內(nèi)科大安全環(huán)境監(jiān)測技術(shù)教案

教案課程名稱安全環(huán)境監(jiān)測技術(shù)總學(xué)時(shí)數(shù)40學(xué)時(shí)使用班級(jí)安全工程級(jí)班任課學(xué)期學(xué)年第學(xué)期任課教師編制時(shí)間20年月日

課程名稱：安全環(huán)境監(jiān)測技術(shù)授課章節(jié)第1次課：第1章緒論1.1安全檢測的目的、作用與意義；1.2安全檢測技術(shù)研究的主要內(nèi)容；1.3發(fā)展趨勢目的要求掌握安全檢測的目的和主要內(nèi)容；了解安全檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：安全檢測的主要內(nèi)容【引言】開課第一節(jié)課。課程基本情況，對(duì)學(xué)生的要求（如何學(xué)好這門課、準(zhǔn)備作業(yè)本），回顧相關(guān)礎(chǔ)知識(shí)：先修課程除安全工程專業(yè)課程以外，還有《巖石力學(xué)》，《高等數(shù)學(xué)》、《大學(xué)物理》、《分析化學(xué)》、《電工學(xué)》、《計(jì)算機(jī)原理》等，導(dǎo)入新課（10分鐘）【講授新課】第1章緒論一、監(jiān)測與檢測的定義監(jiān)測是指長時(shí)間的對(duì)某一物理量（或化學(xué)量）進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視并記錄它的變化規(guī)律；而檢測就是用指定的方法檢驗(yàn)測試某一物理量（或化學(xué)量）的技術(shù)性能指標(biāo)。二、安全監(jiān)測的定義安全監(jiān)測是運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)方法，對(duì)人類賴以生存的安全狀態(tài)進(jìn)行定量的描述，同時(shí)盡可能靈敏并及時(shí)地收集到安全現(xiàn)狀變化的信息和對(duì)人體健康有無異常變化的信息，在分析、評(píng)價(jià)這些資料的基礎(chǔ)上盡早地采取具體有效的行動(dòng)以保護(hù)人類的正常生存與發(fā)展這樣一種體系。安全檢測可理解為監(jiān)測、監(jiān)控和控制的綜合概念。在以后的章節(jié)里所提到的檢測，都是如此。1.1安全檢測的目的、作用與意義（20分鐘）1）檢測目的為職業(yè)健康安全狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)；為安全技術(shù)及設(shè)施進(jìn)行監(jiān)督；為安全技術(shù)措施的效果進(jìn)行評(píng)價(jià)等提供可靠的信息，通過對(duì)改善勞動(dòng)作業(yè)條件，改進(jìn)生產(chǎn)工藝過程、控制系統(tǒng)或減小事故發(fā)生的目的。點(diǎn)名、自我介紹、情況簡介、引入新課（約10分鐘）（約5分鐘）監(jiān)測與檢測舉例（約5分鐘）（約20分鐘）第1次第1頁2）檢測作用根據(jù)作業(yè)環(huán)境和生產(chǎn)系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的不安全因素，采用先進(jìn)的儀器設(shè)備對(duì)其進(jìn)行量化和詮釋，從而更加科學(xué)全面檢測、判斷危害程度和準(zhǔn)確位置，并提出相應(yīng)整改措施，以消除隱患，避免事故的發(fā)生。3）意義對(duì)于礦山來講，安全事故經(jīng)常出現(xiàn)：▲煤礦瓦斯、煤塵爆炸事故▲煤礦煤自燃和火災(zāi)事故▲地下礦的透水及冒頂事故▲尾礦壩潰壩事故▲露天礦邊坡滑坡事故▲地下工程引起的地面沉降塌陷事故重大惡性安全事故的頻發(fā)，造成重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，甚至群死群傷，在經(jīng)濟(jì)利益的誘惑下，不顧人的生命安全，社會(huì)反響也很強(qiáng)烈。2001年美國的911事件死亡人數(shù)幾千人；2008年山西襄汾“9.8”特大尾礦庫潰壩事故，死亡人數(shù)達(dá)268人；2009年黑龍江龍煤集團(tuán)鶴崗分公司新興煤礦“11.21”特別重大瓦斯爆炸事故造成108人遇難；2010年神華集團(tuán)烏海能源公司駱駝山煤礦“3.1”特別重大透水事故，共造成32人死亡、7人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失4853萬元。進(jìn)行安全監(jiān)測和全面提高安全監(jiān)測的科學(xué)技術(shù)水平，有效減少事故隱患，預(yù)防和控制重特大事故的發(fā)生，遏制群死群傷、重大經(jīng)濟(jì)損失和保證國家經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展有著極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。具體可歸納為以下幾點(diǎn)：（1）保證安全生產(chǎn)（2）是現(xiàn)代化和法制化工程的管理需要（3）可推動(dòng)工程設(shè)計(jì)和施工技術(shù)的進(jìn)步（4）為安全隱患診斷和危害程度判斷提供依據(jù)（5）判斷工程事故及推動(dòng)檢測技術(shù)自身發(fā)展1.2安全檢測技術(shù)研究的主要內(nèi)容（30分鐘）1）研究的主要內(nèi)容（不安全因素的檢測）（1）粉塵危害因素：粉塵濃度、粒徑分布、呼吸性粉塵、煤塵、石棉塵、纖維塵、巖塵、瀝青的煙塵。（2）化學(xué)不安全因素：易燃易爆氣體（CH4、加油（氣）站等）、有毒有害氣體（CO、Cl2等）在空氣中的濃度和在空氣中的含量。強(qiáng)調(diào)目的與作用的區(qū)別安全事故舉例強(qiáng)調(diào)安全的重要性重點(diǎn)內(nèi)容，應(yīng)有生產(chǎn)現(xiàn)場不安全因素舉例（約30分鐘）第1次第2頁（3）物理不安全因素：噪聲、振動(dòng)、輻射、靜電、電磁場、光照。（4）機(jī)械傷害不安全因素（5）電器傷害不安全因素（6）氣候條件：氣溫、氣壓、風(fēng)速、溫度等。2）安全檢測方法（1）化學(xué)檢測：通過一定儀器和方法對(duì)檢測對(duì)象進(jìn)行定性、定量分析的方法，主要用于有毒有害物質(zhì)檢測。（2）物理檢測：利用檢測對(duì)象的物理性質(zhì)進(jìn)行分析。如噪聲、電磁波、放射性、水質(zhì)物理參數(shù)、溫度、壓力、光強(qiáng)、濁度、電導(dǎo)率等。1.3安全檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢（15分鐘）開發(fā)檢測新技術(shù)、電子監(jiān)控等先進(jìn)的安全控制技術(shù)和產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)檢測控制設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化、小型化，積極推進(jìn)檢測監(jiān)控儀器的國產(chǎn)化，重點(diǎn)發(fā)展檢測敏感元件和新材料的研究和推廣使用，加強(qiáng)設(shè)計(jì)、制造、安裝等環(huán)節(jié)的監(jiān)察，提高特種設(shè)備本身的安全性能和安全防范能力。不同行業(yè)，其安全檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢不同：1）網(wǎng)絡(luò)與信息安全檢測：包括安全掃描技術(shù)和實(shí)時(shí)安全監(jiān)控技術(shù)。（1）檢測和訪問控制技術(shù)協(xié)同、共存共融。（2）人仍是網(wǎng)絡(luò)安全管理的決定因素。2）鍋爐壓力容器安全檢測3）煤礦安全檢測可朝著分布式入侵檢測、智能化入侵檢4）工程安全檢測測、全面安全防御的方向發(fā)展。【思考題】（2分鐘）1、安全檢查、檢測、監(jiān)測、監(jiān)控有何不同？2、在工礦企業(yè)安全管理工作中，哪些應(yīng)是安全檢測應(yīng)完成的任務(wù)（可針對(duì)某一特定企業(yè)）？3、我們?cè)趯W(xué)習(xí)生活中，都會(huì)遇到哪些不安全因素？應(yīng)如何避免？（約15分鐘）增加學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)（約2分鐘）第1章作業(yè)內(nèi)容較少，作業(yè)在第二次布置時(shí)一并交上來。注：布置作業(yè)用多媒體顯示，以節(jié)省時(shí)間。【課堂教學(xué)小結(jié)】（3分鐘）1、安全監(jiān)測是在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的不安全因素，利用現(xiàn)代儀器設(shè)備進(jìn)行進(jìn)行定時(shí)定點(diǎn)檢測，已達(dá)到優(yōu)化管理或減少事故發(fā)生的目的。檢測的目的是找出不安全因素，檢測的作用消除隱患，避免事故的發(fā)生。2、安全監(jiān)測研究的主要內(nèi)容，就是對(duì)生產(chǎn)過程中不安全因素的監(jiān)測，包括生物、化學(xué)和物理不安全因素的監(jiān)測，監(jiān)測方法有物理監(jiān)測法和化學(xué)監(jiān)測法。第3頁課程名稱：安全環(huán)境監(jiān)測技術(shù)授課章節(jié)第2次課：第2章測試系統(tǒng)2.1測試系統(tǒng)的組成；2.2測試系統(tǒng)的基本特性目的要求熟悉測試系統(tǒng)的組成、基本型和標(biāo)準(zhǔn)通用接口類型；了解并理解測試系統(tǒng)的基本特性，了解微分方程、傳遞函數(shù)、頻率特性、測量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：測試系統(tǒng)的組成；難點(diǎn)：測試系統(tǒng)的微分方程及頻率特性。第2章測試系統(tǒng)測試系統(tǒng)定義：能完成某種意義測量的儀器、設(shè)備的總稱。2.1測試系統(tǒng)的組成2.1.1傳統(tǒng)型可用以下框圖表示：傳感器將被測物理量(如粉塵、噪聲、溫度等)檢出并轉(zhuǎn)換為電量，中間變換裝置對(duì)接收到的電信號(hào)用硬件電路進(jìn)行分析處理或經(jīng)A/D變換后用軟件進(jìn)行信號(hào)分析，顯示記錄裝置則測量結(jié)果顯示出來，提供給觀察者或其它自動(dòng)控制裝置。2.1.2基本型采集及接口總線采集及接口總線傳感器2傳感器2┇傳感器1傳感器n信號(hào)調(diào)理信號(hào)調(diào)理信號(hào)調(diào)理處理顯示處理顯示處理顯示計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)顯示分析監(jiān)控判斷決策它能完成對(duì)多點(diǎn)（多路）、多種隨時(shí)間變化參量（信號(hào)）的快速、實(shí)時(shí)測量，并能排除干擾，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、信號(hào)分析、信號(hào)控制等。（約5分鐘）舉例說明（約5分鐘）說明各部分的作用，特殊情況下可由兩部分組成。（約15分鐘）智能儀表的一部分，分解原理第2次第1頁2.1.3標(biāo)準(zhǔn)通用接口GPIB、VXI、PXI等總線標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)大大簡化了自動(dòng)測試系統(tǒng)(ATS)的集成，系統(tǒng)構(gòu)建變成了各種儀器模塊的功能組態(tài)。然而，由于設(shè)計(jì)連接（UUT）復(fù)雜多樣，接口類型千變?nèi)f化，因此，UUT和測試資源的通用測試接口(TUA)則是簡化ATS集成開發(fā)，提高儀器互換性、軟件移植性和系統(tǒng)性價(jià)比的有效手段。當(dāng)今的計(jì)算機(jī)外部設(shè)備，都在追求高速度和高通用性。為了滿足用戶的需求以Intel為首的七家公司于1994年推出了USB（Universal

Serial

Bus，通用串行總線）總線協(xié)議，專用于低、中速的計(jì)算機(jī)外設(shè)。目前，USB端口已成為了微機(jī)主板的標(biāo)準(zhǔn)端口；而在不久的將來，所有的微機(jī)外設(shè)，包括鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器、打印機(jī)、數(shù)字相機(jī)掃描儀和游戲柄等等，都將通過USB與主機(jī)相連。這種連接較以往普通并口和串口的連接而言，主要的優(yōu)點(diǎn)是速度高、功耗低、支持即插即用和使用維護(hù)方便。目前，基于USB總線微控制器的硬件設(shè)計(jì)方法，可采用設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序控制USB總線的方法實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)理電路的軟件設(shè)計(jì)。USB總線的信號(hào)調(diào)理電路及接口的普遍應(yīng)用，USB數(shù)據(jù)接口電路具有支持熱插拔、體積小、便于攜帶、降低對(duì)PC硬件傷害小、編程速度快等明顯優(yōu)點(diǎn)。2.2測試裝置的基本特性知識(shí)要點(diǎn)及要求1、掌握線性系統(tǒng)及其主要特性。2、掌握測試裝置的動(dòng)態(tài)特性及靜態(tài)特性。3、了解一、二階測試裝置的頻率響應(yīng)特性。2.2.1測試裝置的基本要求為實(shí)現(xiàn)某種量的測量而選擇或設(shè)計(jì)測量裝置時(shí)，必須考慮這些測量裝置能否準(zhǔn)確獲取被測量的量值及其變化，即實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測量，而是否能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確測量，則決定于測量裝置的特性。測試裝置的基本特性主要討論測試裝置及其輸入、輸出的關(guān)系。理想的測試裝置應(yīng)該具有單值的、確定的輸入——輸出關(guān)系。知道其中的一個(gè)量就可以確定另一個(gè)量。（約10分鐘）接口是儀器擴(kuò)展和信息輸出的必要裝置，有時(shí)較大設(shè)備為便于攜帶，可分成若干部分，中間由標(biāo)準(zhǔn)接口鏈接。藍(lán)牙技術(shù)的出現(xiàn)，無線電接口設(shè)備也越來越多。（約5分鐘）（約5分鐘）第2頁2.2.2線性系統(tǒng)及其主要性質(zhì)線性系統(tǒng)的輸入與輸出之間的關(guān)系可用下面的常系數(shù)線性微分方程：描述時(shí)，則稱該系統(tǒng)為時(shí)不變（不隨時(shí)間而變化）線性系統(tǒng)或線性時(shí)不變系統(tǒng)，也稱定常線性系統(tǒng)或常系數(shù)線性微分方程。式中為時(shí)間自變量，、、…、、和、、…、、均為常數(shù)。時(shí)不變線性系統(tǒng)的主要性質(zhì)：1）疊加原理特性；2）比例特性；3）系統(tǒng)對(duì)輸入導(dǎo)數(shù)的響應(yīng)等于對(duì)原輸入響應(yīng)的導(dǎo)數(shù)；4）如系統(tǒng)的初始狀態(tài)均為零，則系統(tǒng)對(duì)輸入積分的響應(yīng)等同于對(duì)原輸入響應(yīng)的積分；5）頻率保持性。2.2.3測試裝置的靜態(tài)特性測試裝置的靜態(tài)特性就是在靜態(tài)測量情況下描述實(shí)際測試裝置與理想定常線性系統(tǒng)的接近程度。描述測試裝置靜特性的主要指標(biāo)有：線性度是指測量裝置輸出、輸入之間保持常值比例關(guān)系的程度，是測試裝置轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生的誤差。作為技術(shù)指標(biāo)則采用線性誤差來表示，即用在裝置標(biāo)稱輸出范圍Y內(nèi)，校準(zhǔn)曲線與擬合直線的最大偏差B來表示。也可用相對(duì)誤差來表示，如線性誤差＝2）靈敏度S當(dāng)裝置的輸入量時(shí)有一個(gè)變化量，引起輸出量發(fā)生相應(yīng)的變化為，則定義靈敏度為：（約10分鐘）（約10分鐘）第2次第3頁3）回程誤差當(dāng)輸入量由小增大和由大減?。有遁d）時(shí)，對(duì)于同一輸入量所得到的兩個(gè)輸出量卻往往存在著差值，把在全測量范圍內(nèi)，最大的差值稱為回程誤差。4）穩(wěn)定度和漂移穩(wěn)定度是指測量裝置在規(guī)定條件下保持其測量特性恒定不變的能力。測量裝置的測量特性隨時(shí)間的緩慢變化，稱為漂移。2.2.4測試裝置的動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性是指測量系統(tǒng)的輸出對(duì)隨時(shí)間快速變化的輸入量的響應(yīng)特性。1)傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)是測試裝置動(dòng)特性的復(fù)頻域描述，它表達(dá)了系統(tǒng)的傳遞特性。2）頻率響應(yīng)函數(shù)，它是測試裝置動(dòng)態(tài)特性的頻域描述，它描述了系統(tǒng)的簡諧輸入和其穩(wěn)態(tài)輸出的關(guān)系。3）脈沖相應(yīng)函數(shù)它是測試裝置動(dòng)態(tài)特性的時(shí)域描述。這種輸入輸出之間的差異就是動(dòng)態(tài)誤差。測試裝置動(dòng)態(tài)特性的測試方法主要有：頻率響應(yīng)法和階躍響應(yīng)法。2.2.5測試裝置的典型環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)1）零階系統(tǒng)2）一階系統(tǒng)3）二階裝置【思考題】1、怎么理解電測系統(tǒng)一般由傳感器、放大或衰減器、顯示器或記錄儀三部分組成。特殊情況下也可由傳感器和顯示器或記錄儀兩部分組成。【作業(yè)題】1、把靈敏度為404×10-4pC/Pa的壓電式壓力傳感器與一臺(tái)靈敏度調(diào)到0.226mV/pC的電荷放大器相接，求其總靈敏度。若要將總靈敏度調(diào)到10×106mV/Pa,電荷放大器的靈敏度應(yīng)作如何調(diào)整？（約15分鐘）（約5分鐘）（約2分鐘）【課堂教學(xué)小結(jié)】（3分鐘）基本型測試系統(tǒng)是現(xiàn)代測試技術(shù)應(yīng)用最廣的，也是智能儀表的一部分。理想的測試系統(tǒng)的輸出量與輸入量應(yīng)有良好的線性關(guān)系。3、測試系統(tǒng)的誤差反映了系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換特性。第2次第4頁課程名稱：安全環(huán)境監(jiān)測技術(shù)授課章節(jié)第3次課：2.3測試裝置的主要性能指標(biāo)1）靈敏度；2）非線性度；3）回程誤差；4）重復(fù)精度；5）準(zhǔn)確度；6）精確度；7）分辨力目的要求掌握測試裝置的主要性能指標(biāo)，熟悉性能參數(shù)計(jì)算和單位換算。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：靈敏度及非線性度；難點(diǎn)：回程誤差、重復(fù)精度。2.3測試裝置的主要性能指標(biāo)1）靈敏度反應(yīng)輸出量隨輸入量變化程度，當(dāng)為一次函數(shù)且起點(diǎn)均為0時(shí)，，在測試系統(tǒng)中，系統(tǒng)總靈敏度等于各個(gè)環(huán)節(jié)靈敏度的乘積。即=··靈敏度的單位一般以分?jǐn)?shù)形式表示，分子上是輸出量的單位，分母上是輸入量的單位。如壓力傳感器的輸出量電壓V或電流mA，輸入量是MPa,那么傳感器靈敏度的單位寫作V/MPa，單位意義是，每輸入1MPa的壓力，可在傳感器輸出端得到多少伏特的輸出電壓。2）非線性度也稱線性度或非線性誤差，是指實(shí)際曲線偏離理論曲線的程度。一般以百分?jǐn)?shù)表示，有時(shí)前面要加“±”。（1）實(shí)際曲線（標(biāo)定曲線）的獲得即測量值，不同的輸入量與測試系統(tǒng)對(duì)應(yīng)輸出量在平面坐標(biāo)上繪出的曲線。（2）擬合直線（理論曲線）的確定①端基法：在平面坐標(biāo)上，通過測量范圍（X坐標(biāo)）和輸出量（Y坐標(biāo)）上、下限兩點(diǎn)的連接線，作為擬合直線，與標(biāo)定曲線中間的形態(tài)無關(guān)，如a圖。②最小二乘法：所擬合直線與標(biāo)定曲線間偏差Bi的平方和最小，即最小，在輸入量由小到大的變化過程中，Bi不斷在變化，（約15分鐘）當(dāng)輸入輸出為同類量時(shí)，靈敏度可稱作放大倍數(shù)或增益。應(yīng)強(qiáng)調(diào)靈敏度單位（約15分鐘）解釋標(biāo)定曲線為多個(gè)標(biāo)定點(diǎn)的連線Y=KX形式函數(shù)，端基過平面坐標(biāo)原點(diǎn)第3次第1頁擬合曲線與標(biāo)定曲線一直相關(guān)。在工程上，有時(shí)用一條反映標(biāo)定數(shù)據(jù)的一般趨勢，而誤差絕對(duì)值為最小的擬合直線作為參考理想直線，并給出表達(dá)式，也是一種曲線擬合的方法。0A0Axyy20y0y10是指輸入量由小到大與由大到?。有遁d循環(huán)）變化時(shí)（如曲線箭頭方向），測試裝置對(duì)同一輸入量所得輸出量不一致的程度，用全量程范圍內(nèi)同一輸入量下所得輸出的最大差值hmax（Y20—Y10）與最大輸出Ymax之比的百分?jǐn)?shù)表示。4）重復(fù)精度也稱重復(fù)性誤差，是指在等精度測量的條件下，多次重復(fù)測量結(jié)果的一致程度。傳感器在輸入按同一方向作全量程連續(xù)多次變動(dòng)時(shí)所得的特性曲線不一致。如圖所示為實(shí)際輸出的校正曲線的重復(fù)特性，正行程的最大重復(fù)性偏差為，反行程的最大重復(fù)性偏差為

。重復(fù)性誤差取這兩個(gè)最大偏差之中較大者為

，與滿量程輸出

YFS之比的百分?jǐn)?shù)表示，即重復(fù)性誤差一般可通過增加測量次數(shù)來逐漸減少。5）準(zhǔn)確度反映測量儀器系統(tǒng)誤差的大小。定義為被測量與真值的接近程度。6）精確度精確度簡稱精度。由上圖可知，精確和精確度不同，精確度高也就是既精確又準(zhǔn)確。精確就是測量值的一致性好，有時(shí)也叫精密，也說明重復(fù)精度高。（約5分鐘）由小到大也叫正行程，由大到小叫反行程。（約10分鐘）（約5分鐘）（約5分鐘）第3次第2頁7）分辨力能引起輸出量發(fā)生變化時(shí)輸入量的最小變化量稱為檢測系統(tǒng)的分辨力。表明測試裝置分辨輸入量微小變化的能力。分辨率：能檢測的最小被測量的輸出量相對(duì)于滿量程的百分?jǐn)?shù)。設(shè)能引起輸出量變化的最小被測量為，則其次，儀器的負(fù)載作用（通常指一次儀表，也叫對(duì)被測量的影響）、抗干擾能力、穩(wěn)定性、漂移、信噪比、輸入（量程）輸出范圍、測量頻率范圍（動(dòng)態(tài)量）等，也是測試系統(tǒng)的性能指標(biāo)。例題1.某壓力傳感器的加載（正行程）和卸載（反行程）標(biāo)定數(shù)據(jù)如表2.1所示，最大荷載為10KPa，試根據(jù)表中數(shù)據(jù)畫出壓力傳感器的標(biāo)定曲線，并用端基法求出擬合直線，最后計(jì)算非線性誤差。KPa012345678993.334.55.256.597.738.689.80.690.421.652.483.624.715.876.897.929.110.2解：①先畫出標(biāo)定曲線，如圖；②用端基法擬合直線；③計(jì)算非線性誤差【思考題】1、怎么能發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)既有非線性誤差又用滯后誤差？2、傳感器的分辨力受什么因素影響？3、為什么說高品質(zhì)的傳感器不一定測出精確的數(shù)據(jù)？【作業(yè)題】利用例1題數(shù)據(jù)，用最小二乘法擬合直線，列出表達(dá)式，最后計(jì)算滯后誤差。（約10分鐘）注意分辨力與靈敏度的區(qū)別（約18分鐘）解釋輸出讀數(shù)，有可能壓力計(jì)后級(jí)接有一個(gè)合適比例（量程）的數(shù)字電壓表重點(diǎn)指出解題方法和步驟（約4分鐘）【課堂教學(xué)小結(jié)】（3分鐘）1、系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)是使用、設(shè)計(jì)和購買測試系統(tǒng)的主要依據(jù)，2、一個(gè)高精度的測試設(shè)備，必然會(huì)付出高的價(jià)格成本，且要求各個(gè)環(huán)節(jié)的性能都要好，同時(shí)要進(jìn)行各環(huán)節(jié)間的匹配。第3次第3頁課程名稱：安全環(huán)境監(jiān)測技術(shù)授課章節(jié)第4次課：第3章傳感器3.1傳感器的基本概念；3.1.1定義及組成；3.1.2傳感器分類；3.1.3傳感器的技術(shù)特點(diǎn)；3.1.4傳感器的基本特性。目的要求了解傳感器的定義、組成、熟悉傳感器的分類，掌握傳感器的基本特性。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：傳感器的分類和基本特性；難點(diǎn)：傳感器的技術(shù)特點(diǎn)。開始安排10分鐘的時(shí)間講一下作業(yè)及答疑情況。作業(yè)抄襲情況嚴(yán)重，望獨(dú)立完成，若無故曠課，可通過答疑進(jìn)行部分彌補(bǔ)。第3章傳感器3.1傳感器的基本概念傳感器是檢測儀器儀表的第一個(gè)環(huán)節(jié)，相當(dāng)于人的感官，也稱一次儀表。3.1.1定義及組成1）定義：能把被測物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成為電量的一種器件或元件叫傳感器。2）組成：敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、附件、引線、輔助電路。敏感元件是直接能感受或響應(yīng)輸入量（物理量或化學(xué)量）的部分，轉(zhuǎn)換元件是將敏感元件感受的信息直接轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的部分，有些敏感元件直接可輸出電信號(hào)，即敏感元件又是轉(zhuǎn)換元件，這種敏感元件和轉(zhuǎn)換元件合一的傳感器也是很常見的，如壓電式傳感器、光電式傳感器等。3.1.2傳感器分類傳感器的分類方法很多，可按工作原理、用途、被測量類型、敏感材料的類型、輸出信號(hào)的類型、能量關(guān)系等進(jìn)行分類。1）按用途分類①測力傳感器：重量、拉（壓）力、力矩、應(yīng)力。②位移傳感器：長度、厚度、應(yīng)變、振幅。③速度傳感器：質(zhì)點(diǎn)振速、流量、流速、轉(zhuǎn)速。④加速器傳感器：振動(dòng)、沖擊、質(zhì)量等。（約10分鐘）（約10分鐘）結(jié)合實(shí)例和圖形。（約20分鐘）解釋一下其他分類方法第4次第1頁2）按能量關(guān)系分類①參數(shù)式（無源式）：電阻、電容、電感式。轉(zhuǎn)換元件是電路參數(shù)。②電能式（有源式）：磁電式、壓電式、光電、熱電式。3）傳感器的命名傳感器的名稱是通用的，在購買、選擇和使用傳感器時(shí)，只有知道了名稱，才能知道選擇什么樣的測試系統(tǒng)，知道了名稱，也就知道了傳感器的結(jié)構(gòu)原理。一般是將按能量關(guān)系分類與用途分類的傳感器名稱結(jié)合起來，作為傳感器的全稱。如磁電式速度計(jì)、壓電式加速度計(jì)。3.1.3傳感器的技術(shù)特點(diǎn)1）技術(shù)特點(diǎn)傳感器一般是利用物理、化學(xué)和生物等科學(xué)的某些效應(yīng)或機(jī)理，按照一定的工藝和結(jié)構(gòu)研制出來的，傳感器技術(shù)包括傳感器的設(shè)計(jì)、研究、試制、生產(chǎn)、檢測與應(yīng)用，是獨(dú)立的專門學(xué)科。其技術(shù)特點(diǎn)是：①測量對(duì)象范圍廣且離散。②初識(shí)密集度甚高、涉及邊緣科學(xué)甚多。③技術(shù)復(fù)雜、工藝要求高。④功能優(yōu)、性能好。⑤品種多、應(yīng)用廣。2）對(duì)傳感器的要求針對(duì)傳感器的工作原理、結(jié)構(gòu)和技術(shù)特點(diǎn)，在不同場合對(duì)傳感器均需要的基本要求是：a.高靈敏度：抗干擾的穩(wěn)定性(對(duì)環(huán)境干擾不敏感)；b.線性：理想的一次函數(shù)，容易調(diào)節(jié)(校準(zhǔn)簡易)；c.高精度：誤差小，高可靠性；d.無遲滯性：工作壽命長(耐用性)；e.可重復(fù)性：抗老化；f.高響應(yīng)速率：可測快速變化的信號(hào)；g.選擇性：單值性，安全性(傳感器應(yīng)是無污染的)；（約10分鐘）（約10分鐘）第4次第2頁h.互換性：低成本；i.寬測量范圍：少更換儀器或切換量程，小尺寸、重量輕和高強(qiáng)度；j.寬工作溫度范圍：適應(yīng)不同的工作環(huán)境。K.負(fù)載作用?。簩?duì)被測量沒有影響。3.1.4傳感器的基本特性傳感器的基本特性和測試系統(tǒng)的基本特性一樣，都是用一些能體現(xiàn)傳感器基本屬性的特性參數(shù)來衡量。1）傳感器的靜特性（1）線性度實(shí)際曲線與理論曲線偏離的程度，也稱非線性誤差。用表示。（2）靈敏度傳感器的靈敏度是輸出量的變化與輸入量的變化之比。用表示。（3）重復(fù)性傳感器在做滿量程加卸載循環(huán)測試時(shí)，曲線不重合的程度。曲線越重合，重復(fù)性就越好。用表示。（4）遲滯現(xiàn)象也稱遲滯誤差，或叫做滯環(huán)，與重復(fù)性誤差的原因有一定關(guān)系。用表示。（5）分辨率能使傳感器產(chǎn)生有效輸出的最小輸入量，用表示。也可用滿量程輸入值的百分?jǐn)?shù)表示。（約18分鐘）第4次第3頁（6）穩(wěn)定性又稱長期穩(wěn)定性，即傳感器在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)保持一定性能的能力。（7）漂移指傳感器輸入量沒有變化時(shí)輸出在變化的現(xiàn)象。包括零點(diǎn)漂移和靈敏度漂移。2）傳感器的動(dòng)特性是測量快速變化信號(hào)的特性。（1）最大超調(diào)量響應(yīng)曲線超出新平衡位置的程度，一般用百分?jǐn)?shù)表示：去掉百分?jǐn)?shù)部分也叫超量比，也能反映傳感器的阻尼特性，（2）延滯時(shí)間是階躍響應(yīng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的50%時(shí)所需要的時(shí)間。（3）上升時(shí)間一般取響應(yīng)時(shí)間的10%~90%之間所用時(shí)間。（4）峰值時(shí)間響應(yīng)曲線到達(dá)第一個(gè)峰值所用時(shí)間。（5）響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)曲線衰減到穩(wěn)態(tài)值之差不超過5%或2%時(shí)所用時(shí)間。有時(shí)也稱過渡時(shí)間?！舅伎碱}】【作業(yè)題】（約9分鐘）【課堂教學(xué)小結(jié)】（3分鐘）1、傳感器是測試系統(tǒng)中非常重要的一部分，直接影響著測試精度和成敗。2、傳感器的特性是通過實(shí)際標(biāo)定而測得的，可比較測試系統(tǒng)的特性，不同的是傳感器直接接觸（響應(yīng)）非電量。第4次第4頁課程名稱：安全環(huán)境監(jiān)測技術(shù)授課章節(jié)第5次課：第3章傳感器3.2常用傳感器；3.3幾種新型傳感器目的要求熟練掌握傳感器的基本特性和常用的幾種傳感器。了解幾種新型傳感器。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：電阻式、電感式和磁電式傳感器的原理及特性；難點(diǎn)：壓磁及壓電式傳感器原理。利用幾分鐘的時(shí)間點(diǎn)名、講一下上次布置作業(yè)的情況。3.2常用傳感器3.2.1電阻式傳感器將被測量的變化轉(zhuǎn)換成電阻變化的傳感器。大致可分為三類：變阻器式、電阻應(yīng)變式、敏感電阻式（熱敏電阻、氣敏電阻、濕敏電阻、磁敏電阻、光敏電阻等）。敏感元件類型有應(yīng)變片、半導(dǎo)體膜片、電位器和電觸點(diǎn)式等。1）電阻應(yīng)變式傳感器（1）原理設(shè)有一長為l0的、截面積為S、電阻率為ρ的導(dǎo)電金屬絲，它具有的電阻由式(3.1)確定（3.1）當(dāng)它受到軸向力被拉伸(或壓縮)時(shí)，其l、S和ρ均將發(fā)生變化，因而導(dǎo)體的電阻也隨之發(fā)生變化。利用數(shù)學(xué)求導(dǎo)的方法可求得電阻的相對(duì)變化量。將式(3.1)兩邊取對(duì)數(shù)得再對(duì)上式兩邊取微分得（3.2）式中，為電阻的相對(duì)變化；為材料的軸向線應(yīng)變，常用單位是微應(yīng)變()，；為截面積的相對(duì)變化。（約5分鐘）（約20分鐘）第5次第1頁又因?yàn)镾=πr2，則dS=2πrdr所以，即式中為金屬絲半徑的相對(duì)變化，由材料力學(xué)可知所以代入式(3.2)中得(3.3)在一定范圍內(nèi)變化很小，設(shè)=K則K即為應(yīng)變片的轉(zhuǎn)換公式。一般金屬應(yīng)變片K值在1.7-3.6之間。(2)類型絲柵式、薄式、半導(dǎo)體式。2）壓阻式傳感器電阻變化率，可簡化成K0其中壓阻系數(shù)K0=50-1003）電位器式傳感器以前提過，略講。3.2.2電感式傳感器電感式傳感器是一種把被測量的變化轉(zhuǎn)換成線圈電感參數(shù)（自感系數(shù)、互感系數(shù)、等效阻抗）變化的傳感器，其工作原理是基于電磁感應(yīng)。電感式傳感器可分為自感型、互感型和壓磁型三種。1）自感型特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、輸出功率大、輸出阻抗小、抗干擾能力強(qiáng)、分辨力高、穩(wěn)定性好。（約5分鐘）（約10分鐘）第5次第2頁2）互感型原理：互感傳感器是根據(jù)電磁感應(yīng)中的互感原理工作的?；ジ性恚寒?dāng)某一線圈中通以交變的電流時(shí)，在其周圍產(chǎn)生交變的磁通，因而在其鄰近的線圈上感應(yīng)出感生電動(dòng)勢。3.2.3電容式傳感器1.變極矩型2.變面積型3.變介電常數(shù)型特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、以實(shí)現(xiàn)非接觸測量。3.2.4磁電式傳感器：發(fā)電式傳感器的一種特點(diǎn)：無需供電電源，電路簡單性能穩(wěn)定，輸出阻抗小。電磁感應(yīng)式傳感器霍爾式位移傳感器霍爾式壓力傳感器3.2.5壓電式傳感器特點(diǎn)：輸出能量高、輸出阻抗高、測量頻率高、可直接測加速度。壓電式力和壓力傳感器壓電式加速傳感器壓電聲表面波傳感器3.2.6光電式傳感器1.模擬式傳感器2.脈沖式傳感器3.光纖傳感器4.光柵傳感器5.激光式傳感器6.紅外傳感器（約5分鐘）（約5分鐘）（約10分鐘）（約5分鐘）（約5分鐘）第5次第3頁3.2.7熱電式傳感器1.熱電偶傳感器2.熱電阻傳感器3.熱敏電阻傳感器課課3.3幾種新型傳感器3.3.1超聲波傳感器超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波傳感器主要材料有壓電晶體（電致伸縮）及鎳鐵鋁合金（磁致伸縮）兩類。3.3.2微波傳感器微波傳感器是利用微波特性來檢測一些物理量的器件。包括感應(yīng)物體的存在，運(yùn)動(dòng)速度，距離，角度信息。傳統(tǒng)的微波傳感器有喇叭天線型和拋物面型微波傳感器，最新微波傳感器采用平面微帶技術(shù)，具有穩(wěn)定性高，體積小，感應(yīng)靈敏等特點(diǎn)。3.3.3力平衡式傳感器（又稱伺服式傳感器）由機(jī)械部件與伺服電路組成的力反饋測量裝置，是通過反饋力（或力矩）與輸入力（或力矩）間的伺服平衡來測量輸入力的一類傳感器。伺服傳感器的優(yōu)點(diǎn)是靜態(tài)精度和線性度高，滯后小，重復(fù)性好，靈敏度高，閾值小，低頻響應(yīng)好，動(dòng)態(tài)測量范圍寬?！咀鳂I(yè)題】1、在應(yīng)變測量中，選用應(yīng)變片靈敏系數(shù)K=2，應(yīng)變片的電阻值R=120Ω，若估計(jì)測量時(shí)的最大應(yīng)變?yōu)?000，問這時(shí)應(yīng)變片電阻變化了多少歐姆？若換成靈敏系數(shù)K=200，R=1000Ω的半導(dǎo)體應(yīng)變片，問這時(shí)半導(dǎo)體應(yīng)變片的阻值變化了多少歐姆？2、壓電式加速度計(jì)的技術(shù)指標(biāo)如下：工作頻率范圍0～20KHz，最大測量范圍±500g，電荷靈敏度50pC/g,固有頻率50KHz，橫向靈敏度<2%,試求：①振動(dòng)加速度為30g時(shí)的電荷輸出是多少nC？②當(dāng)橫向振動(dòng)加速度為1.0g時(shí)，加速度計(jì)的電荷輸出是多少？（約5分鐘）（約12分鐘）晚上輔導(dǎo)時(shí)布置作業(yè)【課堂教學(xué)小結(jié)】（3分鐘）1、安全監(jiān)測常用的傳感器還很多，比如生物類的傳感器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，或是敏感元件特殊；2、敏感電阻式傳感器在環(huán)境監(jiān)測中應(yīng)用很廣，可制成溫度、濕度、氣體等不同用途的傳感器。第5次第4頁課程名稱：安全環(huán)境監(jiān)測技術(shù)授課章節(jié)第7次課：第4章粉塵檢測（第6次課是傳感器標(biāo)定實(shí)驗(yàn)）4.1粉塵的來源、分類及危害目的要求了解粉塵的形成及來源，熟悉粉塵的分類及危害。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：粉塵的分類及危害；難點(diǎn)：粉塵按粒徑分類。點(diǎn)名，指出作業(yè)存在的問題，強(qiáng)調(diào)必須獨(dú)立完成作業(yè)，警告不交作業(yè)的同學(xué)。（約10分鐘）第4章粉塵檢測粉塵檢測，是當(dāng)今生產(chǎn)企業(yè)職業(yè)危害檢測中，最重要的檢測項(xiàng)目。生產(chǎn)環(huán)境的粉塵污染，嚴(yán)重地影響了職工的身體健康。為了有效地控制粉塵污染、為職工提供好的生產(chǎn)環(huán)境、研究新的除塵裝置、正確地研究、設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)除塵系統(tǒng)，保證生產(chǎn)安全，必須對(duì)粉塵的物理、化學(xué)性質(zhì)、粉塵的粒徑及分布、粉塵濃度等進(jìn)行檢測。4.1粉塵的來源、分類、及其危害1）粉塵的概念粉塵是一種通俗地對(duì)能較長時(shí)間懸浮于空氣中的固體顆粒物的總稱。生產(chǎn)性粉塵在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生，并且能夠長時(shí)間懸浮于空氣中的固體微粒。PM2.5PM，英文全稱為particulatematter(顆粒物），PM2.5是指大氣中直徑小于或等于2.5微米的顆粒物，也稱為可入肺顆粒物。它的直徑還不到人的頭發(fā)絲粗細(xì)的1/20。是霧霾的主要成分。氣溶膠（aerosol）由固體或液體小質(zhì)點(diǎn)分散并懸浮在氣體介質(zhì)中形成的膠體分散體系，又稱氣體分散體系。其分散相為固體或液體小質(zhì)點(diǎn)，其大小為0.001～100微米，分散介質(zhì)為氣體。2）粉塵的來源(形成)生產(chǎn)性粉塵業(yè)源甚廣，幾乎所有礦山和廠礦在生產(chǎn)過程中均可產(chǎn)生粉塵。如采礦和隧道的鉆孔、爆破、運(yùn)輸?shù)?，礦石的破碎、磨細(xì)、包裝等；機(jī)械工業(yè)（約10分鐘）（約10分鐘）礦業(yè)舉例（包括露天礦和地下礦）（約10分鐘）（約10分鐘）第7次第1頁的鑄造、翻砂、清砂等；以及玻璃、耐火材料等工業(yè)，均可接觸大量粉塵、煤塵；而從事皮革、棉毛、煙茶等加工行業(yè)和塑料制品行業(yè)的人，可接觸相應(yīng)的有機(jī)性粉塵。生產(chǎn)性粉塵的主要來源有：（1）固體物質(zhì)的機(jī)械破碎（2）物質(zhì)以不完全燃燒或爆破（3）物質(zhì)的研磨、鉆孔、碾碎、切削、據(jù)斷等過程的粉塵。（4）金屬熔化（5）成品本身呈粉狀3）粉塵的分類生產(chǎn)性粉塵可以從不同角度分類，可按性質(zhì)、來源、粒徑、生產(chǎn)工序（一次性粉塵、二次性粉塵）等進(jìn)行分類，具體如下：（1）按性質(zhì)分類：①無機(jī)粉塵：礦物性粉塵如石英、煤塵等；金屬性粉塵如鐵、銅、錳及其氧化物粉塵等；人工無機(jī)性粉塵如金剛砂、水泥、玻璃等。②有機(jī)粉塵：動(dòng)物性粉塵如獸毛、鳥毛、骨粉等；植物性粉塵如谷物塵、煙草塵、茶等；人工有機(jī)性粉塵如合成纖維塵、有機(jī)染料塵等。③混合性粉塵：上述各類或同類粉塵中的幾種物質(zhì)的混合物。④還原性粉塵：即可燃性粉塵，在相對(duì)密閉場所的空氣中達(dá)到一定濃度時(shí)，可發(fā)生粉塵爆炸。（2）按粉塵的來源分類①塵：固態(tài)分散性氣溶膠，固體物料經(jīng)機(jī)械性撞擊、研磨、碾軋而形成，粒徑為0.25μm～20μm，其中大部分為0.5μm～5μm。②霧：分散性氣溶膠，為溶液經(jīng)蒸發(fā)、冷凝或受到?jīng)_擊形成的溶液粒子，以及當(dāng)粒徑為0.05μm～50μm左右。③煙：固態(tài)凝聚性氣溶膠，包括：金屬熔煉過程中產(chǎn)生的氧化微?；蛏A凝結(jié)產(chǎn)物、燃燒過程中產(chǎn)生的煙塵，粒徑<1μm，其中較多的粒徑為0.01μm（約10分鐘）（約5分鐘）第7次第2頁～0.1μm。（3）按粒徑分類①降塵(dustfall)：指在空氣自然環(huán)境條件下，能靠自身重力很快自然沉降的顆粒物。顆粒直徑一般大于30μm。②總是懸浮顆粒物（TSP）：是指一定體積空氣中所含有的、能較長時(shí)間懸浮的粉塵顆粒物的總質(zhì)量，單位是mg/m3。③可吸入顆粒物（IP）：經(jīng)過口腔和鼻孔吸入，并能達(dá)到鼻咽區(qū)的懸浮顆粒物。④胸部顆粒物（TP）：在吸入顆粒物種，能穿過咽喉的顆粒物稱作胸部顆粒物。粒徑一般小于30μm，通常有50%質(zhì)量在10μm以下，即D50=10μm，所以TP也稱作PM10。⑤呼吸性顆粒物（RP）：即能進(jìn)入肺泡的顆粒物，一般在12μm以下，通常有50%的質(zhì)量在4μm以下，即D50=4μm，對(duì)于老弱及心肺病人，RP的粒徑一般小于7μm，D50=2.5μm，PM2.5的概念由此而來。4）粉塵的危害（1）塵肺：這是主要的職業(yè)病之一，我國已列為法定職業(yè)病范疇，這種病是由于較長時(shí)間吸入較高濃度的生產(chǎn)性粉塵所致，引起以肺組織纖維化為主要特征的全身性疾病。由于分成種類繁多，塵肺的種類也很多，主要有矽肺、石棉肺、滑石肺、云母肺、煤肺、煤矽肺、炭素塵肺等。（2）中毒：某些金屬粉塵如鉛、鎘、鉻、砷、錳等毒性元素及其化合物，通過呼吸道及肺組織吸收，進(jìn)入血循環(huán)，引起中毒；如六價(jià)鉻混入水泥中雖只有0.01％，但可增強(qiáng)粉塵的致敏性。（3）上呼吸道慢性炎癥：毛塵、棉塵、麻塵、木塵等輕質(zhì)粉塵，吸入呼吸道時(shí)，附著于鼻腔、氣管、支氣管的粘膜上，長期局部刺激作用和繼發(fā)感染引起慢性炎癥。（4）眼部疾?。航饘俜蹓m、煙草粉塵及刺激性較大的粉塵，可引起角膜炎、角膜損傷等。（5）皮膚疾患：細(xì)小的粉塵可堵塞汗腺、皮脂腺而引起皮膚干燥，繼發(fā)（約15分鐘）（約15分鐘）第7次第3頁感染，發(fā)生粉刺、毛囊炎、膿皮病等。（6）致癌作用：放射性粉塵射線、鹽酸、雄黃礦等可引發(fā)肺癌，石棉塵可引起胸膜間皮瘤。生產(chǎn)性粉塵對(duì)人體危害輕重，受著多種因素的影響，首先是粉塵的化學(xué)成分和性質(zhì)，游離二氧化硅含量高的粉塵比含量低的危害大。含游離二氧化硅的粉塵比不含游離二氧化硅的危害大。其次是粉塵的顆粒大小，一般來說，大顆粒的粉塵容易降落，在空氣中漂移時(shí)間短，不容易被吸入，不會(huì)發(fā)生危害。此外，粉塵在肺組織中溶解度大小，粉塵的比重、形態(tài)、硬度等對(duì)人體的危害都有一定的關(guān)系。生產(chǎn)性粉塵引起的職業(yè)病中以塵肺為最嚴(yán)重。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)塵肺病例約占職業(yè)病患病總?cè)藬?shù)的三分之二。塵肺是生產(chǎn)過程中長期吸入生產(chǎn)性粉塵引起的，以肺組織纖維化病變?yōu)橹鞯募膊　Ｎ覈床∫驅(qū)m肺分為矽肺、煤工塵肺、石墨塵肺、碳黑塵肺、石棉肺、滑石塵肺、水泥塵肺、云母塵肺、陶工塵肺、鋁塵肺、電焊工塵肺、鑄工塵肺和其它塵肺等13種?！舅伎碱}】1、結(jié)合個(gè)人的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)，舉出產(chǎn)生粉塵的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，其原因是什么？想一想如何治理？2、高寒地區(qū)露天礦大風(fēng)襲來，塵土飛揚(yáng)，是生產(chǎn)性粉塵嗎？3、什么是可吸入顆粒物？其危害是什么？【作業(yè)題】本節(jié)無作業(yè)（約3分鐘）課堂小結(jié)過后若有時(shí)間可對(duì)曠課較多的同學(xué)進(jìn)行提問。【課堂教學(xué)小結(jié)】（2分鐘）1、粉塵存在于自然界中的各個(gè)角落，粉塵無處不在，但對(duì)于我們來說，粉塵檢測，主要是對(duì)生產(chǎn)性粉塵進(jìn)行檢測。2、粉塵影響職工身體健康，特別是呼吸性顆粒物，是惡劣環(huán)境下塵肺職業(yè)病的發(fā)源地，粉塵防治則是減少塵肺職業(yè)病的主要措施。第7次第4頁課程名稱：安全環(huán)境監(jiān)測技術(shù)授課章節(jié)第8次課：第4章粉塵檢測4.2粉塵的物性檢測；4.3粉塵顆粒檢測目的要求了解并理解粉塵密度檢測、比電阻檢測、可燃性及爆炸性檢測；了解粉塵顆粒的檢測方法。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：粉塵密度檢測；難點(diǎn)：顯微鏡法顆粒檢測。點(diǎn)名，強(qiáng)調(diào)上節(jié)課內(nèi)容，引入新課。4.2粉塵的物性檢測4.2.1粉塵密度檢測由于粉塵粒子間的空隙、顆粒的外開孔和內(nèi)閉孔占據(jù)了比塵粒本身大得多的體積，這使得粉塵的密度有三種概念：(1)粉塵的堆積密度。指單位體積內(nèi)松散堆積的粉塵質(zhì)量。(2)真密度。指單位體積(不包括內(nèi)閉孔體積)的粉塵顆粒材料所具有的質(zhì)量。粉塵的真密度，在理論上應(yīng)與形成這種粉塵的固體材料的密度一致。(2)假密度(視密度)。指單位粉塵顆粒體積(包括內(nèi)閉孔體積)所具有的粉塵質(zhì)量。實(shí)際測量和應(yīng)用中，常把粉塵的真密度和假密度視為一致，這是因?yàn)闇y量粉塵體積是很難把內(nèi)閉孔的體積測量出來，而且在機(jī)械破碎過程中產(chǎn)生的粉塵一般沒有內(nèi)閉孔。只有在化學(xué)過程中形成的某些粉塵有內(nèi)閉孔，這種粉塵的真密度值比假密度值大。通常，采用液相置換法測定粉塵的真密度。圖4.1液相轉(zhuǎn)換法1-比重瓶,2-真空干燥器,3-三通閥,4-真空表,5-溫度表,6-抽氣泵液相置換法測試系統(tǒng)如圖4.1所示。首先稱量洗凈烘干后的比重瓶的質(zhì)量,裝入粉塵(約至瓶體積的1/3)并稱量瓶加塵質(zhì)量。將浸液注入裝有粉塵的比重瓶內(nèi)(約至瓶體積的2/3處)，然后置于密閉容器中抽真空，直到瓶內(nèi)基本無氣泡逸出時(shí)停止抽氣，保持30,待瓶中氣體充分排出后取出比重瓶并注滿浸液，稱其質(zhì)量圖4.1液相轉(zhuǎn)換法1-比重瓶,2-真空干燥器,3-三通閥,4-真空表,5-溫度表,6-抽氣泵（約5分鐘）（約15分鐘）第8次第1頁(4.1)式中：—浸液在測定溫度下的密度。測定時(shí)需取兩平行樣品，二者的誤差應(yīng)小于1%，否則應(yīng)重新測定。粉塵真密度取平行樣的平均值。溫度的變化是誤差的主要原因，為此通常將比重瓶置于恒溫槽充分恒溫后再讀取溫度。4.2.2粉塵比電阻檢測1)粉塵比電阻及其重要性(1)定義：粉塵導(dǎo)電的阻力特征通常用比電阻來表示：(4.2)式中：—施加于粉塵層的電壓,；—通過粉塵層地電流密度,；—粉塵層的厚度,。2）影響粉塵比電阻的因素（1)與粉塵層的孔隙率及粉塵層的形成方式有關(guān)；（2)與粉塵層的電氣特性有關(guān)；（3)與粉塵溫度和濕度有關(guān)；（4)與煙氣成分有關(guān)。3）粉塵比電阻檢測粉塵比電阻是通過測定一定厚度和一定表面積粉塵層上的電壓和電流值來進(jìn)行的，其計(jì)算公式是：(4.3)式中：—電阻,,；k—測定儀的幾何參數(shù),,。圓盤電極法(或稱平行平板電極法)是美國實(shí)驗(yàn)室測定粉塵比電阻的標(biāo)準(zhǔn)方法，也是我國目前實(shí)驗(yàn)室采用較多的方法。如圖4.2。（約15分鐘）第8次第2頁圖4.2圓盤電極法比電阻測定裝置1-圓盤電極圖4.2圓盤電極法比電阻測定裝置1-圓盤電極,2-粉塵層,3-電流表,4-絕緣機(jī)械導(dǎo)向,5-屏蔽環(huán),6-氣縫4.2.3粉塵爆炸特性檢測粉塵爆炸特性有兩重含義：一是指與粉塵爆炸界限條件有關(guān)的特性，如粉塵云的爆炸上下濃度、最低著火溫度、最小著火能量等；二是指粉塵充分爆炸時(shí)的特性，如最大爆炸壓力及其上升速度等。粉塵爆炸特性一般在粉塵云發(fā)生裝置內(nèi)測定。粉塵云發(fā)生裝置的關(guān)鍵是能否造成均勻的粉塵云。世界各國研制出多種原理、多種形式的實(shí)驗(yàn)裝置，采用的較多的是美國的哈特曼實(shí)驗(yàn)裝置。在煤炭工業(yè)方面，許多國家都建立了地下或地面的大型煤塵爆炸試驗(yàn)巷道或中、小型管道，以此來研究煤塵的爆炸及傳播特性，檢驗(yàn)抑制爆炸的措施。1）哈特曼爆炸測試儀哈特曼爆炸測試儀是1939年由美國礦業(yè)局哈特曼研制的圓筒型爆炸測試裝置，其結(jié)構(gòu)如圖4.3所示。該裝置長30.5，內(nèi)徑6.4，容積1.21升，曾作為標(biāo)準(zhǔn)粉塵爆炸實(shí)驗(yàn)裝置被各國廣泛采用。圖4.3哈特曼爆炸試驗(yàn)裝置1-固定環(huán),2-燃燒容器,3-電極變更位置,圖4.3哈特曼爆炸試驗(yàn)裝置1-固定環(huán),2-燃燒容器,3-電極變更位置,4-電極絕緣材料,5-電極,6-反射板,7-分散杯為測定爆炸壓力和壓力上升速度,可將透明玻璃試驗(yàn)筒改為鋼制圓筒,上端密閉形成封閉容器,由安裝于頂端的壓力傳感器測定爆炸壓力。（約10分鐘）（約10分鐘）第8次第3頁圖4.4煤塵爆炸鑒定儀1-硬質(zhì)玻璃管圖4.4煤塵爆炸鑒定儀1-硬質(zhì)玻璃管,2-加熱器,3-冷藏瓶,4-高溫計(jì),5-試料管,6-導(dǎo)氣管,7-打氣筒,8-濾塵箱,9-吸塵器,10-鉑-銠熱電偶,11-鉑絲,K1-板把開關(guān),K2-電紐,T-變壓器,A-電流表,R-可變電阻我國煤炭部頒布的安全規(guī)程規(guī)定：新礦井在建井前必須對(duì)所有煤層進(jìn)行煤塵爆炸性鑒定工作；生產(chǎn)礦井每延伸一個(gè)新水平，都必須進(jìn)行一次煤塵爆炸性鑒定工作。使用儀器如圖4.4所示。該儀器由燃燒、形成煤塵云和通風(fēng)除塵三部分組成。供煤塵云燃燒的容器是內(nèi)徑為75～88、長140的硬質(zhì)玻璃管，在距管口40處開有直徑為12～14的小孔，用鉑金絲繞成的加熱器由此孔放入管內(nèi)。試驗(yàn)時(shí)將加熱器升溫至1100℃20℃，由管口將1g煤塵試樣噴入管內(nèi)，判斷煤塵云是否燃燒。同一煤樣作五次相同試驗(yàn)。如果五次均不產(chǎn)生火焰，則還要再做五次試驗(yàn)。十次試驗(yàn)中均未出現(xiàn)火焰，該煤樣即為無爆炸性危險(xiǎn)煤塵；只要其中一次出現(xiàn)火焰，該煤樣即為有爆炸性危險(xiǎn)煤塵。4.3粉塵顆粒檢測4.3.1粉塵顆粒概述由于粉塵粒徑范圍很寬，從百分之幾微米到數(shù)百微米，并且各種粉塵又各具不同的物理、化學(xué)性質(zhì)，致使粉塵粒徑的測試方法繁多。然而每種測試方法只能在一定條件、一定粒徑范圍內(nèi)使用，尚未出現(xiàn)一種通用方法。粉塵是一種群體，其粒徑的性質(zhì)，表現(xiàn)為分布的統(tǒng)計(jì)特性。粉塵粒徑分布測定的手段是隨機(jī)取樣分級(jí)，即把塵樣按一定粒徑范圍劃分成若干區(qū)間計(jì)量，并不針對(duì)具體粉塵顆粒測定其直徑的大小。測定粉塵粒徑分布采用的方法可分為如下幾類：1）計(jì)數(shù)法。該方法是對(duì)具有代表性的塵樣逐一測定其粒徑。顯微鏡法和光散射法均屬此類方法。計(jì)數(shù)法測量的分散度以各級(jí)粒子的數(shù)量百分?jǐn)?shù)表示。2）計(jì)重法。將粉塵按一定粒徑范圍分級(jí)，然后稱量各級(jí)的重量，求其粒徑分布。常用的計(jì)重法粉塵粒徑測定儀采用離心、沉降或沖擊原理將粉塵按（約10分鐘）（約15分鐘）第8次第4頁粒徑分級(jí)，測量的分散度以各級(jí)粒子的重量百分?jǐn)?shù)表示。3）其他方法。包括面積法、體積法等。各種粉塵粒徑分布測定儀器都是基于特性設(shè)計(jì)的，如光學(xué)特性、慣性、電性等等。由于設(shè)計(jì)原理不同，測得的粒徑含義各不相同。例如，用顯微鏡測得的是投影徑，電導(dǎo)法測得的是等體積徑，沉降法測得的是斯托克斯徑等。不同的方法之間沒有對(duì)比性，所以在給出粒徑分布數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)說明是何種意義的粉塵粒徑。4.3.2顯微鏡法顯微鏡法是測量粒徑的一種最基本方法，通過顯微鏡可以直接看到單個(gè)粒子的大小、形狀、顏色以及聚集、空洞等現(xiàn)象，并可測量很小的粒子，這些都是其他方法所不及。但用肉眼直接測量粒子大小和計(jì)數(shù)十分勞累，可望電視掃描顯微鏡代替繁重的人操作。4.3.3慣性分級(jí)法利用粉塵大小粒子在氣體、液體介質(zhì)中的慣性不同可以對(duì)其分級(jí)，這種分析方法稱為慣性分級(jí)法。采用慣性分級(jí)的儀器有級(jí)連沖擊器、巴柯分級(jí)器和串聯(lián)旋風(fēng)分級(jí)器及空氣動(dòng)力徑自動(dòng)測定儀。【思考題】1、什么是可吸入顆粒物？主要危害有哪些？2、何為粉塵的真密度？如何測定？3、粉塵爆炸特性如何測定？【作業(yè)題】本節(jié)無作業(yè)。（約5分鐘）（約2分鐘）【課堂教學(xué)小結(jié)】（3分鐘）1、粉塵的物性與粉塵的類型有關(guān)，密度大的粉塵容易降落，但不意味著密度小的粉塵不易降落。當(dāng)粉塵濕度很大時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)降塵，這就是濕法除塵的原理。2、粉塵比電阻及粒徑分布的測定與測定儀器和方法有關(guān)，其結(jié)果應(yīng)標(biāo)注測定方法。第8次第5頁課程名稱：安全環(huán)境監(jiān)測技術(shù)授課章節(jié)第9次課：4.4粉塵濃度檢測；4.5粉塵的游離二氧化硅檢測目的要求熟練掌握粉塵濃度檢測的基本原理和基本方法；熟悉游離二氧化硅的檢測原理。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：粉塵濃度檢測的基本原理和基本方法；難點(diǎn)：游離二氧化硅的檢測原理。4.4粉塵濃度檢測為了評(píng)價(jià)工作場所粉塵對(duì)工人健康的危害狀況、研究改善防塵技術(shù)措施、評(píng)價(jià)除塵器性能、檢驗(yàn)排放粉塵濃度和排放量是否符合國家標(biāo)準(zhǔn)，以及保護(hù)機(jī)電設(shè)備、防止粉塵爆炸均需對(duì)粉塵濃度進(jìn)行測定，因此粉塵濃度檢測是評(píng)價(jià)作業(yè)環(huán)境的重要指標(biāo)。4.4.1作業(yè)場所粉塵濃度檢測圖4.5濾膜測塵系統(tǒng)1-三腳支架圖4.5濾膜測塵系統(tǒng)1-三腳支架,2-濾膜采樣頭,3-轉(zhuǎn)子流量計(jì),4-調(diào)節(jié)流量螺旋夾,5-抽氣泵1）濾膜測塵濾膜測塵是作業(yè)場所粉塵濃度測定的常用方法。由于這種方法操作簡單、精度高、費(fèi)用低而得到廣泛使用。其測試系統(tǒng)如圖4.5所示。該系統(tǒng)由濾膜采樣頭、流量計(jì)和調(diào)節(jié)裝置及抽氣泵等組成。測定時(shí)，抽取一定體積的含塵空氣，其中粉塵被阻留在已知質(zhì)量的濾膜上。由取樣后濾膜的增量，求出空氣中粉塵濃度：(4.4)式中：、——采樣前、后的濾膜質(zhì)量,；——采樣時(shí)間，min；——采樣流量，。點(diǎn)名引入新課（約10分鐘）（約5分鐘）（約5分鐘）第9次第1頁濾膜測塵需進(jìn)行現(xiàn)場采樣和濾膜稱重等步驟，不能立即獲得結(jié)果。近年來根據(jù)粉塵的某些特性研制了多種快速測塵儀。2）射線測塵儀當(dāng)?shù)湍苌渚€[或(钷讀作pǒ)等]穿過厚度為的粉塵層時(shí)，射線的強(qiáng)度被減弱，并服從于指數(shù)衰減規(guī)律：(4.5)式中：、——射線穿過粉塵層前后的強(qiáng)度；——粉塵的線性吸收系數(shù),；——粉塵質(zhì)量吸收系數(shù),,；——粉塵的密度,；——粉塵的質(zhì)量厚度,,。圖4.6射線測塵儀結(jié)構(gòu)簡圖1-圖4.6射線測塵儀結(jié)構(gòu)簡圖1-泵,2-探測器,3-放射源,4-可移動(dòng)濾膜,

5-信號(hào)處理及控制線路,6-顯示器圖4.7壓電晶體測塵儀原理圖1圖4.7壓電晶體測塵儀原理圖1-放電針,2-金屬電極,3-石英晶體,

4-直流高壓發(fā)生器,5-壓電諧振電路,

6-頻率檢測電路壓電晶體測塵儀是將粉塵采集到石英諧振器的電極表面上，利用石英振蕩頻率隨粉塵量而變化的原理進(jìn)行測量的。圖4.7為型壓電晶體快速測塵儀原理圖。被測空氣進(jìn)入由電暈放電針和諧振器電極表面組成的點(diǎn)—面式靜電采樣器，將塵粒收集在電極表面上，收集效率可達(dá)98%以上。晶體頻率的變化由頻率計(jì)電路檢測。（約10分鐘）（約5分鐘）頻率隨粉塵增加而下降。第9次第2頁4.4.2作業(yè)者個(gè)體接觸粉塵濃度檢測個(gè)體測塵技術(shù)是國際上20世紀(jì)60年代以來發(fā)展起來的評(píng)價(jià)作業(yè)場所粉塵對(duì)工人身體危害程度的一種測定方法。由佩帶在工人身上的個(gè)體采樣器連續(xù)在呼吸帶抽取一定體積的含塵氣體，測定工人一個(gè)工作班的接觸粉塵濃度或呼吸性粉塵濃度。個(gè)體采樣器若測定個(gè)人接觸濃度，所采集的應(yīng)為工人呼吸區(qū)域內(nèi)的總粉塵粒子；若測定呼吸性粉塵濃度，所捕集的應(yīng)為進(jìn)入到人體肺部的粒子。目前國際上普遍采用的呼吸性粉塵衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)有和兩種，因此在測定呼吸性粉塵濃度時(shí)，個(gè)體采樣器必須帶有符合上述要求的采樣器入口及分粒裝置。個(gè)體采樣器主要由采樣頭、采樣泵、濾膜等組成。采樣頭是個(gè)體采樣器收集粉塵的裝置，主要由入口、分粒裝置(測定呼吸性粉塵時(shí)用)、過濾器三部分組成。采樣器入口將呼吸帶內(nèi)滿足總粉塵衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的粒子有代表性地采集下來。分粒裝置將采集的粒子中非呼吸性粉塵阻留。其余部分，即呼吸性粉塵由過濾器全部捕集下來。接觸粉塵濃度按下式計(jì)算：(4.14)式中：——粉塵增重，為分粒裝置內(nèi)與濾膜上粉塵量之和,；——平均采樣流量,；——采樣時(shí)間,min。如計(jì)算呼吸性粉塵濃度，只須將濾膜上粉塵量作為值代人上式即可。4.4.3管道粉塵濃度檢測管道測塵通常是指一般含塵管道和煙道兩種類型粉塵濃度和排放量的測定。車間一般含塵管道排出的塵粒，大多是由機(jī)械破碎、篩選、包裝和物料輸送等生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的，氣體介質(zhì)成分穩(wěn)定，氣體的溫度也不高。而從煙道排放的塵粒，大都是由燃燒、鍛造、冶煉、烘干等熱過程產(chǎn)生的，這種含塵氣體不但溫度高，含濕量大，而且氣體成分也發(fā)生變化，并伴有二氧化硫、氮（約15分鐘）（約10分鐘）第9次第3頁圖4.22無動(dòng)力等速采樣器結(jié)構(gòu)1-圖4.22無動(dòng)力等速采樣器結(jié)構(gòu)1-電暈極,2-沉降極,3-管嘴,4-流量調(diào)節(jié)裝置,5-電暈極支座,6-支架,7-電源管道粉塵排放量按下式計(jì)算：(4.32)式中：——采取的粉塵質(zhì)量，；——采樣時(shí)間，min；——采樣點(diǎn)處管道斷面積，；——采樣嘴面積，。無動(dòng)力等速粉塵采樣器是一種直接測量煙囪或一般含塵管道粉塵排放量的儀器，它利用采樣器的特殊結(jié)構(gòu)和氣流本身提供的動(dòng)力實(shí)現(xiàn)等速采樣。如上圖。當(dāng)采樣器對(duì)準(zhǔn)氣流時(shí)，一方面氣流的動(dòng)能迫使氣體通過管嘴進(jìn)入采樣器，另一方面氣流在流經(jīng)采樣器錐形尾翼時(shí)，產(chǎn)生一定的抽力，以克服氣流通過采樣器的阻力，在兩種力的聯(lián)合作用下達(dá)到等速采樣的要求。如果在采樣同時(shí)測定氣體速度及其狀態(tài)參數(shù)，即可計(jì)算出粉塵濃度。該儀器結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，但捕集效率低于過濾法。4.5粉塵中游離二氧化硅檢測粉塵的化學(xué)成分決定其對(duì)機(jī)體危害的性質(zhì)和程度，其中游離狀態(tài)的二氧化硅含量影響尤為嚴(yán)重。長期大量吸入含結(jié)晶型游離二氧化硅的粉塵將引起矽肺病。粉塵中游離二氧化硅的含量愈高，引起病變的程度愈重，病變的發(fā)展速度愈快。測定粉塵中的游離二氧化硅有化學(xué)法和物理法。化學(xué)法采用焦磷酸重量法和鹼熔鉬藍(lán)比色法。其中焦磷酸重量法國內(nèi)應(yīng)用普遍，其優(yōu)點(diǎn)是適用范圍廣、可靠性較好，缺點(diǎn)是操作程序繁瑣、花費(fèi)時(shí)間。鹼熔鉬藍(lán)比色法靈敏度較高，但應(yīng)用范圍有一定局限性。物理法如射線衍射法和紅外分光光度法。物理法不改變被分析樣品的化學(xué)狀態(tài)，需要的樣品量很少，分析資料可以保存在圖譜上，常用于定性鑒別化合物的種類，用于定量測定則有一定的局限性。（約5分鐘）（約10分鐘）第9次第4頁1）焦磷酸重量法是一定量的粉塵樣品經(jīng)焦磷酸在245～250℃處理后，其中的硅酸鹽等雜質(zhì)完全溶解，而游離二氧化硅則幾乎不溶。因此，稱量處理后的殘?jiān)亓?，可以推算出游離二氧化硅的含量。2）堿熔鉬籃比色法是在800～900℃的溫度下，碳酸氫鈉和氯化鈉混合熔劑與硅酸鹽不發(fā)生作用，而選擇性地熔融游離二氧化硅，生成可溶性的硅酸鈉，在酸性介質(zhì)中，硅酸鈉與鉬酸銨可形成絡(luò)合物質(zhì)，它遇到還原劑時(shí)被還原成鉬藍(lán)，根據(jù)其顏色深淺進(jìn)行比色測定。3）紅外分光光度法(比色法)紅外分光光度法可用于樣品的化學(xué)組成的分析和分子結(jié)構(gòu)的研究。樣品可以是無機(jī)物也可以是有機(jī)物?？梢允菤鈶B(tài)、液態(tài)、固態(tài)或者溶液。當(dāng)具有連續(xù)波長的紅外光照射物質(zhì)時(shí)，該物質(zhì)的分子選擇性地吸收某幾種波長的光，若將其透過的光進(jìn)行色散，就得到一吸收光譜。圖4.24石英的紅外吸收光譜圖4.24石英的紅外吸收光譜【思考題】1、煙氣粉塵為什么要進(jìn)行等速采樣？2、等速采樣原理是什么？3、怎樣才能保證等速采樣？4、測定粉塵中游離二氧化硅含量有哪些方法？【作業(yè)題】1、經(jīng)測得水泥廠生產(chǎn)車間空氣中粉塵濃度為10mg/m3，測定時(shí)采用直徑為40mm的過氯乙烯纖維濾膜，測前濾膜重量為40mg,測定時(shí)間為15分鐘，稱得帶塵濾膜重量為55mg，計(jì)算測塵儀氣體流量是多少？（約10分鐘）（約2分鐘）【課堂教學(xué)小結(jié)】（3分鐘）1、粉塵檢測時(shí)，應(yīng)選擇在接塵人員經(jīng)?；顒?dòng)的范圍內(nèi)，且粉塵分布較均勻處的呼吸帶。在風(fēng)流影響時(shí)，一般應(yīng)選擇在作業(yè)地點(diǎn)的下風(fēng)側(cè)或回風(fēng)側(cè)。2、游離二氧化硅，即結(jié)晶態(tài)二氧化硅，粉塵中游離二氧化硅的含量愈高，引起病變的程度愈重，我們必須引起極大的重視。第9次第5頁課程名稱：安全環(huán)境監(jiān)測技術(shù)授課章節(jié)第10次課：第5章主要環(huán)境污染物的檢測5.1概述；5.2污染物的檢測方法；5.3氣態(tài)污染物的檢測目的要求了解主要環(huán)境污染源和監(jiān)測對(duì)象；掌握金屬污染物、非金屬污染物的檢測，了解有機(jī)污染物、揮發(fā)酚、礦物油的檢測；了解并理解二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、苯及苯系物、總揮發(fā)性有機(jī)物、氟化物的檢測。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：污染物的檢測方法；難點(diǎn)：氣體污染檢測方法點(diǎn)名，指出作業(yè)存在問題。引入新課。第5章主要環(huán)境污染物檢測5.1概述環(huán)境污染物，特別是那些化學(xué)污染物大多是有害物質(zhì)，對(duì)人和生物會(huì)產(chǎn)生即時(shí)的或潛在的危險(xiǎn)，表現(xiàn)為毒性、致癌性、致畸性、致突變性、腐蝕性等。為采取防治措施、制定法規(guī)、了解污染情況、預(yù)報(bào)污染趨勢、評(píng)價(jià)治理效果，有必要對(duì)環(huán)境污染物進(jìn)行監(jiān)測。根據(jù)環(huán)境監(jiān)測的對(duì)象，環(huán)境監(jiān)測內(nèi)容分為水質(zhì)污染物監(jiān)測、大氣污染物監(jiān)測、固體廢物監(jiān)測、生物監(jiān)測、生態(tài)監(jiān)測、物理污染監(jiān)測等。一、水污染的檢測1、反應(yīng)水質(zhì)污染的綜合指標(biāo)：溫度、色度、pH值、電導(dǎo)率、溶解氧、需氧量等。2、有毒有害物質(zhì)：酚、氰、砷、鉛、鉻、汞、鎘、鎳、農(nóng)藥等。二、大氣污染物檢測以分子狀和粒子狀存在于大氣中。大氣污染物很多，已發(fā)現(xiàn)有危害作用而被人們注意到的就有一百多種，其中大部分是有機(jī)物。在環(huán)境科學(xué)中，通常按下列兩種方法對(duì)大氣污染物進(jìn)行分類。大氣污染物，按其形成過程的不同，可分為一次污染物和二次污染物。1）一次污染物：直接從污染源排放到大氣中的有害物質(zhì)。最常見的一次污染物有S02、CO、NOx(主要是NO和NO2)及顆粒物。顆粒物中還包含有毒重金屬、強(qiáng)致癌物3，4—苯并吡(Bap)，以及其他碳?xì)浠衔锏榷喾N物質(zhì)。2）二次污染物：進(jìn)入大氣的一次污染物間的相互作用或它們與大氣正常組（約10分鐘）（約25分鐘）第10次第1頁分發(fā)生反應(yīng)所產(chǎn)生的新的污染物。最常見的二次污染物有臭氧、醛類(乙醛和丙烯醛等)、過氧乙酰硝酸酯(PAN)以及硫酸霧和硝酸霧等。三、固體廢物監(jiān)測固體廢物主要包括工業(yè)固體廢物和城市垃圾。四、生物監(jiān)測通過大氣、水體和土壤進(jìn)入動(dòng)植物體內(nèi)，從而抑制、損害其生長和繁殖，甚至導(dǎo)致死亡。五、生態(tài)監(jiān)測就是觀測與評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)自然變化及人為變化所做出的反應(yīng)，著重于生物群落和種群的變化。六、物理污染監(jiān)測指噪聲、震動(dòng)、電磁輻射、放射性等。5.2污染物的檢測方法一．化學(xué)分析法化學(xué)分析法是以特定的化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的分析方法，分為重量分析法和容量分析法。重量分析法是將待測物質(zhì)以沉淀的形式析出，經(jīng)過過濾、烘干，用天平稱其質(zhì)量，通過計(jì)算得出待測物質(zhì)的含量。由于重量分析法的手續(xù)繁瑣、費(fèi)時(shí)費(fèi)力，因而在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用較少。容量分析法的特點(diǎn)是操作簡便、迅速、結(jié)果準(zhǔn)確、費(fèi)用低，在環(huán)境監(jiān)測中得到較多的應(yīng)用。滴定分析是容量分析中常用的方法，分為酸堿滴定法；配位滴定法；沉淀滴定法；氧化還原滴定法。二．儀器分析法儀器分析法是利用被測物質(zhì)的物理或物理化學(xué)性質(zhì)來進(jìn)行分析的方法。儀器分析法具有靈敏度高、選擇性強(qiáng)、簡便快速、可以進(jìn)行多組分分析、容易實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)分析等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)分析原理和儀器的不同，環(huán)境監(jiān)測中常用到色譜分析儀；光譜分析儀電化學(xué)分析儀（電導(dǎo)分析法、電位分析法、庫侖分析法和伏安和極譜法）；質(zhì)譜分析儀等。（約15分鐘）第10次第2頁5.3氣態(tài)污染物的檢測5.3.1二氧化硫的檢測二氧化硫是主要大氣污染物之一。SO2常用的測定方法有分光光度法、紫外熒光法、電導(dǎo)法、庫侖滴定法、火焰光度法等。5.3.2氮氧化物(NOx)的檢測大氣中含氮化合物有NO、NO2、N2O3、N3O4和N2O5等多種形式。大氣中的氮氧化物主要以一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)形式存在。常用的氮氧化物測定方法有鹽酸萘乙二胺分光光度法、化學(xué)發(fā)光法及恒電流庫侖滴定法等。5.3.3一氧化碳的檢測一氧化碳(CO)是大氣中主要污染物之一，它主要來自石油、煤炭燃燒不充分的產(chǎn)物和汽車排氣，一些自然災(zāi)害如火山爆發(fā)、森林火災(zāi)等也是來源之一。測定大氣中的CO的方法有非分散紅外吸收法、氣相色譜法、定電位電解法、間接冷原子吸收法等。5.3.4光化學(xué)氧化劑和臭氧的測定大氣污染物中，將所有能氧化碘化鉀溶液的I-而析出碘分子I2的物質(zhì)，稱為總氧化劑，包括臭氧、過氧乙酰硝酸酯(PAN)和部分氮氧化合物等。這些物質(zhì)中除去氮氧化物的其他氧化劑稱為光化學(xué)氧化劑。5.3.5總烴及非甲烷烴的檢測總碳?xì)浠衔锍Ｒ詢煞N方法表示：一種是包括甲烷在內(nèi)的碳?xì)浠衔?，稱為總烴(THC)；另一種是除甲烷以外的碳?xì)浠衔铮Q為非甲烷烴(NMHC)。大氣中的碳?xì)浠衔镏饕羌淄?，其質(zhì)量濃度范圍為2～6mg／m3，但當(dāng)大氣嚴(yán)重污染時(shí)會(huì)大量增加甲烷以外的碳?xì)浠衔?。測定總烴和非甲烷烴的主要方法有氣相色譜法、光電離檢測法等。5.3.6苯及苯系物的檢測主要有氣相色譜法測定和光離子化法。氣相色譜法測定首先是空氣中苯及苯系物用活性炭管采集，然后用二硫化碳洗脫，用氫火焰離子化檢測器的氣相色譜儀分析測定。光離子化法也稱PID法。具有靈敏度高、檢測限低、線性范圍寬、不破壞被測分子等優(yōu)點(diǎn)，特別適合苯系物等環(huán)境污染物的監(jiān)測。（約20分鐘）第10次第3頁5.3.7總揮發(fā)性有機(jī)物的檢測測定總揮發(fā)有機(jī)物通常采用氣相色譜法。選擇合適的吸附劑(TenaxGC或TenaxTA)，用吸附管采集一定體積的空氣樣品，空氣流中的揮發(fā)性有機(jī)物保留在吸附管中。采樣后，將吸附管加熱，解析揮發(fā)性有機(jī)物，待測樣品進(jìn)行色譜分析、測定。采樣管和吸附劑采樣前進(jìn)行處理或活化，使干擾到最小，選擇合適的色譜柱和分析條件。吸附管內(nèi)可以填充一種或多種吸附劑，并應(yīng)使吸附層處于解析儀的加熱區(qū)。根據(jù)吸附劑的相對(duì)密度，吸附管中可填充200～1000mg的吸附劑，吸附劑應(yīng)按其吸附能力增加的順序排列，并用玻璃纖維毛隔離開，吸附能力最弱的裝填在吸附管的采樣入口端。采樣體積一般在1～10L左右，當(dāng)總樣量超過1mg時(shí)，采樣體積相應(yīng)減少。采樣結(jié)束后，密封管的兩端將其放入可密封的金屬或玻璃管中，樣品可保留5天。5.3.8氟化物的檢測氣態(tài)的氟在大氣中除大部分是氟化氫外，還有少量氟化硅(SiF4)和氟化碳(CF4)，以及含氟粉塵等。大氣中氟化物的測定方法有吸光光度法、濾膜(或?yàn)V紙)采樣-氟離子選擇電極法等?！舅伎碱}】1、主要環(huán)境污染物有哪些？按其形態(tài)分哪幾種？2、水質(zhì)中重金屬類檢測有哪些？非金屬污染物檢測有哪幾項(xiàng)？3、二氧化硫的檢測常用哪些方法？一氧化碳的檢測常用哪些方法？（約15分鐘）（約2分鐘）【課堂教學(xué)小結(jié)】（3分鐘）1、主要環(huán)境污染物多為環(huán)保監(jiān)測內(nèi)容，在礦山生產(chǎn)中涉及較少，主要是氣體污染物。2、根據(jù)環(huán)境監(jiān)測的對(duì)象，環(huán)境監(jiān)測內(nèi)容分為水質(zhì)污染物監(jiān)測、大氣污染物監(jiān)測、固體廢物監(jiān)測、生物監(jiān)測、生態(tài)監(jiān)測、物理污染監(jiān)測等。第10次第4頁課程名稱：安全環(huán)境監(jiān)測技術(shù)授課章節(jié)第12次課：第6章噪聲檢測（第11次課為一氧化碳檢測實(shí)驗(yàn)）6.1概述；6.2噪聲的物理量度和主觀量度目的要求掌握噪聲的定義和種類；熟練掌握噪聲的物理量度和主觀量度。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：噪聲的物理量度和主觀量度；難點(diǎn)：噪聲的復(fù)合第6章噪聲監(jiān)測6.1概述1）噪聲的定義噪聲是一種紊亂、斷續(xù)或統(tǒng)計(jì)上隨機(jī)的聲震蕩。從生理學(xué)上講，凡是使人煩惱、討厭、刺激的聲音，即人們不需要的聲音就稱其為噪聲。2）噪聲的分類（1）空氣動(dòng)力噪聲它是由于氣體振動(dòng)產(chǎn)生的。當(dāng)氣體中有了渦流或壓力發(fā)生突變時(shí)，因氣體的擾動(dòng)，氣體與物體的相互作用而產(chǎn)生噪聲。如噴氣式飛機(jī)的噪聲、鼓風(fēng)機(jī)的噪聲等。（2）機(jī)械性噪聲因機(jī)械設(shè)備的摩擦、撞擊和交變應(yīng)力的作用引起振動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲。如電鋸、球磨機(jī)、破碎機(jī)、機(jī)加車間等。（3）電磁性噪聲由于電磁相互作用，產(chǎn)生周期性的交變力，引起電磁振動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲。如電磁鐵、交流接觸器、變壓器鐵芯等引起的噪聲。6.2噪聲物理量度和主觀量度6.2.1噪聲物理量度雖然噪聲是一種聲波，可以用聲波的物理特性就來描述它。但是，為便于評(píng)價(jià)和控制噪聲，人們還特地引入一些專用量來表示它。點(diǎn)名，引入新課（約5分鐘）（約15分鐘）（約20分鐘）第12次第1頁1）聲壓、聲強(qiáng)和聲功率（1）聲壓由于噪聲能引起空氣質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，使周圍空氣質(zhì)點(diǎn)發(fā)生疏密交替變化而產(chǎn)生的壓強(qiáng)變化稱為聲壓，亦即噪聲場中單位面積上由聲波引起的壓力增量為聲壓，用p表示，單位為Pa。聲強(qiáng)聲波作為一種波動(dòng)形式，將噪聲源的能量向空間輻射，人們可用能量來表示它的強(qiáng)弱。在單位時(shí)間內(nèi)(每秒)，通過垂直聲波傳播方向的單位面積上的聲能，叫做聲強(qiáng)。用I表示，單位為W/m2。在自由聲場中(離聲源很遠(yuǎn)且沒有任何反射的聲場)，聲壓與聲強(qiáng)有密切的關(guān)系：I＝p2／(ρ·c)式中p——聲壓，單位為Pa；ρ——空氣的密度，單位為kg／m3；c——聲速，單位為m/s。(3)聲功率噪聲源在單位時(shí)間內(nèi)向外輻射的總聲能叫聲功率，通常用W表示，單位是W，1W＝1N·m/s。在自由聲場中，若有一個(gè)向四周均勻輻射噪聲的點(diǎn)噪聲源，則在r處的聲功率與聲強(qiáng)有如下關(guān)系：I＝W／(4πr2)式中I——離噪聲源r處的聲強(qiáng)，單位為W/m2；W——聲源輻射的聲功率，單位為W；r——離聲源的距離，單位為m。聲壓、聲強(qiáng)和聲功率三個(gè)物理量中，聲強(qiáng)和聲功率是不容易直接測定的，所以在噪聲監(jiān)測中一般都是測定聲壓，只要測出聲壓，就可算出聲強(qiáng)，并進(jìn)而算得聲功率。2）聲壓級(jí)、聲強(qiáng)級(jí)、聲功率級(jí)及其分貝（1）聲壓級(jí)能夠引起人們聽覺的噪聲不僅要有一定的頻率范圍(20～20000Hz)，而且還要有一定的聲壓范圍(2×l0－5～20Pa)。（約15分鐘）第12次第2頁聲壓級(jí)的單位是分貝(記為dB)，分貝是一個(gè)相對(duì)單位。聲壓與基準(zhǔn)聲壓之比，取以10為底的對(duì)數(shù)，再乘以20就是聲壓級(jí)的分貝數(shù)。聲壓級(jí)實(shí)際上是聲壓分貝標(biāo)度的一種形式，其數(shù)學(xué)表示式為：Lp＝20lg(p/p0)式中Lp——聲壓級(jí)，單位為dB；p——聲壓，單位為Pa；p0——基準(zhǔn)聲壓，p0＝2×10－5Pa。分貝標(biāo)度法不僅用于聲壓，同樣也能用于聲強(qiáng)和聲功率的標(biāo)度，當(dāng)用分貝標(biāo)度聲強(qiáng)或聲功率的大小時(shí)，就是聲強(qiáng)級(jí)或聲功率級(jí)。（2）聲強(qiáng)級(jí)L1＝10lg(I/I0)式中Ll——聲強(qiáng)級(jí)，dB：I——聲強(qiáng)，W/m2；I0——基準(zhǔn)聲強(qiáng)，I0＝10－12W/m2。（3）聲功率級(jí)Lw＝10lg式中Lw——聲功率級(jí)，單位為dB；W——聲功率，單位為W；W0——基準(zhǔn)聲功率，W0＝10－12W。利用以上公式，我們就可以把人耳能聽到的各種噪聲的聲壓、聲強(qiáng)和聲功率轉(zhuǎn)化為聲壓級(jí)、聲強(qiáng)級(jí)和聲功率級(jí)，從而很方便地判斷其危害程度。3）噪聲的復(fù)合（疊加）一是聲能量是可以進(jìn)行代數(shù)相加的物理量度，設(shè)兩個(gè)聲明的聲功率分別是W1和W2，那么總聲功率W總＝W1+W2，同樣兩個(gè)聲源在同一點(diǎn)的聲強(qiáng)為I1和I2，則它的總聲強(qiáng)I總＝I1+I2；二是聲壓是不能直接進(jìn)行代數(shù)相加的物理量度，根據(jù)前面公式可以推導(dǎo)總聲壓與各聲壓的關(guān)系式如下：（約20分鐘）第12次第3頁I1＝p12／(ρ·c)I2＝p22／(ρ·c)由I總＝p總2／(ρ·c)知，得總聲壓p總2＝p12+p12（1）相同噪聲級(jí)的疊加噪聲級(jí)是噪聲物理量度的統(tǒng)稱，它可代表的是噪聲的聲壓級(jí)、聲強(qiáng)級(jí)或聲功率級(jí)。如果某場所有N個(gè)噪聲級(jí)相同的噪聲源疊加到一起，那么它們所產(chǎn)生的總得噪聲級(jí)可用下式表示：Lc＝L+10lgN式中Lc——總噪聲級(jí)，單位為dB；L——一個(gè)噪聲源的噪聲級(jí)，單位為dBN——噪聲源的數(shù)目。有時(shí)人們把10lgN叫噪聲級(jí)增值，若L分別用Lp、LI、LW表示時(shí)，則Lc分別代表的是總聲壓級(jí)，總聲強(qiáng)級(jí)和總聲功率級(jí)，。由于每個(gè)噪聲源的噪聲級(jí)多數(shù)以該噪聲源的聲壓級(jí)來表示，因此，在噪聲合成中總噪聲級(jí)多以總聲壓級(jí)來表示。（2）不同噪聲級(jí)的疊加如果有兩個(gè)噪聲級(jí)不同的噪聲源(如Ll和L2，且L1>L2)疊加在一起，這時(shí)它們產(chǎn)生的總噪聲級(jí)可按下式計(jì)算：Lc＝Ll十ΔL式中Lc——總噪聲級(jí)，單位為dB；Ll——兩個(gè)相疊加的噪聲級(jí)中數(shù)值較大的一個(gè)，單位為dB；ΔL——增加值，單位為dB，其數(shù)值可由表6-1查出。表6-2分貝和的增加值表聲壓級(jí)差0123456789101112131415增值0.20.1由表6-2看出，當(dāng)噪聲級(jí)相同時(shí)，疊加后總噪聲級(jí)增加3dB，當(dāng)噪聲級(jí)相差15dB時(shí)，疊加后的總噪聲級(jí)增加0.1dB。因此、兩個(gè)噪聲級(jí)疊加，若兩者相差15dB以上，其中較小的噪聲級(jí)對(duì)總噪聲級(jí)的影響可以忽略。同樣，當(dāng)L1分別用第12次第4頁聲壓級(jí)、聲強(qiáng)級(jí)、聲功率級(jí)表示時(shí)，則Lc分別代表的是總聲壓級(jí)總聲強(qiáng)級(jí)、總聲功率級(jí)。6.2.2噪聲的主觀量度1）響度和響度級(jí)（1）響度響度是人耳判別聲音由輕到響的強(qiáng)度等級(jí)概念，響度的單位叫“宋”，用S表示。1宋的定義為聲壓級(jí)為40dB，頻率為1000Hz，且來自聽者正前方的平面波形的強(qiáng)度。如果另一個(gè)聲音聽起來比這個(gè)大n倍，則聲音的響度為n宋。（2）響度級(jí)定義1000Hz純音聲壓級(jí)的分貝值為響度級(jí)的數(shù)值，任何其他頻率的聲音，當(dāng)調(diào)節(jié)1000Hz純音的強(qiáng)度使之與這聲音一樣響時(shí)，則這1000Hz純音的聲壓級(jí)分貝值就定為這一聲音的響度級(jí)值。響度級(jí)的單位叫“方”，用LN表示。2）計(jì)權(quán)聲級(jí)A計(jì)權(quán)聲級(jí)是模擬人耳對(duì)55dB以下低強(qiáng)度噪聲的頻率特性。B計(jì)權(quán)聲級(jí)是模擬55～85dB的中等強(qiáng)度噪聲的頻率特性。C計(jì)權(quán)聲級(jí)是模擬高強(qiáng)度噪聲的頻率特性。D計(jì)權(quán)聲級(jí)是對(duì)噪聲參量的模擬，專用于飛機(jī)噪聲的測量。本節(jié)無作業(yè)（約10分鐘）【課堂教學(xué)小結(jié)】（3分鐘）1、所有超過人們聽覺極限的聲音都是噪聲，包括震耳欲聾的音樂；2、噪聲的復(fù)合是指噪聲即可以疊加又可以相減，即有背景噪聲時(shí)的單一噪聲感覺比沒有背景噪聲時(shí)小。第12次第5頁課程名稱：安全環(huán)境監(jiān)測技術(shù)授課章節(jié)第13次課：第6章噪聲檢測6.3噪聲頻譜；6.4常用噪聲測量儀器目的要求了解噪聲的頻譜范圍及倍頻程；熟悉常用噪聲測量儀器。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：常用噪聲測量儀器；難點(diǎn)：噪聲的頻譜范圍及倍頻程.6.3噪聲的頻譜將噪聲的強(qiáng)度（聲壓級(jí)）按頻率順序展開，使噪聲的強(qiáng)度成為頻率的函數(shù)，并考查其波形，稱為噪聲的頻率分析（或頻譜分析）。頻譜分析的方法是使噪聲信號(hào)通過一定帶寬的濾波器，通帶越窄，頻率展開越詳細(xì)；反之通帶越寬，展開越粗略。以頻率為橫坐標(biāo)，相應(yīng)的強(qiáng)度（如聲壓級(jí)）為縱坐標(biāo)作圖。經(jīng)過濾波后各通帶對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)的包絡(luò)線（即輪廓）叫噪聲譜。圖6.5為一次實(shí)測