安全检测技术与监测期末试题

安全检测技术与监测试题A

一、单项选择题（本大题共8个小题，每题3分，共计24分）。 1. 压电式传感器目前多用于测量（ A） A. 静态的力或压力

B. 动态的力或压力

C. 流量

D. 温度

2. 磁阻率反映出通过磁阻传感器可获得的最大信号强度。一般各向异性磁阻传

感器（AMR）的磁阻率为（ A）

A. 1-2% B. 5-6% C. 10-20% D. 20-50% 3. 下述何种传感器的主要缺点是响应较慢，不宜于快速动态测量（B ） A. 电容式传感器 B. 电感式传感器 C. 电阻式传感器 D. 压电传感器 4. 下列方法不可以改变电感式传感器的电容的是（ B）

A. 改变极板间距离 B. 改变极板间电压 C. 改变极板面积 D. 改变介电常数 5. 测试系统的传递函数与（B ） A. 具体测试系统的物理结构有关

B. 具体测试系统的物理结构无关

C. 输入信号有关 D. 输出信号有关 6．不能采用非接触方式测量的传感器是（C ）

A．霍尔传感器 B．光电传感器 C．热电偶 D．涡流传感器 7．影响压电式加速度传感器低频响应能力的是（D ）

A．电缆的安装与固定方式 B．电缆的长度

C．前置放大器的输出阻抗 D．前置放大器的输入阻抗 8．固体半导体摄像元件CCD是一种（ C）

A．PN结光电二极管电路 B．PNP型晶体管集成电路 C．MOS型晶体管开关集成电路 D．NPN型晶体管集成电路 二、填空题（本大题共12小题，每小题3分，共36分）

1.金属导体在受到外力作用而发生机械变形时，其电阻值随着机械变形的变化而发生变化，这种现象叫做电阻的 应变效应。

2. 常用的压磁元件材料是：硅钢片、坡莫合金、铁氧体

3. 利用电容效应的传感器有 极距变化型传感器，面积变化型传感器，介电常数变化型电容传感器三种传感器。

4. 半导体应变片传感器的工作原理是基于 压阻效应，霍尔式传感器的工作原理是基于霍尔效应，压电式传感器的工作原理是利用某些材料的 压电 效应。 5. 常用的光敏电阻的材料有：硅、锗、硫化镉、 。

6. 电阻应变片传感器按制造材料可分为①金属材料和②半导体材料，它们在受到外力时电阻发生变化，其中①的电阻变化主要是由电阻应变效应形成的。 7. 声压是指有声波时介质的压强对其 静压力 的变化量，是一个周期量。通常以均方根值来衡量其大小并用p来表示，单位为Pa（帕） 8. 磁声发射检测技术利用了铁磁性材料的磁致伸缩效应。

9. 在考察噪声对人们的危害程度时，除了要分析噪声的 强度 和 频率 外，还要注意噪声的 作用时间 ，因为噪声对人的危害程度与这三个因素均有关。 10. 爆炸极限浓度通常用可燃性气体的体积分数表示，爆炸下限用LEL 表示；爆炸上限用UEL 表示。

11. 半导体光敏电阻的敏感光波长为 纳米 级。

12. 烟雾没有严格科学的定义，一般是把人们肉眼可见的燃烧生成物，其粒子直径

在 0.01～10μｍ的液体或固体微粒与气体的混合物称为烟雾。

三、简答题（本大题共5小题，每小题8分，共40分） 1. 简述可燃及有毒气体定义。

答： 凡在空气中可以燃烧的气体都属于可燃性气体，或爆炸上限与爆炸下限含量差大于20%的气体称为可燃性气体。

在工业生产过程中使用或产生的对人体有害，能引起慢性或急性中毒的气体或蒸汽称为有毒气体。

2. 光电效应有哪几种类型？与之对应的光电元件各有哪些？简述各光电元件的优缺点。

答：光电效应根据产生结果的不同，通常可分为外光电效应、内光电效应和光生伏特效应三种类型。

光电管和光电流倍增管是属于外光电效应的典型光电元件。光电倍增管的优点是灵敏度高，比光电管高出几万倍以上，输出线性度好，频率特性好；缺点是体积大、易破碎，工作电压高达上千伏，使用不方便。因此它一般用于微光测量和要

求反应速度很快的场合。

基于内光电效应的光电元件有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光敏晶闸管。光敏电阻具有很高的灵敏度，光谱响应的范围可以从紫外线区域到红外线区域，而且体积小，性能稳定，价格较低，所以被广泛应用在自动监测系统中。在使用光敏电阻时，光电流并不是随光强改变而立刻做出相应的变化，而是具有一定的滞后，这也是光敏电阻的缺点之一。光敏三极管的灵敏度比二极管高，但频率特性较差，暗电流较大。光敏晶闸管输出功率比它们都大，主要用于光控开关电路及光耦合器中。

基于光生伏特效应的光电元件主要是光电池。应用最广泛的是硅光电池，它具有性能稳定，光谱范围宽，频率特性好，传递效率高、能耐高温辐射等优点。 3. 粉尘检测有哪几种方法？

答：粉尘检测方法主要有：光学显微镜法，电集尘法，滤纸取样法，扫描显微镜检测法，β射线测尘方法，光电测尘方法

4. 列举常用的5种火灾探测方法并对比其应用范围。

答：火灾的探测方法目前主要有：空气离化探测法，热（温度）检测法，光电探测方法，光辐射或火焰辐射探测方法以及可燃气体探测法。

对于普通可燃物质燃烧过程，用光电探测法和空气离化法应用最广、探测最及时，用热（温度）检测法则相对较迟缓，但它们都是广泛使用的火灾探测方法；其他两种探测方法仅在一定范围内使用。 5. 简述可燃粉尘的爆炸过程。

答：可燃粉尘爆炸通常可分为两个步骤，即初次爆炸和二次爆炸。当粉尘悬浮于含有足以维持燃烧的氧气的环境中，并有合适的点火源时，初次爆炸能在封闭的空间中发生。如果发生初次爆炸的装置或空间是轻型结构，则燃烧着的粉尘颗粒产生的压力足以摧毁该装置或结构，其爆炸效应必然引起周围环境的扰动，使那些原来沉积在地面上的粉尘弥散，形成粉尘云。该粉尘云被初始的点火源或初次爆炸的燃烧产物所引燃，由此产生的二次爆炸的膨胀效应往往是灾难性的，压力波能传播到整个厂房而引起结构物倒塌。由于此压力效应，粉尘爆炸的火焰能传播到较远的地方，会把火焰蔓延到初次爆炸以外的地方。

安全检测技术与监测试题B

一、单项选择题（本大题共8个小题，每题3分，共计24分）。 1. 在下列元件中不属于光电元件的是（A ）

A. 光纤 B. 光敏电阻 C. 光电池 D. 光敏晶体管 2. 下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（C ）

A．压力 B．力矩 C．温度 D．厚度 3. 不能用涡流式传感器进行测量的是（C ）

A.位移 B.材质鉴别 C.非金属材料 D.探伤 4．属于传感器动态特性指标的是（D ）

A．重复性 B．线性度 C．灵敏度 D．固有频率 5. 霍尔元件采用恒流源激励是为了（ C）

A. 提高灵敏度 B. 克服温漂 C. 减小不等位电势 6. 光敏二极管属于（B ） A. 外光电效应

B. 内光电效应

C. 光生伏特效应

7. 光电池在测光电路中通常处于何种偏置状态（C ） A. 正向

B. 反向 C. 零

8. 温度上升，光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管的暗电流（ A） A. 上升

B. 下降 C. 不变

二、填空题（本大题共12小题，每小题3分，共36分） 1. 压阻效应常用的半导体电阻材料为硅 和锗 。

2. 电容效应是将被测量（尺寸、压力等）的变化转换成 电容量 变化。 3. .霍尔元件多采用 N 型半导体材料，常用材质为 Ge、Si、InSb ; 4. 外光电效应器件主要有：.光电真空（充气）管和光电倍增管 。

5. 热电式传感器中，能将温度变化转换为 电阻变化的一类称为热电阻，而能将温度变化转换为电势的称为热电偶，其中热电偶式传感器在应用时需要做温度补偿(冷端补偿)。

6. 电磁导波检测技术利用了铁磁性材料的磁致伸缩效应。

7. 产生磁声发射须具备两个条件：磁化时磁畴的巴克豪森跳跃和磁畴有体积应变。

8. 当金属板置于变化磁场中或在磁场中运动时，在金属板中会产生涡流。涡流

的大小与金属板的电阻率、磁导率、厚度、金属板与线圈距离、激励电流，角频率等参数有关。

9. 在工业生产过程中进行有毒气体监测时，是以有毒气体浓度为检测对象，并以有毒气体的最高允许浓度为标准确定监测与报警指标。

10. 可燃性气体的监测标准：一般取爆炸下限的 10 ％左右作为报警阈值，当可燃性气体的浓度继续上升，一般达到其爆炸下限的 20 ％～25 ％时，监控功能中的联动控制装置将产生动作，以免形成火灾及爆炸事故。

11. 光电探测方法是以早期火灾产生的烟气为检测对象的火灾探测方法。 12. 光电效应分为内光电效应和外光电效应两大类。 三、简答题（本大题共5小题，每小题8分，共40分） 1. 请画出惠斯登电桥电路图，并写出电桥电压输出公式。

Vout R1 R2 Vb R2 R1

2. 简述磁记忆检测研究需要解决的几个核心问题及目前问题的关键。

答 ①磁记忆的物理机制,如存在多种可能,则需确定各因素主次关系； ②表征磁记忆现象的磁场(检测到的磁场)和地磁场的关系； ③磁记忆场分布和应力场的关系,应力集中检测的深入定性； ④磁记忆场和应力场的数值对应关系,应力集中的定量检测。 目前问题的关键是，应力集中引起的磁场畸变尚无定论。

3. 目前用于检测磁场的方法有多种，在具体选择时，需要着重考虑哪些因素？ 答：目前用于检测磁场的方法有多种，在具体选择时，着重考虑如下因素：

（1）检测磁场范围； （2）灵敏度；

（3）频率响应范围，能否实现高速检测； （4）抗干扰能力（如抗温度漂移的能力）； （5）检测信号的动态性能； （6）工作寿命；

（7）对提离效应的敏感程度；

（8）检测传感器的综合成本（包括检测电路的复杂程度、使用成本等）； （9）检测传感器的尺寸和体积，能否实现高分辨率检测。 4. 简述硅光电池的主要应用场合。

答 ：（1）能源--硅光电池串联或并联组成电池组与镍镉电池配合，可作为宇宙飞行器等设备的电源；

（2）光电检测器件--用作近红外探测器、光电读出、光电耦合、激光准直、电影还音等设备的光感受器。

（3）光电控制器件--用作光电开关等光电控制设备的转换器件。 5. 安全检测与监测系统的设计过程有哪些？要遵循哪些原则？

答： 设计过程包括：可行性研究、初步设计、详细设计、系统实施、系统测试（调试）和系统运行；

遵循的原则：可靠性原则，使用方便原则，开放性原则，经济性原则，开发周期短原则。

安全检测技术与监测试题C

一、单项选择题（本大题共8个小题，每题3分，共计24分）。

1. 金属热电阻式温度传感器所测量的温度越高，其敏感元件中自由电子的运动

（B） A. 越规则

B. 越不规则 C. 呈正态分布 D. 呈线性分布

2. 半导体应变片的工作原理是基于（C）

A. 压电效应 B. 压磁效应 C. 压阻效应 D. 热电效应 3. 在常用的测振传感器中，适合测量振动位移的是（A ）

A. 电感式传感器 B. 压电式传感器 C. 磁电式传感器 D. 电动式传感器

4. 关于光敏电阻，下列说法错误的是（ A） A.光敏电阻既可作检测元件，也可作开关元件

B.光敏电阻的光谱特性与光敏电阻本身材料有关，需选择合适光源配合使用 C.在一定的光照度下，光敏电阻所加的电压越大，光电流越大，而且无饱和现象

D.多数光敏电阻的时延都比较大，所以，它不能用在要求快速响应的场合 5. 固体半导体摄像元件简称（A ）

A. CCD B. VCD C. VTR D. VCR 6. 热电偶所产生的热电动势（ C ）

A. 与导体材料有关 B. 与冷端热端温度差有关 C. A，B均正确 D. A，B均不正确

7．适合于使用红外传感器进行测量的被测物理量是（ B）

A．转速 B．温度 C．厚度 D．加速度 8．在典型噪声干扰抑制方法中，差分放大器的作用是（B ） A．克服串扰 B．抑制共模噪声 C．抑制差模噪声 D．消除电火花干扰 二、填空题（本大题共12小题，每小题3分，共36分） 1. 表征传感器静态特性的指标有线性度、灵敏度、重复性等。

2. 压电式位移传感器的基本工作原理是将位移量转换为力的变化，然后利用 压电效应将力的变化转换为电信号。

3. 霍尔式压力传感器适用于静态或变化缓慢 压力的测量。 4. 传感器的动态特性取决于传感器的本身及输入信号的形式。

5. 电位器式传感器通过移动滑动触点把位移转换为电阻丝的长度变化，从而改变电阻值大小，继而将这种变化值转换成电压或电流的变化值。 6. 电容式压力计广泛用于位移，震动、加速度、荷重等机械量的测量。 7. 热电阻式传感器分为金属热电阻式和热敏电阻式两大类。 8. 电桥的灵敏度是指单位输入量时的输出变化量。 9. 下图所示传感器为差动型自感式传感器。

10. 压电式加速度传感器的频率范围广、动态范围宽、灵敏度高，故应用较广泛。 11. 常用温标包括三大类：经验温标，热力学温标和国际温标。

12. 箔式电阻应变片很薄，因而所能感受到的应力状态与试件表面的更接近。 三、简答题（本大题共5小题，每小题8分，共40分） 1. 简要说明电容式传感器的原理。

答：电容式传感能将被测量转换为传感器电容变化。传感器有动静两个板板，板板间的电容为：

C??0?rA?0 ，式中：

ε0 真空介电常数: 8.854×10－12 F/m εr 介质的相对介电常数 δ 两极板间的距离有关 A 极板的有效面积 当动板板运动或极板间的介质变化就会引起传感器电容值的变化，从而构成变极距式、变面积式和变介质型的电容式传感器。 2. 简述磁致伸缩效应在无损检测中应用的机理。

答：根据铁磁性材料的磁致伸缩特性，铁磁性钢管在变化的外磁场中被激励时,其外型尺寸会发生变化,即产生磁致伸缩应变，从而在铁磁性钢管内激发弹性波。反过来，因为逆磁致伸缩效应，当弹性波沿着铁磁性钢管传播时，其磁性将发生变化,导致了介质中磁感应的变化。实际上，在波传播过程中，介质各部分均发生变化，与此相应，介质磁导率也将发生变化，它反过来使波的传播特性也发生变化，进而导致铁磁体内磁感应强度发生变化，而变化的磁感应强度必定引起接收线圈中的电压变化（根据法拉第电磁感应定律），通过测量电压信号——弹性波的反射情况，即可检测出铁磁性钢管中是否存在腐蚀、裂纹、破损等缺陷。这就是磁致伸缩效应在无损检测中应用的机理。 或：可以简单地归纳如下.

1）弹性波产生.基于磁致伸缩效应:即铁磁性材料在外磁场的作用下其实际的外型尺寸将发生小的改变.

2）弹性波检测.基于磁致伸缩逆效应:即铁磁性材料受到机械应力(或应变)时,其磁感应强度将发生变化.

3. 电感式传感器的工作原理是什么？能够测量哪些物理量？

答：电感式传感器是利用电磁感应原理，将被测非电量的变化转换成线圈的电感（或互感）变化的一种机电转换装置。利用电感式传感器可以把连续变化的线位移或角位移转换成线圈的自感或互感的连续变化，经过一定的转换电路再变成电压或电流信号以供显示。它除了可以对直线位移或角位移进行直接测量外，还可以通过一定的感受机构对一些能够转换成位移量的其他非电量，如振动、压力、应变、流量等进行检测。

4. 为什么磁阻元件中AMR材料普遍做成45?斜条状结构？

答：外磁场与电流方向之间的夹角为?时，AMR磁敏元件的电阻为：R=R0+?Rcos2(?).所以，AMR在外磁场与电流方向之间成45°夹角时，具有最高的灵敏度且线性度最佳。因此，实际磁阻元件中AMR材料普遍作成45°斜条状结构。

5. 简述为确保计算机监测系统的高可靠性，可以采取的4项措施。 答：为了确保计算机监（1）采用高质量的元部件。

所采用的各种硬件和软件，尽量不要自行开发。采用高质量的电源。一般来说，PLC I/O模块的可靠性比PC总线I/O板卡的可靠性高，如果成本和空间允许，应尽可能采用PLCI/O模块。

（2）采取各种抗干扰措施。采取各种抗干扰措施，包括滤波、屏蔽、隔离和避

（3）采用冗余工作方式。可以采用多种冗余方式，例如，冷备份和热备份。其中，冷备份方式是指一台设备处于工作状态，而另一台设备处于待机状态。一旦发生故障，专用的切换装置就会将原来工作的设备切除，并将备份的设备投入运

（4）对一些智能设备采用故障预测、故障报警等措施。出现故障时将执行机构

的输出置于安全位置，或将自动运行状态转为手动状态。

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