分组成？答：敏感元件，传感元件，基本转换电路。

3-5.传感器静态特性和动态特性有哪些？什么是线性度，重复性和迟滞等？答：静态特性：线性度，迟滞，重复性，灵敏度，分辨力，阈值，稳定性，漂移，精确度，可靠性。

动态特性：传感器的频率响应特性，传感器阶跃响应特性。

线性度：又称非线性误差，是被测值处于稳定状态时，表征传感器输出和输入之间的关系曲线对拟合曲线的接近程度。

重复性：表征传感器在输入量按同一方向作全程连续多次变动时所得特性曲线不一致的程度。

迟滞：表征传感器在正反行程中输出输入特性曲线的不重合程度。

3-6.什么是时间常数τ，上升时间tτ,响应时间ts,超调量α，衰减度ψ延迟时间td？哪些参数是表征系统的响应速度性能。

哪些参数表征系统的稳定性能？答：时间常数τ：传感器输出值上升到稳态值的YC的63.2%所需的时间。

上升时间tτ：传感器输出值由稳态值的10%上升到到90%所需的时间。

响应时间ts：输出值达到允许误差范围±Δ%所经历的时间。

超调量α：输出第一次超过稳值之峰高，即α=YMAX-YC，常用α/Yc×100%表示。

衰减度ψ：指相邻两个波峰高度下降的百分数（α-α1）/α×100%。

延迟时间td：响应曲线第一次达到稳定值的一般所需时间。

（）时间常数τ，上升时间tτ，响应时间ts表征系统响应速度性能。

超调量α，衰减度ψ则表征系统的稳定性能。

3-9.改善传感器性能的主要技术途径有哪些？答：差动技术，平均技术，稳定性技术，屏蔽，隔离与干扰抑制技术，补偿校正技术，集成化与智能化技术，合理选择传感器材料，结构与参数。

4-4.热导型气体检测仪器检测元件有哪些？各有什么特性？答：（1）金属丝热敏电阻。

特点：稳定性好，零漂少，线性好，重复性高，寿命长，但加工工艺复杂，化学稳定性差，互换性差。

（2）半导体热敏电阻、特点：受CO2，水蒸气影响较大，零点飘移，元件的一致性和互换性较差，受加工工艺影响较大。

4-5.简述载体催化剂型元件的组成和各部分作用？答：铂丝线圈。

作用（1）对载体和催化剂进行加热，使可燃气体接触元件后达一定的氧化状态。

（2）把可燃气体在催化剂作用下燃烧生成的热量检测出来。

载体，作用：（1）提供较大的反应接触面积。

（2）固定铂丝的几何形状。

（3）附载催化剂。

（4）传到热量给铂丝。

催化剂：PD,PT，TH等.作用：（1）加快反应速度。

（2）降低气体燃烧温度。

4-7简述载体热催化型传感器测量原理？答：其检测原理是甲烷等可燃气体在催化剂的作用下，在元件的表面产生氧化反应，生成CO2和水，同时放出热量，其氧化反应式为CH4+2O2----CO2上+2H2O+890.34KJ。

释放的热量使元件温度上升，造成铂丝的阻值变化。

铂丝的电阻在0-630.74°C范围内与甲烷的浓度成正比。

4-9.为什么载体热催化型仪器只能测量低浓度可燃气体？答：（1）高浓度甲烷气样中缺氧使燃烧不完全，测量时出现元件双值性现象。

（2）由静态方程可知，由于辐射热与温度4次方成正比，随温度升高，辐射热所占比重逐渐增大，从而超过传导热成为主要部分，当温度超过620°C时，由于辐射散热作用，元件温度难以进一步增加，该温度对应甲烷浓度是4%，之后浓度若再增加，元件输出量增加将明显减少，这引起元件对高浓度甲烷进行检测时呈非线性，误差大。

（3）当可燃气体浓度在爆炸范围内时，元件温度可达1300°C左右，催化剂可能会迅速挥发，载体可能被炸裂；当可燃气体浓度在爆炸范围上限以上时，由于氧气缺少，造成不完全燃烧，产生的炭粒沉积在载体和催化剂上，使灵敏度下降。

4-19.简述定电位电化学CO传感器检测原理？答：各种物质在电解池中的氧化还原反应均在一定的电位下进行，某物质的标准电极电位是在规定浓度温度下物质的电极电位，当高于该标准电极电位时，产生氧化反应，低于该电位时产生还原反应。

在工作极上：CO+H2O---CO2+2H++2e.在对极上：0.5O2+2H++2e---H2O。

在工作极W与对极C之间形成电解电流，其电流I的大小与CO浓度C，扩散层面积A，薄膜扩散系数D成正比，与扩散层的厚度δ成反比：I=(nFADc)/δ，输出电流信号经放大，A/D转换，以数字形式显示出CO浓度。

4-20.简述红外气体分析法检测CO检测原理？答：红外光同时通过两室，检测室不含有待测气体，光强度相同，如果检测室含有待测气体，因气体吸收，光强度降低，最终到达检测器红外光强度减少，两束光出现强度差，强度差大小由检测器转变为电量。

检测器内封装高浓度待测气体，中间安装一可动的金属薄膜将检测器分隔成两个小气室，当两束不同光强度进入检测器时，小气室气体吸收红外光发生热体积膨胀，一侧进入光强度大，体积膨胀大，另一侧小，体积膨胀小，存在压力差，薄膜产生位移，测量位移大小，即可测量膨胀压力差。

利用电容量的变化就可测量待测气体的浓度。

4-23.简述顺磁法测氧仪原理？答：两楔形永久磁铁构成不均匀磁场，在不均匀磁场中悬吊一个水平杆，水平杆两端各有一个石英小球，球内有氧气。

当当氧等顺磁性气体通过时，由于在不均匀磁场中，气体被吸引，磁力线密集的地方气体密度大，磁力线较疏的地方气体密度小，出现密度差，使哑铃受到一个将其推离较大磁通量区的作用，哑铃产生偏转，偏转大小与哑铃所受作用力大小有关，作用力大小与磁场通过的氧的含量多少有关。

当反光镜繁盛偏转时，照射到两个硅光电池的光强度不一样，光电流大小不一样。

放大器输入端有电流差，其输出端也有电流输出。

输出电流的大小与反光镜的偏转角度又与哑铃偏转量有关，哑铃偏转量又与氧气浓度有关，因而可以检测氧气浓度。

4-24.简述气象色谱仪组成？答：主要有主机，电器部分和数据处理三大部分组成，如储气瓶，压力指示和流量控制，色谱柱，检测器，电气设备，数据处理与记录等组成。

4-25.气象色谱仪有哪两个关键部位，各起什么作用？答：（1）色谱柱，作用：完成试样分离，根据不同的物质再由亮相，固定相和流动相构成的体系中，具有不同的分配系数，当两相作相对运动时，在两相之间进行反复多次分配，这样就使那些分配系数具有微小差别的性质，在移动速度上产生很大差别，从而使组分达到完全分离。