安全检测技术总结.doc

第一章 概述
1.掌握安全检测技术特点, 安全检测研究内容（研究关键内容）
（1）安全检测技术特点:
Ø 不停开发安全工程范围内检测新领域
Ø 扩大测量范围, 提升检测精度
Ø 提升可靠性、 安全性
Ø 集成化、 多功效、 智能化
（2）安全检测研究关键内容: 被检测检测原理, 检测方法, 检测系统及数据处理四个方面
2.掌握传感器定义, 传感器组成及内涵
（1）大家通常把将被测物理量或化学量转化为与之有确定对应关系电量输出装置（或器件）成为传感器
（2）传感器由敏感元件和转换元件两部分组成。
（3）敏感元件作用: 直接感受或测量非电量, 输出与被测量成确定关系其她量。
转换（传感）元件作用: 将敏感元件感受或响应被测量转换为适于传输或测量电信号部分。
第二章 检测系统通常特征
1、 掌握信号、 信息概念、 二者区分
（1）信息: 自然界中信息是丰富多彩, 有声、 光、 电、 压力、 流量、 烟、 气味等等
（2）信号:这些信息都是我们需要捕捉信号, 是带有一定信息时间函数
（3）信号分类（p14页）
区分: ①信号是信息载体, 是物质, 含有能量
②同一信息, 能够用不一样信号来运载
③信息是客观存在或运动状态特征, 总是经过一些物理量形式来表现出来
2、 精度概念, 掌握误差分类和计算、 精度高低与系统误差、 误差关系
（1）精度: 表示测试总误差, 平时说测试精度高, 是指测试正确度和精密度都很好, 也就是说系统误差和误差都很小（p17）
（2）精度怎样反应好坏: 精密度、 正确度都很高, 精度自然也高。正确度差、 精密度好, 精度不高。正确度好、 精密度差, 精度不高。精密度、 正确度都差, 精度也差
（3）误差分类:
1）按表示方法分: 绝对误差、 相对误差
绝对误差: 某一物理量测量值x与真值A0差值。即△x=x-A0
相对误差: a）实际相对误差SA: 绝对误差△x与被测量约定真值A百分比。即SA=△x/A×100%
b)示值相对误差SX: 绝对误差△x与仪器示值X百分比。即SX=△x/X×100%
c)满度相对误差Sm: 绝对误差△x与仪器满度值Xm百分比。即Sm=△x/Xm×100%
2）按误差性质分: 系统误差、 误差
系统误差: 在相同条件下数次测量同一物理量时, 其误差绝对值和符号保持恒定, 或在条件改变时, 按某一确定规律改变误差。
误差: 在相同条件下数次测量同一物理量时, 在已消除引发系统误差原因以后, 测量结果仍有误差, 而其改变是无规律改变, 这种误差称为误差。
（4）精度高低与系统误差、 误差关系: 测试结果精度表示测试总误差, 平时说测试精度高是指测试正确度和正确度都很高, 而测量正确度由系统误差表征, 系统误差越小, 表明测量正确度越高。通常测量量精度表征误差大小, 误差越小, 正确度越高。所以, 测试结果精度高, 也就是说系统误差和误差都很小。
3、 掌握检测系统静态特征以及衡量其好坏关键指标:
（1）检测系统静态特征: 指被测物理量处于稳定状态时检测系统输入——输出特征。
（2）衡量检测系统静态特征关键指标: 线性度、 灵敏度、 迟滞和反复性。
Ø 线性度——指实际特征曲线与拟合直线偏离程度。
Ø 灵敏度——指传感器或测试系统在稳态下输出改变值△y与输入改变值△x比值, 用K表示。即K=△y/△x
Ø 迟滞——值传感器正（输入量增大）反（输入量减小）行程输出——输入特征曲线不重合程度。
Ø 反复性——指测试系统或传感器在输入量按同一方向作全量程连续数次变动时所得特征曲线不一致程度。
（3）检测系统动态特征: 检测系统对于随时间改变输入量响应特征即为该系统动态特征
第三章 压力检测
1.电阻应变片工作原理
应变片工作是建立在敏感元件应变效应原理上。金属丝电阻伴随它机械变形（拉伸或压缩）大小而发生对应改变现象称为金属丝电阻应变效应。
2.电阻应变片关键参数
（1）应变片电阻值
它是指用来安装应变片, 在不受外力情况下, 于室温条件下测定电阻值, 也称原始阻值。
（2）灵敏度（k）
金属丝电阻相对改变与它所感受应变之间含有线性关系, 我们用它灵敏度系数K0表示。
（3）横向效应
在测量纵向应变时, 圆弧部分产生一负电阻改变, 从而降低了应变片灵敏度。这种现象称为横向效应。
（4）许可电流
指不因电流产生热量影响检测精度, 应变片许可经过最大电流。
（5）应变极限
粘贴在试件上应变片所能测量最大应变值叫应变极限。
（6）机械滞后、 零点漂移和蠕变
机械滞后指对粘贴应变片, 在温度一定时, 增加和降低机械应变过程中同
一机械应变量时指示应变最大差值。
零点漂移指已粘贴好应变片, 在温度一定和不承受机械应变时, 指示应变
随时间改变。
蠕变指已粘贴好应变片, 在温度一定并承受一个恒定机械应变时, 指示
应变随时间改变。
（7） 绝缘电阻
（8） 敏感栅与基底间电阻值, 通常小于10＾10Ω
3.压阻式传感器工作原理（什么是压阻效应）
工作原理: 固态压阻式传感器是依据半导体材料压阻效应在半导体材料基
片上扩散电阻制成, 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, 各电阻值发生改变, 电桥产生对应不平衡输出。
压阻效应——半导体材料受到压力作用时, 其电阻率发生显著改变, 这种现象称为压阻效应。
5.压电传感器配置前置放大器有两种: 二者区分是什么？
其前置放大器有电压放大器和电荷放大器。
（1）使用电压放大器时, 整个测量系统对电缆电容改变非常敏感, 尤其是连接电缆长度改变更为显著, 所以不适于远距离测量。
（2）使用电荷放大器时, 电缆长度改变影响可忽略不计, 这是电荷放大器最突出一点, 适适用于远距离测量。但电压放大器比电荷放大器电路简单、 元件少、 价格廉价。
第四章
1. 热电偶工作原理 ---热电效应: 用A、 B两种不一样金属导线组成一个闭合回路, 当导体A与B两个接点1和2之间存在温差时, 二者之间产生电动势, 所以在回路中形成定大小电流, 这种现象即称为热电效应。
热电偶产生热电势有哪两种?
（1）接触电势——当两种导体A、 B相接触时, 因为二者逸出功不一样, 即电子脱离金属表面所需功不一样, 逸出功较小金属（A）中电子逸向逸出功大金属(B), 这么金属A因失去电子而提升电势, 金属B则因得到电子而降低电势, 所以在两金属接触点便形成了接触电势。接触电势值等于二金属逸出功之差, 它与金属物性及温度相关, 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一样温度时, 对应自由电子能量也随之不一样, 致使高温端电子向低温端扩散, 结果, 高温端积累正电荷, 低温端积累负电荷, 达成平衡后便组成两端间温差电势。
2. 赔偿导线定义、 分类及其作用: （p108页）
定义: 在包含常温在内合适温度范围内热电特征与所配合使用热电偶热电特征相同一对绝缘导线。
分类: 赔偿型赔偿导线、 延伸型赔偿导线
作用: 把热电偶参比端延伸到远离高温区地方, 从而使参比端温度相对稳定或改变范围缩小。它并不能使参比端 恒定在00C以上, 也不能起到赔偿作用, 而是把热电极延长。
3. 掌握辐射法测温关键原理, 会画其测温装置原理图并说明其各个部分作用。
（1）原理: 任何物体只要其温度高于绝对零度, 则能够不停地发射红外辐射。由斯忒潘-波尔兹曼定律可知: 温度越高, 辐射功率就越大。只要知道物体温度T和它比辐射率 , 就能够算出它所发射辐射功率W。反之, 若知道物体所发射辐射功率, 则可求出它温度。
（2）原理图

（3）各部分作用:
目标——是辐射红外光辐射源, 它辐射红外光经光学系统聚集处理, 送至热敏电阻。
光学系统——把被测物体辐射红外光聚集到热敏元件上。
红外光检测元件——将温度改变转换成电信号。
电子放大器和指示器——测量、 放大和显示由灵敏元件输出被测信号。
调制器——因为直流放大器有零点漂移缺点, 故往往先对辐射量进行调制, 变成交流信号, 再采取交流放大器进行放大。调制器由微电机带动调制盘组成, 调制盘是个带有八齿儿槽、 等分均匀、 严整圆形铁片, 当电机转速不一样时, 可调制出不一样频率。
4. 中间导体定律及其推导过程（p109页 或 作业）第三导体定义
中间导体定律: 当引入第三导体C时, 只要保持第三导体两端温度相同, 接入导体C后, 回路总电势不变。其推导过程
5.热电偶适于远距离测温关键原因 (P104页）
当组成热电偶电极材料均匀时, 其热电势大小与热电极本身直径和长度无关, 只与工作端温度相关。所以, 用多种不一样材料能够做成多个用途热电偶, 以满足不一样强度检测需要。
6.检测仪表引入对热电偶测温有没有影响, 为何？
没有影响。因为经过赔偿导线引入检测仪表后, 只是把热电偶参比端延伸到远离高温区地方, 从而使参比端温度相对稳定或改变范围缩小, 而不影响回路中热电势改变, 即不影响热电偶输出。
7. 熟悉半导体热敏电阻分类及工作原理及应用例子（p112）
分类（1）按电阻温度特征分:
①　 负温度系数热敏电阻（NTC)
②　 正温度系数热敏电阻（PTC)
③　 临界负温热敏电阻（CTR)
（2）按热敏电阻结构形状分: 片状、 杆状、 珠状、 线状、 薄膜型。
（3）按制造材料分: 陶瓷热敏电阻、 单晶热敏电阻、 非晶热敏电阻、 塑料热敏电阻、 金刚石热敏电阻。
（4）按工作温度范围分:
1)低温热敏电阻（低于-550C）
2)常温热敏电阻（-550C-3150C)
3)高温热敏电阻（高于3150C）
工作原理: 热敏电阻将长久处于不动作状态; 当环境温度和电流处于c区时, 热敏电阻散热功率与发烧功率靠近, 所以可能动作也可能不动作。热敏电阻在环境温度相同时, 动作时间伴随电流增加而急剧缩短; 热敏电阻在环境温度相对较高时含有更短动作时间和较小维持电流及动作电流。

第五章
1. 光电效应(内\外光电效应)
外光电效应——入射光子使吸收光物质表面发射电子, 这种效应称为外光电效应或光发射效应。
内光电效应——光激发载流子（电子或空穴）仍保留在样品内部称为内光电效应。内光电效应又分为光电导效应和光伏效应（即光电动势效应）
2. 应用举例中关键掌握烟雾报警器/保险柜工作原理(光敏电阻)
烟雾报警器: 白炽灯与光敏电阻之间有一定间隙。当没有烟雾存在时, 硫化镉光敏电阻受到白炽灯照射时, 阻值变小。使Q1管基极电位低于发射电位而截止, Q2也截止, 其集电极为高电位, 于是齐纳二极管ZD导通, 触发晶闸管导通, 继电器吸合, 对用电器供电。
保险柜工作原理（1）当保险柜闭合时, 开关S断开, 无电源, BG1处于截止状态, 不报警。（2）白天, 当工作人员打开柜子时, 它寂静无声。白天即使打开柜门, 即使S闭合, RG呈较强光线作用, 照射而呈低电阻, 能够调整电阻R1, 使得A点电位偏低, 低于0.7, BGl处于截至状态, KD-9561得不到工作电压, 报警器不工作。（3）当夜晚打开柜门时, S接通, RG无光线作用而呈高电阻, 使得A点电位升高, BG1取得适宜偏流导通, 大于或等于0.7伏时, 报警集成块KD-9561工作, 发出报警器信号, 经放大器BG2 、 BG3放大后, 由扬声器发出声音

3. 光敏电阻工作原理\表示符号以及特点 光敏三极管符号（pnp npn)
（1）光敏电阻工作原理: 光敏电阻没有极性, 使用时可加直流偏压, 也能够加交流电压。当无光照时, 光敏电阻值很大, 电路中电流很小, 负载电阻RL上压降也很小。当光敏电阻受到一定波长范围光照射时, 它阻值急剧减小, 所以电路中电流急剧增加, RL上压降也增大, 所以可用于安全检测中使用。
（2）特点: 1)优点: 灵敏度高; 光谱响应范围宽; 所测光强范围宽; 体积小、 重量轻、 使用方便; 性能稳定、 价格廉价。
2）缺点: 强光照射下, 光电转换线性差; 频率响应低。
第六章
1.半导体气敏元件工作原理（P172）
第七章
1. 了解湿敏元件特征参数: 湿度量程、 感湿特征、 灵敏度、 湿度温度系数、 响应时间
湿度量程: 是指湿敏元件能比较正确测量环境湿度（或绝对湿度）最大范围
感湿特征: 湿敏元件阻值（或电容、 击穿电压等）随环境相对湿度（或绝对湿度）改变特征, 称为元件感湿特征
灵敏度: 是指湿敏元件感湿特征量（电阻、 电容）随环境湿度改变而改变程度
湿度温度系数: 表示元件感湿特征曲线随环境温度而改变特征
响应时间: 指在要求环境温度下, 环境由起始相对湿度瞬时达成终止相对湿度, 元件感湿特征量由起始值改变到终止相对湿度时对应值所需要时间灵敏度、 湿度温度系数、 响应时间
2.湿度表示方法: 合比; 比湿度; 体积比; 摩尔分数和饱和度等
3.湿度: 大气中含有水汽是多少, 反应了大气干、 湿程度, 用湿度来表示。
常常使用是绝对和相对湿度, 露点温度表示方法。绝对湿度: 指单位体积空气里所含有水汽质量 相对湿度: 指待测空气水汽分压与相同温度下水饱和水汽压比值之百分数。露点温度: 也称为霜点温度。