安全监测技术习题docWord文档格式.docx
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②已知测量系统的动态特性，估算可测量信号的频率范围与对应的动态误差。
15.全国环境空气质量卫生监测检验方法科研协作组和车间空气监测检验方法科研协作组出版了《车间空气监测检验方法》（第三版），提出了168个毒物项目203种分析方法，有的已成为国家标准方法，《环境空气质量监测试验方法》
提出47种有害物质，95种分析方法，在工作实践中可以作为参考。
16.全国液态奶三聚氯胺专项监督检查中，专项检查按照统一检验方法、统一检验仪器、统一检验结果判定规则的“三统一”原则，组织全国150个国家级食品类质检中心和实验室对全国液态奶生产企业进行监督检查，检查结果又经国家重点实验室和国家重点检验机构进行了确认。
17.GPTB（GeneralPerposeInterfaceBus）测试系统是一种通用接口测试系统，该接口在功能上、电气上和机械接插上都按国际标准设计，内含16条信号线，每条线都有特定的意义。
即使不同厂家的产品也相互兼容具有互换性，组建系统时非常方便，拆散后各仪器子系统又可作单台仪表独立使用。
一块GPIB接口卡可带多达14台仪器
18.VXI总线系统是机箱式结构，即插即用系统。
系统的组建和使用越来越方便,它的高速率传输、模块式结构不仅使得仪器结构紧凑、小巧轻便，更使得集多种功能于一体的现代集成式虚拟仪器变成现实。
19.闭环控制系统是以计算机为中心的现代测试系统，应用于大规模、现代化生产中的主要形式，是正在发展中的现场总线（Fieldbus,CANbus）中的智能仪表、设备。
20.测量系统的动态特性用数学模型来描述。
主要有三种形式：
时域中的微分方程、复频域中的传递函数、频域中的频率特性。
测量系统的动态特性由其系统本身固有属性决定，所以只要已知描述系统动态特性三种形式模型中的任一种，就可以推导出另两种形式的模型
21.常见测量系统都是一阶或二阶的系统。
任何高阶系统都可以看作若干个一阶
和二阶环节的串联或并联。
因此，分析并了解一、二阶环节的特性是分析、了解高阶复杂系统特性的基础。
22.标定时通常选定两种形式的输入信号：
正弦信号与阶跃信号。
23.测定系统动态特性的表述有两种形式：
第一种是频率特性；
第二种是阶跃响应特性，即系统对阶跃输入的响应（输出）特性。
后者多用于温度、压力等非电量作为输入量的系统，因为获取随时间作阶跃规律变化的非电量信号比作正弦规律变化的非电量信号要容易得多。
24.当灵敏度为定值时，测试装置就是线性系统。
25.无论以何种方法划分误差，最终都可归结到系统误差、随机误差、粗大误差这三大类误差的范畴。
26.被测量的真值是测得值的数学期望值，即当测量次数为无穷大时，测得值的算术平均值会依概率收敛于期望值。
但在实际测量中，只能是随着测量次数的增加，使所得算术平均值逐渐接近被测量的真值。
同时，有限次测量所得算术平均值还是一个具有随机性质的在真值左右摆动的数值，而绝不能等于它。
根据数理统计学也可证明：
算术平均值是被测量值的最佳估计值。
27.传感器由敏感元件、转换元件和其他辅助部件组成
28.重复性表示传感器在输入量按同一方向做全量程多次测试时，所得特性曲线不一致性的程度。
多次按相同输入条件测试的输出特性曲线越重合，其重复性越好，误差也越小。
传感器输出特性的不重复性，主要由传感器机械部分的磨损、间隙、松动、部件的内摩擦、积尘以及辅助电路老化和漂移等原因产生
29.电阻式传感器中的传感元件有应变片、半导体膜片、电位器和电触点副等。
由它们分别制成了应变式传感器、压阻式传感器、电位器式传感器和电触点式
传感器等。
其中，电触点式传感器目前已极少应用
30.半导体材料受到应力作用时，其电阻率会发生变化，这种现象称为压阻效应。
其是因在外力作用下，原子点阵排列发生变化，导致载流子迁移率及浓度发生变化而形成的，由于半导体（如单晶硅）是各向异性材料，因此它的效应不仅与掺杂浓度、温度和材料类型有关还与晶向（晶面的法线方向）有关。
31.压阻式传感器的最大缺点是温度误差较大，故需温度补偿或在恒温条件下使用。
32.电位器电阻元件通常有线绕电阻、薄膜电阻、导电塑料等。
33.电感式传感器是利用线圈自感或互感的变化实现测量的一种装置。
34.电感式传感器优点：
结构简单可靠、输出功率大、输出阻抗小、抗干扰能力强、对工作环境要求不高、分辨力较高、示值误差一般为示值范围的0.1%-0.5%.稳定性好。
它的缺点：
频率响应低，不宜用于快速动态测量。
35.应力使铁磁材料的磁性质变化的现象，称为压磁效应。
36.电容式传感器是将被测量（如尺寸、压力等）的变化转换成电容量变化的一种传感器。
它具有体积小、结构简单、动态响应快、易实现非接触测量等一些突出的优点，缺点是易受干扰和寄生电容的影响。
37.电容式传感器三种基本类型：
变极距（或称变间隙）型，变面积型和变介电常数型。
38.磁电感应式传感器只适用于动态测量，可直接测量振动物体的速度或旋转体的角速度。
如果在其测量电路中接入积分电路或微分电路，那么还可以用来测量位移或加速度。
39.变磁通式又称为变磁阻式或变气隙式，常用来测量旋转物体的角速度。
40.薄膜霍尔元件厚度只有lum左右
三、简答题
1.安全检测的目的是什么？
安全检测的目的是为职业健康安全状态进行评价、为安全技术及设施进行监督、为安全技术措施的效果进行评价等提供可靠而准确的信息，达到改善劳动作业条件、改进生产工艺过程、控制系统或设备的事故（故障）发生。
2.报警和预警的区别是什么？
报警和预警区别甚大，前者指危险源安全状态信息中的某个或几个观测值，分别达到各自的阈值时发出声、光等信号而引人注意的功能。
达到阈值之前或之后的变化通常是未知的，即使有的检测报警系统具有记录检测值的功能，或者设定两个以上的阈值，试图判别观测值的趋势，但此观测值都是相互独立的，难以描述危险源状态转化的全过程（3分）。
后者在一定程度上是对危险源状态的转化过程实现在线仿真（3分）。
二者的本质区别在于有无预测模型或模式（3分。
3.基本型测试系统的组成包括哪些？
（1）传感器（1分）完成信号的获得，它将被测参量转换成相应的可用输出信号
（2）信号调理（1分）放大预滤波，抑制干扰噪声信号的高频分量，将频带压缩以降低采样频率，避免产生混淆。
⑶数据采集卡（板）（1分）
（4）计算机（1分）
特别指出的是，随着微电子技术的发展，将传感器与信号调理电路集成为一体
化的芯片已经实现，甚至将传感器、信号调理电路、数据采集以及微计算机或微处理器全部系统集成在一块芯片的产品也已面世，因此，传感器与仪器的界线正在消失（1分）。
4.安全检测的任务是什么？
安全检测的任务是为安全管理决策和安全技术有效实施提供丰富、可靠的安全因素信息。
5.测试装置的主要性能指标有哪些？
以线性关系为基础所确定的测试装置的各项性能指标均属于静态特性范畴，它们主要有灵敏度、非线性度及回程误差等，以及表征测试装置静态特性的其他指标。
6.用算术平均值作为测量结果有哪些优缺点？
用算术平均值作为测量结果有如下优点：
%1计算简便，容易理解。
%1容易用代数的办法对测量值进行处理。
%1测得值对真值所产生的不同方向的偏离，经过取算术平均值，有一定的互相抵消作用。
%1随着测量次数的增加，则趋于稳定，概率论中大数定理可证明此点。
用算术平均值作为测量结果有如下缺点：
%1算术平均值，受测得值的特大值或特小值的影响较大。
%1有时算术平均值不是表示被测量的实际表示值。
如必须用整数表示的量,求平均值后可能得到小数。
%1依品次、程度或等级分类的系列，不能用求算术平均值的办法表示测量
结果。
%1对所研究的对象已明确数列的两端为不定时，无法求到算术平均值
7.测量误差的来源有哪些？
测量过程中产生的误差：
方法误差、装置误差、环境误差、主观误差
处理测量数据时产生的误差：
有效数字的化整误差、各种数学常数引起的误差、近似计算带来的误差、物理常数产生的误差。
8.研究误差的目的是什么？
%1分析误差的性质和产生的原因，并采取相应的措施，以便从根源上消除误差,或将误差减小到最低限度。
%1正确计算和处理各种测量数据，尽可能提高测量结果的精确度。
正确表达测量结果以适应各方面的需求和交流。
%1合理地安排测量过程，正确地设计或选用计量器具和测量方法，以求在满足测量精度要求的前提下，提高测量效率，降低测量成本。
9.传感器的技术特点有哪些？
传感器技术包括传感器的研究、设计、试制、生产、检测与应用
%1内容范围广且离散。
%1知识密集程度甚高、边缘学科色彩极浓。
%1技术复杂、工艺要求高。
%1功能优、性能好。
%1品种繁多、应用广泛。
10.电阻式传感器工作原理及用途如何？
基本原理是将被测量的变化转换成传感元件电阻值的变化，再经过转换电路变
成电信号输出。
在几何量和机械量测量领域中应用广泛，常用来测量压力、位移、应变、扭矩、加速度等。
11.压阻式传感器有哪几种类型？
压阻式传感器有两种类型：
一类是利用半导体材料的体电阻制成粘贴式的应变片，作成半导体应变式传感器；
另一类是在半导体材料的基片上用集成电路工艺制成扩散电阻，作为测量传感元件，亦称扩散型压阻式传感器，或固态压阻式传感器。
固态压阻式传感器主要用于测量压力和加速度等物理量。
12.气电式传感器的工作原理是什么？
气电式传感器是利用气动测量的原理，将被测量（如尺寸等）转换成气信号，再进一步转换成电信号的一种传感器。
13.什么是霍尔效应？
在半导体薄片相对两侧面通以控制电流I,并在薄片的垂直方向上施加磁感应强度B的磁场。
于是，其中的载流子（电子）在洛伦兹力作用下将沿着垂直于磁场和自由电子运动的方向移动，并在薄片端面产生电荷积累，形成静电场。
当静电场对载流子的作用力与洛伦兹力相等时，电荷的积累达到动态平衡。
这时在薄片两横端面之间建立的电场称为霍尔电场，相应的电势称为霍尔电势，上述这种现象称为霍尔效应。
14.根据粉尘的性质及来源，粉尘可分为几类？
分别是什么?
根据粉尘的性质及来源，粉尘可分为三类：
（1）无机粉尘主要包括：
①矿物性粉尘，如石英、石棉和煤等粉尘。
②金
性粉尘，如铜、镀、铅和锌等金属及其化合物粉尘。
③人工无机粉尘，如水泥、金刚砂和玻璃纤维粉尘。
（2）有机粉尘主要包括：
①植物性粉尘，如棉、麻、甘蔗、花粉和烟草等粉尘。
②动物性粉尘，如动物皮毛、角质、羽绒等粉尘。
③人工有机粉尘，如合成纤维、有机燃料、炸药、表面活性剂和有机农药等粉尘。
（3）混合性粉尘上述各类粉尘中两种或两种以上粉尘的混合物称为混合性粉尘。
生产过程中常见的是混合性粉尘。
15.粉尘的危害有哪些？
（1）尘肺尘肺是长期吸入高浓度粉尘所引起的最常见的职业病。
引起尘肺的粉尘种类不同，尘肺的名称也不同：
含二氧化硅粉尘一硅肺；
炭黑粉尘一炭黑肺;
滑石粉粉尘一滑石肺；
铸造型砂粉尘一铸工尘肺；
电焊焊药粉尘一电焊工尘肺;
煤粉一煤肺等。
（2）中毒粉尘中含有铅、镉、碑、镒等毒性元素，在呼吸道溶解被吸收进入血液循环引起中毒。
（3）上呼吸道慢性炎症毛尘、棉尘、麻尘等轻质粉尘，在被吸人呼吸道时，易附着于鼻腔、气管、支气管的黏膜上，长期局部刺激作用和继发感染引起慢性炎症。
（4）眼疾病金属粉尘、烟草粉尘等，可引起角膜损伤。
（5）皮肤疾患细小粉尘堵塞汗腺、皮脂腺而引起皮肤干燥，继发感染，发生粉刺、毛囊炎、脓皮病等，沥青粉尘可引起光感皮炎。
（6）致癌作用放射性粉尘的射线易引发肺癌，石棉尘可引起胸膜间皮瘤，铭酸盐、雄黄矿尘等也引发肺癌。
16.粉尘物性检测包括哪些？
1）粉尘密度检测：
粉尘的堆积密度、真密度等
2）粉尘比电阻检测
3）粉尘的可燃性及爆炸性检测
四、论述题
1.试论述压电式传感器的工作原理。
请列举几种主要的压电式传感器，说明其特点与用途。
压电式传感器的工作原理是以某些物质的压电效应为基础，将力的作用转换为电的参数。
它是一种发电式传感器。
压电效应是可逆的。
当沿着一定方向对某些电介质加力而使其变形时，在一定表面上产生电荷，当外力去掉后，又重新回到不带电状态，这种现象称为正压电效应；
当在电介质的极化方向施加电场,这些电介质就在一定方向上产生机械变形或机械应力，当外加电场撤去时，这些变形或应力也随之消失，这种现象称为逆压电效应。
可见，压电式传感器是一种典型的“双向传感器气（3分）压电式力和压力传感器：
利用压电元件做成力-电转换元件的关键，是选取合适的压电材料、变形方式、串联或并联的晶片数、晶片的几何形状和合理的传力机构。
压电元件的变形方式，以利用纵向压电效应的厚度变形为最方便。
压电材料的选择，取决于所测力的大小、测量精度和工作环境等。
结构上大多数采用机械串联而电气并联的一对或数对晶片。
（3分）压电式传感器：
其低频响应好，如配备合适的电荷放大器，低频段可低至0.3Hzo所以常用来测量动态参数，如振动、加速度等。
压电式加速度传感器还具有体积小、质量轻等优点。
声表面波传感器（SAWS）:
SAWS的转换元件是SAW振荡器基片，由石英晶体、压电陶瓷或压电路膜构成。
当它受到多种物理、化学或机械微扰时振荡频率就发生变化，通过适当的设计使它仅对某一被测量敏感。
由于SAW的振幅是随深度呈指数衰减的弹性波，敏感区就在表面薄层附近,
优点：
①高精度、高灵敏度。
它能把被测量转变为电信号频率的测量，而频率的测量精度高、抗干扰能力强。
②被测量转换成频率变化的数字信息进行传输、处理，因此极易与微机直接配合，组成自适应实时处理系统。
③SAW器件应用平面制作工艺，极易集成化、一体化，结构牢固、质量稳定、重复性和可靠性好。
平面结构设计灵活，片状外形易于组合。
④体积小、质量轻、功耗小。
（3分）
2.试论述恒定磁通磁电感应式传感器动圈式和动铁式两种结构类型。
恒定磁通磁电感应式传感器由永久磁铁（磁钢）、线圈、弹簧、金属骨架和壳体等组成。
它们的运动部件可以是线圈也可以是磁铁，分为动圈式（a）和动铁式（b）两种结构类型：
动圈式和动铁式的工作原理是完全相同的，当壳体随被测振动体一起振动时，由于弹簧较软，运动部件质量相对较大，因此，振动频率足够高（远高于传感器的固有频率）时，运动部件的惯性很大，来不及跟随振动体一起振动，近于静止不动，振动能量几乎全被弹簧吸收，永久磁铁与线圈之间的相对运动速度接近于振动体振动速度。
3.怎样提升我国安全检测技术水平？
（略）
4.为什么说正态分布规律是研究随机误差的理论基础？
正态分布规律是研究随机误差的理论基础，其实用价值可用下面四点理由来说明。
a.通过实践的检验，大量观测值的随机误差都服从正态分布。
b.概率论中的大数定理和中心极限定理在理论上证明，若能满足随机变量是相互独立的，数学期望和方差都是有限的，则其总和的分布是以正态分布为其极限分布的。
C.整个经典误差理论是以正态分布作为基础理论发展起来的。
正态分布也是研究其他分布的基础。
d.有些测量，尤其是测量次数很少时，测量误差服从什么规律尚不清楚，描述其统计规律的数学表达式更难于找到，在这种情况下常可用正态分布来代替。
当这种代替不能满足实际要求，或需要估计这种代替的可靠程度时，只有进一步进行工作，用统计检验的办法来判断实际分布与正态分布的差异。
1.采样与量化
采样是利用采样脉冲序列P（t）,从连续时间信号x（t）中抽取一系列离散样值，使之成为采样信号x（n）的过程（n=0,称为采样间隔，=成为采样
频率。
量化又称为辐值量化，是把采样信号经过截尾或舍入的方法变为只有有限个有效数字的过程。
2.信号预处理
信号预处理就是在对数据进行分析之前预先检验，以便发现和处理数据中可能存在的各种问题，包括剔点处理、零均值化处理、消除趋势项。
3.敏感元件、传感器和变送器之间的关系
敏感元件就是能够灵敏地感受被测变量并作出响应地元件。
传感器不但对被测变量敏感，而且具有把它对被测变量地响应传送出去地功能，也就是说传感器部不只是一般地敏感元件，它的输出响应还必须是易于传送地物理量。
变送器是由传感器发展而来，凡是能输出标准信号地传感器就成为变送器。
4.按照传感器和变送器的技术特点共有哪些分类方法
按照不同的技术特点，传感器和变送器共有其中分类方法；
1电传送、气传送和光传送2.位式作用和连续作用3.有触点及无触点4.模拟式及数字式5.常规式及灵巧式6.接触式及非接触式7.普通型、隔爆型及本安型
5.气介式超声料位传感器的工作原理
连续测量液位时，利用反射原理，发射换能器发出超声脉冲，到达液面后反射回来由
接收换能器接收，根据声波往返时间，在已知声速的条件下判断液位（这实际上是超声测距原理）。
发射和接收可由同一换能器担任，先由它发射，随即转为接收。
如换能器装在液面以上的气体介质中垂直向下发射和接收，则称为“气介式”
6.红外非接触测温的基本原理
红外测温仪测量物体的温度，首先必须把物体发射的红外辐射能量收集起来转换成电信号。
然后，对电信号进行放大处理，并利用物体温度与其辐射功率大小（目前都表现为信号电压高低）的一一对应关系，显示出物体温度的测量结果
7.红外测温仪的分类与特点
%1.全辐射测温仪
原则上讲，这类测温仪能够接收目标发出的8=一0入范围的全部辐射能量，并用黑体标定出目标的温度。
但是，全辐射测温仪的灵敏度较低，用这种测温仪测量得到的目标辐射温度rT与其真实温度T之间有较大的偏差。
%1.亮度测温仪
亮度测温仪的特点是结构简单、使用方便、灵敏度高，而且能够抑制某些干扰,因此，在高温或低温范围内都有较好的使用效果。
但是，这种测温仪测出的亮度温度bT与目标的真实温度T仍然有一定的偏差。
%1.比色测温仪
并且，比色测温仪的特点是结构较为复杂、价格比较昂贵、灵敏度较高，测出的色温cT与目标的真实温度T偏差较小，在中高温温度范围内使用效果较好。
8.非色散红外吸收气体浓度监测的原理、特点和分类
而非色散红外吸收法与前述的光谱方法相比，具有结构简单、体积小、重量轻、价格低廉、可靠性高等特点，非色散红外吸收气体浓度监测是根据气体对红外光的吸收特性，选择气体对红外光吸收最强的吸收峰处的波长为测量波长，而另选择一个对红外光不具有吸收能力的波长为参比波长。
非色散红外吸收气体浓度测量方法，按照测量光束的数目可分为时间双光束结构和空间双光束结构。
9.声发射
当物体受力作用产生变形或断裂时，或者构件在受力状态下使用时，以弹性波形式释
放出应变能的现象称为声发射
10.声发射信号的表征参数有哪些
声发射信号.声发射事件与振铃计数率和总数.振幅及振幅分布.能量及能量率.频谱分析
11.声发射源、声发射源定位和哪几种常用的定位方法
固体材料内部缺陷的发生和扩展，以弹性波的形式释放能量，并向四周传
成为声发射源（或称声源），声发射源定位就是将压电传感器按一定的几何关系放置在固定点上，组成传感器阵（或称阵列），测定声源发射的声波传播到各个传感器的相对时差。
将这些相对时差代入满足该阵几何关系的一组方程求解，便可以得到缺陷的位置坐标。
常用的定位方法有直线定位法、归一化正方阵定位法.平面正方形定位法.平面正三角形定位法、任意平面三角形定位法.区域定位法。
12.声发射监测技术在安全工程中有哪些应用
声发射监测技术可以预报矿山岩体冒落和崩塌以及预测预报煤与瓦斯突出
13.基于统计方法的模式识别系统的组成
基于统计方法的模式识别系统主要由数据获取、信号预处理、特征提取和选择、分类
和识别及分析决策与维护管理五个部分组成
14.现场总线
现场总线是应用在生产现场，在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通
信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。
15.现场总线系统的技术特点与优点现场总线的特点是系统的开放性.互可操作性与互用性.现场设备的智能化与功能自治性.系统结构的高度分散性.对现场环境的适应性，其优点为节省硬件数量与投资.节省安装费用.减少维护开销.用户具有高度的系统集成主动权.提高了系统的准确性与可靠性。
此外，由于它的设备标准化，功能模块化,因而还具有设计简单，易于重构等优点。
16.目前有影响的现场总线有哪几种
基金会现场总线、LonWorks.PROFIBUS.CAN、HART
17.进行安全监控的目的和任务。
安全监控的目的是：
⑴能及时地、正确地对运行设备的运行参数和运行状况作出全面监测，预防和消除事故隐患。
⑵对设备的运行进行必要的指导，提高设备运行的可靠性、安全性和有效性，以期把发生事故的概率降低到最低水平，将事故损失降低到最低水平。
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