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1、第一章 概述1. 掌握安全检测的定义，安全检测仪器、安全监测仪器和安全监测系统的含义。（1）安全检测是为了及时获取工业危险源的安全状态信息，将信息通过物理或化 学的方法转化为可观测的物理量（模拟或数字信号）的过程。（2）安全检测仪器是由传感器及信息处理、显示单元组成的仪器.（3）安全监测仪器是将安全检测器集于一体并安装于现场,对安装状态信息进行实 时检测的装置。（4）安全监测系统只将检测器或传感器安装于现场，而信息处理、显示、报警等单 元安装在远离现场的控制室内。2. 掌握安全检测技术的特点，安全检测研究的内容（研究的主要内容）、工业安全 的任务、安全检测的任务（1）安全检测技术的特点：安全检
2、测系统自身必须有高可靠性和高安全性.预测异常现象具有高难度检测点分布范围大检测系统维护的难度大涉及多领域多学科（2）安全检测研究的主要内容：1）确定被测量的检测原理 ;2）确定被测量的检 测方法;3）设计确定检测系统；4）检测（数据）结果处理.（3）工业安全的任务：依靠新的知识，采用现代化技术和管理方法，杜绝和预防 生产过程中暴露的或潜伏的不安全因素.（4）安全检测的任务：3。掌握传感器的定义，传感器的组成及各部分的作用（1）传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件 或装置。（2）传感器由敏感元件和转换元件两部分组成。（3）敏感元件的作用：直接感受或测量非电量,输出与
3、被测量成确定关系的其他 量。转换（传感）元件的作用：将敏感元件感受或响应的被测量转换为适于传输 或测量的电信号部分。4。了解传感器的分类:（1）按输入量分:压力、湿度、光传感器（2）按工作原理分：应变式、电容式、压电式、热电式传感器（3）按物理现象分：结构型、物性传感器（4）按能量关系分:能量转换型、能量控制型传感器（5）按输出信号分：模拟式、数字式传感器第二章 检测系统的一般特性1、掌握信号的概念、信号的分类（1）信号是可以反映被测系统的状态或特征的信息,是带有一定信息的时间函数（2）信号分类（pl4页）2、理解真值、指定值、标称值和示值的概念，掌握误差的分类和计算、精度高低 与系统误差、随
4、机误差的关系（1）真值：检测某一过程参数时，该参数在一定条件下总有一个客 观存在的量值，通常称之为真值.指定值：标称值：示值：（2）误差的分类：1）按表示方法分：绝对误差、相对误差绝对误差：某一物理量的测量值X与真值A的差值。即x=x一A相对误差：a）实际相对误差S :绝对误差kx与被测量的约定真值A的百A分比。即 S=kx/AX100%Ab）示值相对误差S :绝对误差kx与仪器示值X的百分比.即S =XXx/XX100%c）满度相对误差S :绝对误差kx与仪器满度值Xm的百分比。m即 S 二x/XmXlOO%2）m 按误差性质分:系统误差、随机误差 系统误差:在相同条件下多次测量同一物理量时
5、,其误差的绝对值和符号保 持恒定，或在条件改变时，按某一确定的规律变化的误差。随机误差:在相同条件下多次测量同一物理量时,在已消除引起系统误差的 因素之后,测量结果仍有误差，而其变化是无规律的随机变化,这 种误差称为随机误差。精度高低与系统误差、随机误差的关系:测试结果的精度表示测试的总误差， 平时说测试精度高是指测试的准确度和精确度都很高，而测量的 准确度由系统误差表征，系统误差越小，表明测量准确度越高。 通常测量量精度表征随机误差的大小，随机误差越小,精确度越高. 所以,测试结果的精度高，也就是说系统误差和随机误差都很小。3、掌握检测系统的静态特性以及衡量其好坏的重要指标:（1）检测系统的
6、静态特性指被测物理量处于稳定状态时的检测系统的输入-输出特性。（2）衡量检测系统静态特性的重要指标:线性度、灵敏度、迟滞和重复性。线性度指实际特性曲线与拟合直线偏离的程度。灵敏度一一指传感器或测试系统在稳态下输出变化值ky与输入变化值x的比值，用K表示。即K=y/x迟滞一一值传感器正（输入量增大）反（输入量减小）行程的输出一-输入 特性曲线不重合的程度。重复性一一指测试系统或传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次 变动时所得的特性曲线不一致的程度.4、闭环系统的输入量、输出量、反馈量与闭环系统的传递系数的关系（p25页）第三章 压力检测1。掌握压力检测的方法（1）直接比较法:将被测力直接通过
7、杠杆系统与标准质量（砝码）的重量进行平 衡的方法。（2）间接比较法:将被测力通过测力传感器，按比例转换成其他物理量,然后与 标定值比较来求得力的大小.2. 掌握电阻应变片的工作原理应变片的工作是建立在敏感元件应变效应的原理上的.金属丝的电阻随着它的 机械变形的大小而发生相应的变化的现象称为金属丝的电阻应变效应。3. 熟悉电阻应变片的优缺点优点：1）结构简单、使用方便、性能稳定可靠2）易于实现检测系统自动化和多点同步测量，远距离测量和遥测3）灵敏度高、检测速度快，适合静态、动态检测4）可以检测多种物理量缺点：具有非线性，输出信号微弱，抗干扰能力较差4。金属丝的灵敏系数K0取决于哪两个因素的影响（
8、p46页）金属丝的灵敏系数为，其影响因素为（1） 表示形变所引起的变化,即由金属丝受拉伸后，材料的 几何尺寸发生变化而造成 的影响。（2） 表示材料的电阻率随应变所引起变化，即当材料发生变形时， 其自由电子的活动和数量均发生了变化的缘故，这项可为正值也可为负值,但作为 应变片材料,都选正值。5。根据电阻应变片的结构分类（熟悉回线式、短接式、箔式和薄膜式应变片各 自的特点）（1）回线式应变片片 优点：制作简单、性能稳定，价格便宜、易于粘贴. 缺 点：横向效应比较大。（2）短接式应变片优点：克服了回线式应变片的横向效应. 缺点:由于焊点多,在冲击振动条件下,易在焊点处出现疲劳破坏，因而制造工艺要求
9、高。（3）箔式应变片优点：尺寸精确、灵敏系数大、散热条件好,蠕变、机械滞后较小,疲劳寿命高.（4）薄膜应变片优点：敏感度高，允许电流密度大，工作温度范围广。 缺点：很难控制其电阻对温度和时间的变化关系.（5）半导体应变片 优点:尺寸、横向效应、机械滞后都很小，灵 敏系数极大。 缺点：电阻值和灵敏系数的温度稳定性差，测量较 大应变时非线性严重，灵敏系数随受拉或受压而变,且分散度大。6。应变片的灵敏度系数恒小于金属丝的灵敏度系数的原因 （知道什么是横向效应 原因:除了胶体传递变形失真外，主要还存在着横向效应。在测量纵向应变时，圆弧部分产生一负的电阻变化，从而降低了应变片的灵敏度。这种现象称为横向
10、效应.（p52页）7。电阻应变片的动态特性（1）应变片的电阻值 它是指用来安装的应变片，在不受外力的情况下，于室温条件下测定的电阻 值，也称原始阻值。（2）灵敏度（k） 金属丝的电阻相对变化与它所感受的应变之间具有线性关系，我们用它的灵敏度系数K0表示。（3）横向效应 在测量纵向应变时,圆弧部分产生一负的电阻变化，从而降低了应变片的灵敏度。这种现象称为横向效应。（4）允许电流 指不因电流产生热量影响检测精度，应变片允许通过的最大电流。（5）应变极限粘贴在试件上的应变片所能测量的最大应变值叫应变极限。（6）机械滞后、零点漂移和蠕变机械滞后指对粘贴的应变片，在温度一定时，增加和减少机械应变过程中同
11、 一机械应变量时指示应变的最大差值。零点漂移指已粘贴好的应变片，在温度一定和不承受机械应变时，指示应变 随时间的变化.蠕变指已粘贴好的应变片，在温度一定并承受一个恒定的机械应变时,指示 应变随时间的变化。8。压阻式传感器的工作原理（什么是压阻效应） 工作原理:固态压阻式传感器是根据半导体材料的压阻效应在半导体材料的基 片上扩散电阻制成的，基片直径作为检测传感元件。扩散电阻在基片内组成电桥， 当基片受到压力或力作用产生变形时，各电阻值发生变化,电桥产生相应的不平衡 输出。压阻效应半导体材料受到压力作用时,其电阻率发生明显变化，这种现象 称为压阻效应。9。压电效应有两种，定义各是什么？ 压电效应某
12、些物质在沿一定方向受到拉力或压力作用而发生变形时 ,其表 面上会产生电荷。若将外力去掉，它们又重新回到不带电状态，这种现象称为压 电效应.逆压电效应-沿电介质极化方向施加电场或使其带电，它将产生机械变形， 当电场或电荷撤去后，变形随之消失,这种将电能转换为机械能的现象称为逆压电 效应或电致伸缩效应。10. 用压电传感器简单设计一个测试系统，画出系统方框图,并说明测试过程。 （p80 页或作业）11。熟悉晶体切片的规定，掌握石英晶体切片上电荷符号与受力方向的关系： （p70 页或作业）12。压电传感器配置的前置放大器有两种:二者的区别是什么？ 其前置放大器有电压放大器和电荷放大器.（1）使用电压
13、放大器时,整个测量系统对电缆电容的变化非常敏感，尤其是连接 电缆的长度的变化更为明显,因此不适于远距离测量.（2）使用电荷放大器时，电缆长度变化的影响可忽略不计，这是电荷放大器最突 出的一点，适用于远距离测量。但电压放大器比电荷放大器电路简单、元件少、 价格便宜.13。什么是传感器的标定 任何一种传感器在研制成功后，都必须按技术要求进行一系列的试验 ,以验证 它是否达到原设计指标，并通过试验数据来确定传感器的基本性能。传感器的标 定分为静态和动态两种，静态标定的目的是确定传感器静态特性指标，如线性度、 灵敏度、滞后和重复性等。动态标定的目的是确定传感器的动态特性参数,如频率 响应、时间常数、固
14、有频率和阻尼比等。第四章 温度检测1. 温度标定方法（经验温标）（P100页） 经验温标包括摄氏温标和华氏温标。摄氏温标:所用标准仪器是水银玻璃温度计。分度方法是规定在标准大气压下， 水的冰点为零度，沸点为 100 度，水银体积膨胀被分为 100等份,对应每份的温度 为1 摄氏度。华氏温度:标准仪器是水银温度计，选取氯化铵和冰水混合物的温度为零度，人体温度为100度，水银体积膨胀被分为100等份，对应每份的温度为1华氏度。 华氏温度=9/5 摄氏温度+322。温度测量方法及分类：（p100页）（1）热电法测温（2）电阻法测温（3）辐射法测温3。熟悉常见的接触法测温仪表和非接触测温仪表4。热电偶
15、的工作原理 -热电效应用A、B两种不同的金属导线组成一个闭合回路，当导体A与B的两个接点1和 2之间存在温差时,两者之间产生电动势,因而在回路中形成定大小的电流，这种 现象即称为热电效应。5. 热电偶产生的热电势有哪两种?（1）接触电势一一当两种导体A、B相接触时，由于二者的逸出功不同，即电子 脱离金属表面所需的功不同，逸出功较小的金属（A）中电子逸向逸出功大的金属（B）,这样金属A因失去电子而提高电势，金属B则因得到电子而降低电势，因而 在两金属的接触点便形成了接触电势.接触电势值等于二金属的逸出功之差，它与 金属的物性及温度有关,与尺寸及形状无关。（2）温差电势-对一根金属导线而言，当该导线两端处于不同温度时，对应的自 由电子能量也随之不同，致使高温端的电子向低温端扩散,结果，高温端积累正电 荷,低温端积累负电荷,达到平衡后便构成两端间的温差电势。6热电偶适于远距离测温的主要原因（P104页）当组成热电偶的电极材料均匀时，其热电势的大小与热电极本身的直径和长度 无关，只与工作端的温度有关.因此，用各种
