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1、第五章环境与灾害参数检测5 环境与灾害参数检测n5.1 可燃性气体和有毒气体的检测n5.2 粉尘检测n5.3 噪声及其检测n5.4 泄漏检测n5.5 火灾参数检测与系统n5.6 防雷电安全检测n5.7 防静电安全检测n5.8 放射性危害检测5.1 可燃性气体和有毒气体的检测n5.1.1 概述n一、气体检测的内容n1.挥发性有机化合物n2.易燃易爆气体n3.有毒气体CO、H2S等n4.氧气浓度气体检测仪（核心部件为气敏传感器（气体 传感器）发挥着极其重要的作用。测气体的浓 度和成分。n二、气体检测技术的分类气体种类多，性质不同，气电的传感器种类多。表5-1 常见的可燃性气体和有毒气体 表5-1
2、常见的可燃性气体和有毒气体 表5-1 常见的可燃性气体和有毒气体 n二、热传导式气体传感器检测原理：利用被测气体与纯净空气的热传导率之差和在金属氧化物表面燃烧的特性，将被测气体浓度转换成热丝温度或电阻的变化，实现测定其体浓度的目的。n1.气体热传导式气体传感器它是利用被测气体的热传导率与铂丝（发热体）的热传导率之差所引起的温度变化的特性测定气体的浓度的。这类气体传感器主要用于测定氢气（H2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、氮气（N2）、氧气（O2）等气体的浓度，多制成携带式仪器。n2.固体热传导式气体传感器利用被测气体的不同浓度在金属氧化物表面 燃烧引起的电阻变化特性，来达到测定被测气
3、体 浓度的目的的。热传导式气体传感器的测量仪器仪表的检测 电路原理与催化燃烧式的检测电路原理相同，只 是其中R1用热传导式元件。热导式气体浓度检测 方法的优点是在测量范围内具有线性输出，不存 在催化元件中毒问题，工作温度低，使用寿命长 ，防爆性能好。其缺点是背景气要干扰测量结果 （如二氧化碳、水蒸气等），在环境温度骤变时 输出也要受影响，在低浓度检测时有效信号较弱 。n三、半导体式气敏传感器它是利用灵敏度较高的气敏半导体元件吸附被测气体时，将引起电阻率变化的特性，使其电阻大大下降（可 从500千欧下降到10千欧以下），从而达到测定某种气体浓度的目的。从结构上讲，半导体式气敏传感器是一种利用加热
4、器使元件处于所需要的高温，半导体（实际上是N型金属氧化物半导体，即用金属氧化物掺入适量有用杂质在高温下烧结成的多晶体）接触可燃性气体或被测气体时，电阻变化（减小）的电阻器。n四、湿式电化学气体传感器n（1）恒电位电解式气体传感器图5-3 恒电位电解式气体传感器的结构和测量电路（2）燃料电池电解式气体传感器这类仪器的传感器是利用被测气体可引起电流变化的特性来测定被测气体的浓度的。这类仪器主要用于测定H 2S、HCN、COCl2（二氯甲烷）、NO2、Cl2、SO2等气体的浓度。目前，这类产品主要产自国外。 （3）隔膜电池式气体传感器隔膜电池式气体传感器又称伽伐尼电池式气 体传感器或原电池式气体传感
5、器。这类测量仪器 是利用原电池的输出与通电薄膜溶于电解质中的 氧量呈正比，来测定浓度。图5-4 隔膜电池式气体传感器的构造及基本测量电路 n5.1.3 可燃性气体和有毒气体的检测仪表n1.气体检测报警仪表的分类 （1）按其功能分类:有气体检测仪表、气体报警 仪表和气体检测报警仪表三种类型。 （2）按其检测对象分类:有可燃性气体检测报警 仪表、有毒气体检测报警仪表和氧气检测报警仪 表三种类型，或者将适于多种气体检测的通称为 多种气体检测报警仪表。 （3）按其检测原理分类:主要取决于所用气体传 感器的基本工作原理，一般可燃气体检测有催化 燃烧型、半导体型、热导型和红外线吸收型等； 有毒气体检测有电
6、化学型、半导体型等；氧气检 测有电化学型等。（4）按其使用方式分类:根据使用方式不同，气体测量仪表一般分为携带式和固定式两种类型。其中，固定式装置多用于连续监测报警；携带式多用于携带检查泄漏和事故预测。 （5）按其使用场所分类:根据工业生产环境，尤其是石油化工场所防爆安全的要求，气体测量仪表有常规型和防爆型之分。其中，防爆型多制成固定式，用在危险场所进行连续安全监测。 n2.常见的气体检测报警仪表n1）煤气报警控制器图5-5 家用煤气报警器电路 2）瓦斯检测仪图5-6 单波长吸收比较型的原理图 n3）感烟探测器透射式感烟探测器：是利用烟雾的颗粒性来进行探测的,这是因为烟雾由微小的颗粒组成。在发
7、光管和光敏元件之间，如果为纯净空气，则完全透光；如果有烟雾，则接收的光强减少。这种方法适合于长距离的直线段自动监测，称为“线型探测器”。最好用半导体激光器发射脉冲光，这样光线强，且体积小、寿命长。 散射式感烟探测器：由发光管和光敏元件构成，在两者之间有遮挡屏。平时在纯净空气中，因为有遮挡屏，光敏元件接收不到发光管的信号。但是空气中含有烟雾时，烟雾的微粒对光有散射作用，光敏元件就接 收到了信号，经过放大后就可以驱动报警电路。 为了避免环境可见光引起的错误报警，选用红外 光谱，或采取避光保护措施。通常用脉冲光，每 35s有1个脉冲，每个脉冲的宽度是100s，这样有利于环境的干扰。 n离子式感烟探测
8、器图5-8 离子式感烟探测器 n3.其他气体检测报警仪器（1）光干涉式气体测量仪器。这类仪器是利用被测气体与新鲜空气的光干涉形成的光谱来测定某气体的浓度的。该类仪器主要用于测定甲烷（CH4）、二氧化碳（CO2）、氢气（H2）以及其他多种气体的浓度。（2）红外线气体分析仪。基于某些气体对红外线的选择性吸收，红外线分析仪常用的红外线波长为212m 。简单说，就是待测气体连续不断地通过一定长度和容积的容器，从容器可以适光的两个端面中的一个端面一侧入射一束红外光，然后在另一端面测定红外线的辐射强度，然后依据红外线的吸收与吸光物质的浓度成正比就可知道被测气体的浓度。n（3）气相色谱仪。气相色谱仪是一种多
9、组份混合 物的分离，分析工具，它是以气体为流动相，采用 冲洗法的柱色谱技术。n工作原理：利用物质的沸点，极性及吸附性质的 差异来实现混合物的分离。n当多组份的分析物质进入色谱柱时，由于各组分 在色谱柱中的气相和固定液液相间的分配系统不同 ，因此各组分在色谱柱的运行速度就不同。经过一 定的柱长后，顺序离开色谱柱进入检测器，经检测 后转换为电信号送至数据处理工作站，从而完成对 被测物质的定性定量分析。n分类：1）气固色谱仪n 2）气液分配色谱仪n（4）气体检定管与多种气体采样器组合类型仪器。气体检定管与多种气体采样器组合类型仪 器。这类仪器中的检定管是利用填充于玻璃管内 的指示剂与被测气体起反应来
10、测定各种被测气体 的浓度的。使用中，一般是将检定管与多种气体采样器配合使用，依靠采样器来采集一定量的被测气体 检定管，根据管中指示剂的变色程度和变色长度 来确定被测气体浓度。这类检测气体的仪器结构简单，使用方便、迅速，具有相当高的灵敏度，一般制成携带式，最适于在各种环境中现场采集、测定CO、H2S、NO、NO2、NH3、CO2以及烷烃、烯烃、苯、酮等多种有机化合物气体，应用十分广泛。5.2 粉尘检测n5.2.1 粉尘的有关概念n1.定义：粉尘是指悬浮在空气中的固体微粒。n2.粉尘的来源n1）固体物料的机械粉碎和研磨；n2）粉状物料的混合、筛分、包装及运输；n3）物质的燃烧；n4）物质被加热时产
11、生的蒸气在空气中的氧化和凝结。n3.粉尘的种类n1）全尘通常，将包括各种粒径（粉尘颗粒直径）在内的粉 尘总和叫做全尘。n2）呼吸性粉尘粒径在5m以下的工业粉尘就是呼吸性粉尘。n3）爆炸性粉尘悬浮于空气中，在一定浓度和有引爆源的条件下， 本身能够发生爆炸或传播爆炸的可燃固体微粒称为爆炸 性粉尘或可燃粉尘。n4）无爆炸性粉尘不能发生爆炸和传播爆炸的粉尘叫做无爆炸性粉尘 。n5）惰性粉尘能够减弱或阻止有爆炸性粉尘爆炸的粉尘叫做惰性 粉尘。n6）硅尘含游离二氧化硅在10%以上的岩尘称做硅尘。n7）游离粉尘悬浮在空气中，能形成粉尘云的粉尘叫做游离粉尘 。n8）沉积粉尘在平面上、周边上、设备上、物料上能形
12、成粉尘层的粉尘叫做沉积粉尘。 n4.粉尘的危害n1）可燃粉尘的火灾及爆炸危害n2）粉尘对人体的危害第一种是尘肺。这种病是由于较长时间吸入较高浓度的生产性粉尘所致，引起以肺组织纤维化为主要特征的全身性疾病。第二种是肺部粉尘沉着症。它是由于吸入某些金属性粉尘或其他粉尘而引起粉尘沉着于肺组织，从而呈现异物反应，其危害比尘肺小。第三种是粉尘引起的肺部病变反应和过敏性疾病。n5.防护措施n1）加强组织领导，制定防尘规章制度，设有 专、兼职人员，从组织上给予保证。n2）逐步改革生产工艺和生产设备，进行湿式 作业方式，减少粉尘的飞扬。n3）降低空气中的粉尘浓度，密封机械，防止 粉尘外逸，采用通风排气装置和空
13、气净化除尘设 备，使车间粉尘降低到国家职业接触限制标准以 下。n4）加强个人卫生防护。n5.2.2 粉尘的检测方法n1.光学显微镜法在取样沉积后，将微粒刷在碳质透明塑料片或类似胶 片上，通过光学显微镜进行观察。在观测时，微粒的尺 寸通常都按水平面的尺寸来考虑。 图5-9 微粒的测量 (a）最大尺寸；(b）纤维测量的最大尺寸 n2.电集尘法含尘气体通过具有高电位差的两个电极间形成的强电 场，利用电晕放电现象使气体带电的同时，也使粉尘带 电，从而粉尘可以附着在电极上。然后根据捕捉到的粉 尘的质量和流过集尘器的气体体积，便可计算出被污染 气体中粉尘的浓度（g/m3或mg/m3）。图5-10 集尘电极
14、的结构 3.滤纸取样法吸引泵以10L/min的吸引流量从吸引口吸引气体，经过 匀速移动的滤纸后，粉尘沉积在滤纸上。在光源的照射 下，用光电管在下面检测滤纸的透光量。透光量与沉积 的粉尘量成反比。 由此可算出粉尘 是根据流量计的 流量，便可得到 被污染气体的浓 度，它属于相对 浓度。 图5-11 滤纸带空气取样法的结构图 4.扫描显微镜检测法将被检查的微粒样品放在普通的显微镜载物玻璃片上，此时显微镜便可进行正常的观察。同时，利用电子显微镜分析仪检测有关微粒数量、大小、形状等参数，通过计算机对这些数据进行处理，便可以很快地得到有关微粒的数量、各种形状、载距、面积以及在设定的尺寸上、下限范围内的统计
15、分布。5.射线测尘原理射线测尘仪表是利用核辐射原理工作的。它利用粉 尘对射线的吸收作用，当放射源产生的射线穿过含有粉 尘的空气时，一部分射线被粉尘吸收掉，一部分射线穿 过被测物质（含尘空气）。空气中的粉尘含量越大，被 吸收掉的射线量越大。射线的减少量与粉尘的浓度成 正比关系。图5-12 射线测尘仪结构 n6.光电测尘原理当微动开关S1闭合时，光源1发光，经过凸镜2变为近平 行光，通过滤纸3照射到硅光电池4上，硅光电池输出电 流，由微安表5读出光电流大小。若含有粉尘的气体通过 滤纸3，滤纸上集聚了粉尘。经过滤纸照射则硅光电池上 的照度减弱，微安表的指示就减少，从而可根据测尘前 后光电流的变化来反
16、映粉尘浓度。图5-13 光电测尘仪原理 在实际应用条件下，可以获得硅光电池的输出电流 和光通量成线性关系，即 I= （5-6） 式中:为比例因子。 （5-7） 式中:0、为光通过含尘气体前、后的光通量；L为含尘气体的厚度；K为含尘气体的减光系数；C1为单位厚度含尘气体中的尘重。 若以CLC1表示整个被测区内的尘重，则 （5-8） 由此得 （5-9） 显然，只要知道粉尘的减光系数K和通过滤纸吸尘前、后的0与，就能求出一定体积（其大小由Qt确定，其中:Q为采样流量；t为取样时间）的含粉尘气体内粉尘的质量；/就是单位体积含尘气体内的粉尘浓度，记为mg/3。 5.3 噪声及其检测n5.3.1 噪声及其主要危害n1.定义人们生活和工作所不需要的声音叫噪声。n2.危害损伤听力、干扰人们的睡眠和工作，诱发疾病，干扰语言交流，强噪声还会影响设备正常运 转和损环建筑结构。n3.环境噪声的来源1）交通噪声2）工厂噪声3）建筑施工噪声4）社会生活噪声n5.3.2 噪声的量度参数n1.声压和声
