安全檢測與監(jiān)控技術(shù)輻射環(huán)境監(jiān)測是核與輻射安全監(jiān)管、應(yīng)急處置的基礎(chǔ)支撐，是生態(tài)環(huán)境監(jiān)測工作的重要組成部分。加快建立與我國核事業(yè)發(fā)展相適應(yīng)、與核安全監(jiān)管相互協(xié)同的現(xiàn)代化輻射環(huán)境監(jiān)測體系，是安全發(fā)展核能與核技術(shù)利用產(chǎn)業(yè)的重要保障，是以高水平保護支撐高質(zhì)量發(fā)展、建設(shè)美麗中國與核強國的重要支撐。前言12輻射環(huán)境監(jiān)測是一門多學(xué)科交融的應(yīng)用技術(shù)，融合了輻射探測、現(xiàn)代儀器、核工程、核技術(shù)利用、輻射防護、輻射劑量學(xué)、環(huán)境生態(tài)學(xué)、氣象、水文、地理、社會心理等學(xué)科的內(nèi)容。其中，輻射防護、輻射劑量學(xué)、環(huán)境生態(tài)學(xué)、氣象、水文、地理、核工程、核技術(shù)利用等經(jīng)典基礎(chǔ)學(xué)科，構(gòu)成輻射環(huán)境監(jiān)測的基本理論。輻射監(jiān)測的應(yīng)用技術(shù)光輻射和熱輻射電磁輻射電離輻射1234第6章

環(huán)境輻射的監(jiān)測技術(shù)電離輻射01Part輻射一般是指上述物理現(xiàn)象，即波動能量或微觀粒子束本身，有時亦指一種物理過程，如太陽輻射，既指從太陽向周圍輻射過程中的太陽光，就是指這個輻射過程。照射量的國際單位為C/kg，稱為倫琴(R)，簡稱倫。1.1輻射的基本知識電離輻射是指凡作用于物質(zhì)能使其發(fā)生電離現(xiàn)象的輻射。自然輻射源（占80％）人工輻射源。電離輻射電磁輻射（又稱電磁波）是電場和磁場的交互變化產(chǎn)生電磁波，電磁波向空中發(fā)射或泄漏的現(xiàn)象。

可見光、紅外線、紫外線、γ射線和X射線等電磁輻射1.2核輻射與電磁輻射防護標準

為了保障核安全，預(yù)防與應(yīng)對核事故，安全利用核能，保護公眾和從業(yè)人員的安全與健康，保護生態(tài)環(huán)境，促進經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展，制定了《中華人民共和國核安全法》。為了防治放射性污染，保護環(huán)境，保障人體健康，促進核能、核技術(shù)的開發(fā)與和平利用，制定了《中華人民共和國放射性污染防治法》。為貫徹《中華人民共和國環(huán)境保護法》和《中華人民共和國放射性污染防治法》，防治放射性污染，改善環(huán)境質(zhì)量，保護人體健康，制定了《核動力廠環(huán)境輻射防護規(guī)定》(GB6249-2011)等防治標準。為了防治電磁輻射污染，制定了《電磁環(huán)境控制限值》(GB8702-2014)規(guī)定了電磁環(huán)境中控制公眾暴露的電場、磁場、電磁場的場量限值。1.3放射性測量實驗室與檢測器

1.放射性測量實驗室。由于放射性監(jiān)測的對象是放射性物質(zhì)，為保證操作人員的安全，防止污染環(huán)境，對實驗室有特殊的設(shè)計要求，并需要制定嚴格的操作規(guī)程。測批放射性需要使用專門的檢測器。放射性測量實驗室分為兩個部分，一是放射化學(xué)實驗室，二是放射性計測實驗室。放射化學(xué)實驗室是“從原子到應(yīng)用”的橋梁——它將放射性核素從復(fù)雜基質(zhì)中“化學(xué)解鎖”，轉(zhuǎn)化為可測量、可治療、可管控的形態(tài)，支撐核能、醫(yī)學(xué)、環(huán)境、安全四大領(lǐng)域的核心需求。放射性計測實驗室是核安全、公共健康、科技進步的隱形基石，其數(shù)據(jù)直接影響從核電站運營到癌癥治療的眾多關(guān)鍵決策。以放射性核素為研究對象，通過化學(xué)手段進行分離、純化、合成、表征及形態(tài)分析的專用設(shè)施，聚焦于化學(xué)操作。放射化學(xué)實驗室放射性計測實驗室裝備有靈敏度高、選擇性和穩(wěn)定性好的放射性計量儀器和裝置。專門用于放射性核素檢測、分析與計量的設(shè)施，聚焦于測量。放射性計測實驗室1.3放射性測量實驗室與檢測器

2.放射性檢測器。各種常用放射性檢測器

射線類型檢測器特點α射線閃爍檢測器檢測靈敏度低，探測面積大正比計數(shù)管檢測效率高，技術(shù)要求高半導(dǎo)體檢測器本底小，靈敏度高，探測面積小電流電離室測較大放射性活度β射線正比計數(shù)管檢測效率較高，裝置體積較大蓋革計數(shù)管檢測效率較高，裝置體積較大閃爍檢測器檢測效率較低，本底小半導(dǎo)體檢測器探測面積小，裝置體積小射線閃爍檢測器檢測效率高，能量分辨能力強半導(dǎo)體檢測器能量分辨能力強，裝置體積小最常用的檢測器有三類，即電離型檢測器、閃爍檢測器和半導(dǎo)體檢測器。1.3放射性測量實驗室與檢測器

1.電離型檢測器——包括電流電離室、正比計數(shù)管和蓋革計數(shù)管(GM計數(shù)管)三種。01用來研究由帶電粒子所引起的總電離效應(yīng)，也就是測量輻射強度及其隨時間的變化。由于這種檢測器對任何電離都有響應(yīng)，所以不能用于甄別射線類型。電流電離室電流電離室工作原理示意圖1.3放射性測量實驗室與檢測器

1.電離型檢測器——包括電流電離室、正比計數(shù)管和蓋革計數(shù)管(GM計數(shù)管)三種。02電離電流突破飽和值，隨電壓增加繼續(xù)增大。這是由于在這樣的工作電壓下，能使初級電離產(chǎn)生的電子在收集極附近高度加速，并在前進中與氣體碰撞，使之發(fā)生次級電離，而次級電子又可能再發(fā)生三級電離，如此形成“電子雪崩”，使電流放大倍數(shù)達104左右。由于輸出脈沖大小正比于入射粒子的初始電離能，故定名為正比計數(shù)管。正比計數(shù)管正比計數(shù)管內(nèi)充甲烷(或氬氣)和烴類氣體，充氣壓力同大氣壓；兩極間電壓根據(jù)充氣的性質(zhì)選定。這種計數(shù)管普遍用于α和β粒子計數(shù)，具有性能穩(wěn)定、本底響應(yīng)低等優(yōu)點。還可用于能譜測定，但要求初級粒子必須將它的全部能撞損耗在計數(shù)管的氣體之內(nèi)。由于這個原因，它大多用于低能γ射線的能譜測定和鑒定放射性核素用的α射線的能譜測定。1.3放射性測量實驗室與檢測器03蓋革計數(shù)管目前應(yīng)用最廣泛的放射性檢測器，被普遍用于檢測β射線和γ射線強度這種檢測器對進入靈敏區(qū)域的粒子有效計數(shù)率接近100%；不能用于區(qū)別不同的射線在一密閉玻璃管中間固定一條細絲作為陽極，管內(nèi)壁涂一層導(dǎo)電物質(zhì)或另放進一金屬圓筒作為陰極，管內(nèi)充約1/5大氣壓的惰性氣體和少量猝滅氣體(如乙醇、乙醚、溴等)，猝滅氣體的作用是防止計數(shù)管在一次放電后發(fā)生連續(xù)放電

1.電離型檢測器——包括電流電離室、正比計數(shù)管和蓋革計數(shù)管(GM計數(shù)管)三種。1.3放射性測量實驗室與檢測器

2.閃爍檢測器。閃爍檢測器是利用射線與物質(zhì)作用發(fā)生閃光的儀器。它具有一個受帶電粒子作用后其內(nèi)部原子或分子被激發(fā)而發(fā)射光子的閃爍體。當射線照在閃光體上時，便發(fā)射出熒光光子，并且利用光導(dǎo)和反光材料等將大部分光子收集在光電倍增管的光陰極上。光子在靈敏陰極上打出光電子，經(jīng)過倍增放大后在陽極上產(chǎn)生電壓脈沖，此脈沖還是很小的，需再經(jīng)電子線路放大和處理后記錄下來1—閃爍體2—光電倍增管3—前置放大器4—主放大器5—脈沖幅度分析器6—定標器7—高壓電源8—光導(dǎo)材料9—暗盒10—反光材料閃爍檢測器測掀裝宜的工作原理1.3放射性測量實驗室與檢測器

2.半導(dǎo)體檢測器。半導(dǎo)體檢測器的工作原理與電離型檢測器相似，但其檢測元件是固態(tài)半導(dǎo)體。當放射性粒子射入這種元件后，產(chǎn)生電子-空穴對，電子和空穴受外加電場的作用，分別向兩極運動，并被電極所收集，從而產(chǎn)生脈沖電流，再經(jīng)放大后，由多道分析器或計數(shù)器記錄。半導(dǎo)體檢測器工作原理1.4放射性監(jiān)測放射性監(jiān)測按照監(jiān)測對象①現(xiàn)場監(jiān)測，即對放射性物質(zhì)生產(chǎn)或應(yīng)用單位內(nèi)部工作區(qū)域所作的監(jiān)測；②個人劑量監(jiān)測，即對放射性專業(yè)工作人員或公眾作內(nèi)照射和外照射的劑量監(jiān)測；③環(huán)境監(jiān)測，即對放射性生產(chǎn)和應(yīng)用單位外部環(huán)境，包括空氣、水體、土壤、生物、固體廢物等所作的監(jiān)測。。1.4放射性監(jiān)測環(huán)境放射性監(jiān)測方式定期監(jiān)測的一般步驟是采樣、樣品預(yù)處理、樣品總放射性或放射性核素的測定；連續(xù)監(jiān)測是在現(xiàn)場安裝放射性自動監(jiān)測儀器，實現(xiàn)采樣、預(yù)處理和測定自動化。對環(huán)境樣品進行放射性測定要經(jīng)過樣品采集、樣品預(yù)處理、選擇適宜方法與儀器進行測定三個過程。1.4放射性監(jiān)測1.樣品采集樣品的包括放射性沉降物和放射性氣溶膠。對于樣品的采集也有相應(yīng)的。放射性沉降物包括干沉降物和濕沉降物，主要來源于大氣層核爆炸所產(chǎn)生的放射性塵埃，小部分來源于人工放射性顆粒物。放射性沉降物放射性氣溶膠包括核爆炸產(chǎn)生的裂變產(chǎn)物、各種人工放射性物質(zhì)，以及氡、釷的衰變子體等天然放射性物質(zhì)。放射性氣溶膠可用水盤法、黏紙法、高罐法采集。這種樣品的采集常用濾料阻留法，其原理與大氣中顆粒物的采集相同1.4放射性監(jiān)測2.樣品預(yù)處理對樣品進行預(yù)處理的目的是將樣品處理成適于測量的狀態(tài)，將樣品的欲測核素轉(zhuǎn)變成適于測量的形態(tài)并進行濃集，以及去除干擾核素。常用的樣品預(yù)處理方法有衰變法、共沉淀法、灰化法、電化學(xué)法、有機溶劑溶解法、蒸熘法、溶劑萃取法、離子交換法等。1.4放射性監(jiān)測3.環(huán)境中的放射性監(jiān)測在放射性工作場所中的粉塵(鈾、釷礦的開采)，實驗室內(nèi)及排至實驗室外的放射性揮發(fā)性氣體(碘蒸氣、氛氣等)，放射性廢水、廢物和做放射治療的病人或?qū)嶒瀯游锏呐判刮?尿、糞便)均應(yīng)進行輻射監(jiān)控。監(jiān)控放射性氣體、氣溶膠時，一般用空氣采樣器抽吸、過濾，若是放射性廢水或排泄物應(yīng)先蒸干濃縮后再監(jiān)控。劑量較大時可使用一般的監(jiān)控儀，若是輻射水平較低或天然本底的監(jiān)控，可用低本底測量儀測定樣品中的比活度。環(huán)境樣品經(jīng)用上述方法分解和對欲測放射性核素分離、濃集、純化后，有的已成為可供放射性測量的樣品源，有的尚需用蒸發(fā)、懸浮、過濾等方法將其制備成適于測量要求狀態(tài)(液態(tài)、氣態(tài)、固態(tài))的樣品源。1.4放射性監(jiān)測4.個體外照射劑量個體外照射劑量用佩戴在身體適當部位的個體劑量計測量，這是一種能監(jiān)測放射性輻射累積劑量的小型、輕便、容易使用的儀器。常用的有個人劑量筆、膠片劑量計和熱釋光劑量計等。(1)個人劑量筆。是一個靈敏的筆形驗電器，也稱為個人劑量報警儀。充電后，其中涂有金屬的石英絲達最大偏轉(zhuǎn)。當受到輻射作用時，驗電器中氣體產(chǎn)生電離，使石英絲偏轉(zhuǎn)角度減小，通過以倫琴刻度的標尺可以直接讀出所受的劑量，使用方便，但環(huán)境濕度影響較大。(2)熱釋光劑量計。熱釋光劑量計是利用熱致發(fā)光原理記錄累積輻射劑量的一種器件。熱釋光劑量計將接收照射的這種劑量計加熱，并用光電倍增管測量熱釋光輸出，即可讀出輻射劑量值。優(yōu)點是即使擱置很長時間后，其讀數(shù)衰減很少。電磁輻射02Part2.1相關(guān)概念環(huán)境電磁輻射主要來自發(fā)射臺、高壓線、雷達站、微波用具、電視機、無線電等工業(yè)和生活中所用的電子設(shè)備自然電磁輻射主要來自地球大氣層中的雷電、宇射線、天體放電、地球磁場輻射和地球熱輻射等環(huán)境電磁輻射自然電磁輻射電磁輻射主要來源2.2電磁輻射的影響與危害1.電磁輻射的影響電磁輻射最嚴重的危害之一是會導(dǎo)致電磁干擾(Electromagneticlnterference，EMI)。電磁干擾(EMI)有三個最基本的要素：電磁干擾源、耦合途徑(或稱為耦合通道)和敏感設(shè)備。電磁十擾源是指產(chǎn)生電磁干擾的任何元件、器件、設(shè)備、系統(tǒng)或自然現(xiàn)象；電磁干擾源可分為自然干擾源(如雷電干擾)和人為干擾源(如通信、雷達等)。耦合途徑指將電磁于擾能量傳輸?shù)绞芨蓴_設(shè)備的通路或媒介，通常分為傳導(dǎo)耦合途徑(導(dǎo)線、互感、供電電源等)和輻射耦合途徑(以電磁場的方式傳播)兩類。電磁波傳播途徑示意圖2.2電磁輻射的影響與危害2.電磁輻射對人體的危害公認的判斷準則是人體暴露環(huán)境中的電磁輻射安全限值，電磁輻射超標可認為是造成電磁輻射危害的直接判斷準則。(1)輻射源自身的因素：各類電子、電氣設(shè)備在工作時都是電磁輻射源，其產(chǎn)生的電磁輻射泄漏是造成環(huán)境電磁輻射超標的可能因素，一些大型的功率發(fā)射設(shè)施設(shè)備，由于發(fā)射功率大、能量高，是造成其周圍環(huán)境電磁輻射超標的主要原因。(2)輻射源安裝使用位置因素：一些具有較強電磁輻射能力的設(shè)備，其安裝使用位置與人們居住、生活的空間發(fā)生重疊，容易導(dǎo)致電磁輻射超標。(3)職業(yè)暴露因素：在一些專業(yè)領(lǐng)域從事技術(shù)工作的人群，由于長時間暴露于輻射源近場范圍之內(nèi)，電磁輻射超標的風險較高。例如：廣播、電視發(fā)射設(shè)備的保養(yǎng)維護人員，工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療設(shè)備的操作使用人員，雷達、導(dǎo)航、通信設(shè)備的操作使用和維修保障人員等。(4)其他引起輻射超標的因素：由戰(zhàn)爭、自然災(zāi)害、重大事故等引發(fā)的電磁輻射危害，如核戰(zhàn)爭、核設(shè)施泄漏事故等。造成電磁輻射超標的原因2.2電磁輻射的影響與危害2.電磁輻射對人體的危害公認的判斷準則是人體暴露環(huán)境中的電磁輻射安全限值，電磁輻射超標可認為是造成電磁輻射危害的直接判斷準則。(1)對心理和行為健康的危害。電磁輻射可以對人的心理和行為產(chǎn)生影響。大量資料證明：電磁能使人出現(xiàn)頭昏腦漲，失眠多夢，記憶力減退等癥狀。電磁場對睡眠的影響是對患者心理、行為和識別能力影響的反映。(2)對心血管系統(tǒng)的危害。超短波、微波除了引起比較嚴重的神經(jīng)衰弱癥外，最突出的是造成植物神經(jīng)機能紊亂，主要反應(yīng)在心血管系統(tǒng)中，如心動過緩，血壓下降或心動過速等。(3)對眼的危害。高強度電磁輻射可使人眼晶狀體蛋白質(zhì)凝固，輕者混濁，嚴重者可造成白內(nèi)障，傷害角膜，虹膜和前房，導(dǎo)致視力減退乃至完全失。(4)對癌癥發(fā)生率的影響。大量試驗研究表明：電磁輻射以多種方式影響生命細胞。極低頻電磁輻射與白血病(尤其是兒童白血病)、乳腺癌、皮膚惡性黑色素癌、神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤、急性淋巴性白血病等有關(guān)，這些結(jié)果通過細胞學(xué)研究得到了理論驗證。(5)對生殖系統(tǒng)的危害。電腦輻射對女性還易造成生殖機能及胚胎發(fā)育異常，甚至影響男子精子機能。世界衛(wèi)生組織的研究指出，孕婦每周使用20h以電腦，其流產(chǎn)發(fā)生率增加80％以上，并且還可能導(dǎo)致胎兒畸形。生物損傷效應(yīng)的主要表現(xiàn)2.2電磁輻射的影響與危害3.電磁輻射對人體的傷害機理電磁輻射危害人體的機理主要是熱效應(yīng)、非熱效應(yīng)和累積效應(yīng)等。(1)熱效應(yīng)。人體內(nèi)70%以上是水，水分子受到電磁波輻射后相互摩擦，引起機體升溫，從而影響到身體其他器官的正常工作。(2)非熱效應(yīng)。低頻電磁波產(chǎn)生的影響，即人體被電磁輻射后，體溫并未明顯升高，但已經(jīng)干擾了人體的固有微弱電磁場，使血液、淋巴液和細胞原生質(zhì)發(fā)生改變，對人體造成嚴重危害(3)累積效應(yīng)。熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)作用于人體后，對人體的傷害尚未來得及自我修復(fù)之前再次受到電磁波輻射的話，其傷害程度就會發(fā)生累積。電磁輻射作用機理2.3電磁輻射的防護技術(shù)(1)輻射源控制。從電磁輻射源的角度控制環(huán)境電磁輻射超標風險有兩個途徑：一是限制電子設(shè)備的電磁泄漏和無意發(fā)射水平，來盡量減少其對周圍電磁環(huán)境的影響。對于標準中有明確的發(fā)射限值要求的設(shè)備或產(chǎn)品，通過建立嚴格的質(zhì)量檢驗機制和市場準入制度，可有效避免不合格品進入流通領(lǐng)域，從根源上減少或避免電磁輻射危害的發(fā)生；對于標準中沒有明確要求的設(shè)備或產(chǎn)品，則要在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上，重視減少電磁泄漏或無意發(fā)射的重要性，以將可能發(fā)生的電磁輻射危害風險降到最低。(2)電磁屏蔽技術(shù)。是最常用的一種電磁輻射防護技術(shù)。它是利用電磁能在屏蔽金屬中產(chǎn)生渦流及反射而起到屏蔽作用。屏蔽效果與屏蔽材料的性能相關(guān)，也與輻射頻率、屏蔽體與輻射源的距離以及殼體上可能存在的各種不連續(xù)的形狀和數(shù)量有關(guān)。2.3電磁輻射的防護技術(shù)(3)接地技術(shù)。射頻場源屏蔽體或屏蔽部件內(nèi)因感應(yīng)生成的射頻電流容易成射頻接地技術(shù)，將感應(yīng)電流迅速導(dǎo)入大地，形成等電勢分布，消除輻射污染。(4)電磁波吸收防護。吸波材料是一種吸收電磁波而反射及散射卻極小的材料，它是依據(jù)材料電磁匹配原理與諧振原理研制成功的。吸收防護就是利用吸收材料對射頻能量有一定的吸收作用，從而使電磁波能量得到衰減，從而達到防護的目的。吸收防護可用于各個頻段，不同的吸波材料對電磁波能量均有不同的吸收效果。與屏蔽材料的反射不同，利用吸波材料直接將電磁波轉(zhuǎn)換成熱能散失掉，這是從根本上解決電磁污染的方法。2.3電磁輻射的防護技術(shù)(5)線路濾波。線路濾波主要應(yīng)用于電磁信號在線路中的傳遞。簡單地講線路濾波就是采用磁性材料通過阻抗效應(yīng)將信號中的雜波信號給消除掉，從而保證有用信號正常傳輸?shù)耐緩健＞€路濾波可根據(jù)材料和信號特性進行匹配設(shè)計。(6)遠距離作業(yè)。由于電磁場強度在近區(qū)場內(nèi)與距離平方成反比，在可行的情況下，應(yīng)盡可能加大場源與作業(yè)人群及行為人群的距離。2.3電磁輻射的防護技術(shù)(7)個體防護。個體防護是對在高頻輻射環(huán)境內(nèi)的作業(yè)人員采用防護用品進行的一種防護。常用的防護用品有防輻射服，以及防輻射眼鏡、防輻射面具和防輻射頭盔等防輻射器具。這些防護用品一般用金屬絲布、金屬膜布和金屬網(wǎng)等制作。(8)醫(yī)學(xué)防護措施。醫(yī)學(xué)防護措施包括有常規(guī)體檢、專項檢查、日常飲食和藥物防護。常規(guī)檢查是對規(guī)定不適宜某項作業(yè)的疾病應(yīng)實行就業(yè)前、上崗后定期2.4電磁輻射的檢測設(shè)備（1）電力系統(tǒng)電磁輻射檢測。為了把發(fā)電廠發(fā)出來的電能輸送到較遠的地方，必須把電壓升高，變?yōu)楦邏弘?，到用戶附近再按需要把電壓降低，這種升降電壓的工作靠變電站來完成。變電站的主要設(shè)備是變壓器、電壓互感器、電流互感器和開關(guān)設(shè)備。（2)廣播電視發(fā)射設(shè)備電磁輻射檢測。無線廣播、電視都是利用電磁波的發(fā)射與接收進行工作的。其原理是首先將聲音和圖像經(jīng)信號轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺缓笥砂l(fā)射裝置產(chǎn)生的電磁波攜帶至接收點，再由接收裝置還原為聲音和圖像各類廣播、電視發(fā)射塔是無線廣播、電視電磁輻射的主要產(chǎn)生源，發(fā)射塔內(nèi)安裝了發(fā)送各個電臺節(jié)目和廣播頻段的發(fā)射機，通過天線向周圍發(fā)送廣播電視信號，這些信號可通過天波、地波、直射波等多種形式由發(fā)射點到達接收點。2.4電磁輻射的檢測設(shè)備（3）移動通信基站電磁輻射檢測。在移動通信中，基站的主要作用是當作移動通信系統(tǒng)中的中繼站系統(tǒng)，也就是說基站是被用來作為信號傳輸?shù)慕恿φ??；景l(fā)射機的工作原理是：把由頻率合成器提供的頻率為766.9125~79.8875MHz的載頻信號與168.1MHz的已調(diào)信號，分別經(jīng)濾波進入雙平衡變頻器，并獲得頻率為935.0125~959.9875MHz的射頻信號，此射頻信號再經(jīng)濾波和放大后進入驅(qū)動級，驅(qū)動級的輸出功率約2.4W，然后加到功率放大器模塊。功率放大器模塊的作用是把信號放大到10W，不過這也依據(jù)實際情況而定，如果小區(qū)發(fā)射信號半徑較大，也可采用25W或40W的功放模塊，以增強信號的發(fā)送半徑。

2.4電磁輻射的檢測設(shè)備（4）

工業(yè)、科研、醫(yī)療射頻設(shè)備電磁輻射測試

。隨著電子工業(yè)的迅速發(fā)展，射頻大功率設(shè)備在我國工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療等方面得到廣泛應(yīng)用。設(shè)備功率越來越大，人們受到照射的機會也越來越多，大強度高頻電磁感應(yīng)場對作業(yè)人員的身體健康會產(chǎn)生一定影響，某些強定向高頻發(fā)射設(shè)備還可能對附近環(huán)境造成較大污染，甚至對通信造成干擾。

工業(yè)、醫(yī)療、科研設(shè)備統(tǒng)稱為ISM設(shè)備，包括介質(zhì)、感應(yīng)和微波加熱設(shè)備，以及

射頻濺射設(shè)備、大功率信號源、電氣醫(yī)療設(shè)備等，具體的ISM設(shè)備見表6-7。ISM設(shè)備種類多、數(shù)量大、功率大、增長速度快。ISM設(shè)備的電磁輻射泄漏對附近幾百米以內(nèi)的電磁環(huán)境影響很大。ISM設(shè)備泄漏的高次諧波一般都不在自由輻射頻率范圍內(nèi)，對廣播、通信的接收都會造成影響。ISM設(shè)備產(chǎn)生電磁輻射的原因是由于電磁通過機殼、機殼上的空隙或者連接電纜而發(fā)生泄漏。輻射場的場強值的影響因素有設(shè)備的屏蔽效果、機殼空隙的位置和設(shè)備的電磁功率等。

光輻射與熱輻射03Part3.1光輻射與光污染監(jiān)測光污染的概念最早是由國際天文學(xué)界的專家們首先提出來的。天文學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，城市夜景照明時天空亮度增大，對天文觀測產(chǎn)生負面影響。于是，他們把這種由于夜景照明而進入環(huán)境并妨礙他們進行天文觀測的光，稱為光污染。光污染是伴隨現(xiàn)代社會經(jīng)濟發(fā)展、科學(xué)技術(shù)進步而產(chǎn)生的環(huán)境問題。光污染作為新的環(huán)境污染源，主要來自兩個方面：①城市建筑物采用大面積鏡面裝飾外墻、玻璃幕墻所形成的光污染；②夜景照明所形成的光污染.玻璃幕墻的光污染主要是指高層建筑的幕墻上采用了涂膜玻璃或鍍膜玻璃,當日光直接照射到玻璃表面上，由于玻璃的鏡面反射而產(chǎn)生的反射眩光干擾了人們的正常生活和工作。3.1光輻射與光污染監(jiān)測光污染現(xiàn)在已經(jīng)成為繼廢水污染、大氣污染、噪聲污染、固體廢物污染之后的第五大污染，是21世紀直接影響人類健康的又一環(huán)境殺手。光污染越來越得到人們的重視，為了防治光污染，改善環(huán)境質(zhì)量，保護人體健康，我國制定了《城市夜景照明設(shè)計規(guī)范》(

JGJ/T163-2008)和《室外照明干擾光限制規(guī)范》(GB/T35626-2017)等。(1)光污染的分類。光污染一般可分為白亮污染、人工白晝和彩光污染三類。(2)光污染的評價指標。能否看清一個物體，或能否辨別物體上的細微部分，都與物體表面的被照明程度有關(guān)。為了表明物體的被照明程度，引進了照度的物理量。照度是反映光照強度的一種單位，其物理意義是照射到單位面積上的光通量，單位是勒（克斯）(lx)，表示每平方米的流明(lm)數(shù)，流明是光通量的單位。(3)測量儀器。照度計是一種用于測量被照物體表面上照度的儀器，是照度測量中用得最多的儀器之一。3.2熱輻射與熱污染監(jiān)測熱輻射是一種重要的能量/信息傳遞機制，在熱電轉(zhuǎn)換、航空航天熱控制、目標隱身、激光等與熱輻射密切相關(guān)的領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用和重大意義。隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展，能源消耗迅速增加，在能源轉(zhuǎn)化和消費過程中不僅產(chǎn)生直接危害人類的污染物，而且還產(chǎn)生了對人體無直接危害的CO2、水蒸氣和熱廢水等。這些成分排入環(huán)境后引起環(huán)境增溫效應(yīng)，達到損害環(huán)境質(zhì)量的程度，便成為熱污染。熱污染是一種能量污染，是指人類活動危害熱環(huán)境的現(xiàn)象，常發(fā)生在城市、工廠、火電廠、核電站等人口稠密和能源消耗大的地區(qū)。3.2熱輻射與熱污染監(jiān)測1.熱污染的分類。熱污染一般分為水體熱污染和大氣熱污染。2.熱污染的危害。廣義的熱污染包括溫室效應(yīng)、熱島效應(yīng)和水體熱污染，狹義的熱污染僅指水體熱污染,是指向水體排放廢熱造成的水體環(huán)境破壞。異常的氣候變化和人為因素是廣義熱污染的兩大主因，而水體熱污染則基本都是人為因素造成的。(1)危害人體健康。(2)影響全球氣候變化。(3)污染大氣。(4)污染水體。(5)加快水分蒸發(fā)。(6)增加能量消耗。

3.2熱輻射與熱污染監(jiān)測3.熱污染的原因

熱污染是異常熱量的釋放或被迫吸收產(chǎn)生的環(huán)境“不適”造成的。熱污染的原因包括異常氣候變化帶來的多余熱量和各種有害的“人為熱”。4.熱污染的防治。(1) 在源頭上，應(yīng)盡可能多地開發(fā)和利用太陽能、風能、潮汐能、地熱能等可再生能源。(2) 加強綠化，增加森林覆蓋面積。綠色植物具有光合作用，可以吸收CO2，釋放O2，還可以產(chǎn)生負離子。(3) 提高熱能轉(zhuǎn)化和利用率及對廢熱的綜合利用。(4)提高冷卻排放技術(shù)水平，減少廢熱排放。(5)有關(guān)職能部門應(yīng)加強監(jiān)督管理，制定法律、法規(guī)和標準，嚴格限制熱排放。輻射泄露監(jiān)測預(yù)警應(yīng)用04Part4應(yīng)用示例

集裝箱檢查系統(tǒng)的輻射泄露監(jiān)測預(yù)警

港口安檢區(qū)域如圖所示。當車輛從檢入室一側(cè)進入，通過道閘進入安檢區(qū)域，在安檢通道停下后進行透視監(jiān)測，司機下車從司機通道通過安檢區(qū)域。港口安檢區(qū)域主要包括檢入室、車輛入檢室、圖像分析室、司機通道、車輛出檢口以及檢出室。港口泄露輻射劑量監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)將監(jiān)測系統(tǒng)與預(yù)警系統(tǒng)結(jié)合起來，對港口區(qū)域環(huán)境內(nèi)的輻射污染實時監(jiān)測預(yù)警。港口安檢區(qū)域4應(yīng)用示例

集裝箱檢查系統(tǒng)的輻射泄露監(jiān)測預(yù)警

集裝箱檢查系統(tǒng)的輻射泄露監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)為了保證港口集裝箱透視安檢通道附近區(qū)域輻射水平及放射性污染水平低于設(shè)定的安全閾值，確保在該區(qū)域環(huán)境內(nèi)的人員處于相對安全的環(huán)境中，設(shè)計港口集裝箱檢查系統(tǒng)的輻射泄露監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，簡稱泄露監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。根據(jù)國家安全標準規(guī)定公眾受照射的個人劑量每年不能超過1mSv，因此該系統(tǒng)需要不間斷監(jiān)測港口安檢區(qū)域的輻射劑量數(shù)據(jù)，以便發(fā)現(xiàn)異常及時報警，以便現(xiàn)場人員及時采取防護措施。同時加入預(yù)警模塊，使得系統(tǒng)能夠預(yù)測未來某一時刻安檢區(qū)域環(huán)境內(nèi)輻射劑量數(shù)據(jù)，提前采取相應(yīng)的安全防護措施，以確保周圍環(huán)境人員安全。4應(yīng)用示例

集裝箱檢查系統(tǒng)的輻射泄露監(jiān)測預(yù)警集裝箱檢查系統(tǒng)大型集裝箱檢查系統(tǒng)借助于高能量的X射線的強大穿透能力，不經(jīng)過開箱就可看到集裝箱內(nèi)裝載的貨物，適用于貨運集裝箱的快速檢查，能發(fā)現(xiàn)暗藏于集裝箱箱體上、貨物中以及運載車輛上的違禁物品.港口集裝箱檢查系統(tǒng)的輻射泄露監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)泄露監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)在港口通道式車輛安檢系統(tǒng)進出口護欄外，防護墻外，引導(dǎo)室，申報室，控制室等位置設(shè)立監(jiān)測點，通過數(shù)據(jù)傳輸總線將監(jiān)測儀與上位機連接，實現(xiàn)對港口泄漏輻射劑量數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測。答疑時間第7章

火災(zāi)探測與控制新技術(shù)

近年來，重特大火災(zāi)事故頻發(fā)，例如2022年11月，河南省安陽市凱信達商貿(mào)有限公司廠房發(fā)生火災(zāi)，造成38人死亡、2人受傷，傷亡慘重；2019年9月，浙江寧波銳奇日用品有限公司發(fā)生重大火災(zāi)事故，造成19人死亡，3人受傷，直接經(jīng)濟損失約2380.4萬元。背景12黨的二十大報告中強調(diào)要“堅持安全第一、預(yù)防為主，建立大安全大應(yīng)急框架，完善公共安全體系，推動公共安全治理模式向事前預(yù)防轉(zhuǎn)型”。通過先進的火災(zāi)探測技術(shù)和監(jiān)測設(shè)備的應(yīng)用，可以更及時、準確地發(fā)現(xiàn)火情，從而及早采取措施進行預(yù)防和救援，避免火災(zāi)造成的損失，體現(xiàn)出了預(yù)防為主的理念。由于初期的火災(zāi)信息有煙氣、熱流、火花、輻射熱等，因此探測出這些火災(zāi)信息的儀表有感溫式、感煙式、感光式和感氣式等多種類型。本章就對各種工業(yè)火災(zāi)監(jiān)測儀表的探測方法、工作原理及選用設(shè)置等加以介紹。3感溫火災(zāi)探測器感煙火災(zāi)探測器火災(zāi)探測器概述火災(zāi)的產(chǎn)生及其分類1234目錄火災(zāi)探測器的選用與自動消防系統(tǒng)感光火災(zāi)探測器567.1火災(zāi)的產(chǎn)生及其分類01Part7.1.1火災(zāi)產(chǎn)生的條件可燃物按組成分有機無機，按形態(tài)分固液體氣體，氣體最易燃?？扇嘉镅趸瘎┦侵嘉镔|(zhì)，如氧氣及硝酸鹽等，促進可燃物燃燒反應(yīng)。氧化劑7.1.1火災(zāi)產(chǎn)生的條件可燃物著火點因物而異，涵蓋固、液、氣態(tài)，受熱或自燃?？扇嘉锏闹瘘c自燃是無火源時可燃物自熱燃燒，自燃點為其最低溫度。自燃與自燃點火災(zāi)充分條件：氧氣濃度≥16%、足夠可燃物、足夠能量火源?；馂?zāi)產(chǎn)生的充分條件著火源可以是明火強制著火，也可以是可燃物本身自燃或受熱自燃。著火源7.1.1火災(zāi)產(chǎn)生的條件可燃物著火點可燃物著火點可燃物著火點可燃物著火點甲烷537異辛烷415甲醇385甲醛463乙烷472氨651乙醇363聚乙烯424丙烷432乙烯4501-丙醇412聚苯乙烯495丁烷287丙烯4551-甲醇343乙炔305戊烷260聚氯乙烯530以上氫氣500汽油390以上己烷223櫟木445一氧化碳609苯498庚烷204紅松430氧化乙烯429天然氣530辛烷260櫸木426醋酸463焦爐煤氣500空氣中某些可燃物的著火點7.1.2火災(zāi)的發(fā)生和發(fā)展根據(jù)可燃物形態(tài)差異，火災(zāi)可分為氣體、液體與固體火災(zāi)三類?；馂?zāi)分類氣體火災(zāi)由可燃氣體燃燒引發(fā)，需特定濃度，含預(yù)混及擴散燃燒。氣體火災(zāi)液體火災(zāi)由可燃液體蒸發(fā)或分解燃燒引發(fā)。在液體表面上能產(chǎn)生足夠的可燃蒸氣，遇火能產(chǎn)生一閃即滅的燃燒現(xiàn)象，稱為閃燃。液體火災(zāi)固體火災(zāi)由固體可燃物燃燒引發(fā)，熱量擴散致蔓延，要素消失即熄滅。固體火災(zāi)火災(zāi)是一種不可控的燃燒現(xiàn)象，燃燒是可燃物與氧化劑作用發(fā)生的放熱反應(yīng)，通常伴有火焰、發(fā)光和（或）發(fā)煙的現(xiàn)象，所以放熱、發(fā)光和生成新物質(zhì)是火災(zāi)的三個主要特征。火災(zāi)基本特征將表征火災(zāi)特征的這些參量稱為火災(zāi)參量，通過測量火災(zāi)參量有無，就可以知道火災(zāi)的存在與否?；馂?zāi)參量7.1.3火災(zāi)特征及火災(zāi)參量7.1.3火災(zāi)特征及火災(zāi)參量發(fā)光的氣相燃燒區(qū)域稱為火焰。燃燒包括有焰燃燒和無焰燃燒?；鹧鏌煙熓菓腋∮诳諝庵械娜紵晌铮晒?液微粒構(gòu)成，火災(zāi)時稱煙氣。熱值高低決定火災(zāi)蔓延速度，熱量通過三種方式擴散引燃周邊。熱量《火災(zāi)分類》(GB/T4968—2008)標準規(guī)定：根據(jù)可燃物的類型和燃燒特性，將火災(zāi)分成6類?；馂?zāi)的六大分類E類火災(zāi)：帶電火災(zāi)，物體帶電燃燒的火災(zāi)。F類火災(zāi)：烹飪器具內(nèi)的烹飪物(如動植物油脂)火災(zāi)。E類與F類火災(zāi)特性A至D類火災(zāi)分別對應(yīng)固體、液體、氣體及金屬物質(zhì)燃燒類型。A類至D類火災(zāi)特性這種火災(zāi)分類對選用滅火方式，特別是對選用滅火器具有指導(dǎo)作用。分類對滅火的指導(dǎo)作用010203047.1.4火災(zāi)分類從產(chǎn)生火災(zāi)的原因分，有人為火災(zāi)和自然火災(zāi)?；馂?zāi)產(chǎn)生的原因7.1.4火災(zāi)分類人為火災(zāi)是由于人們違反安裝或使用規(guī)定、違反操作規(guī)則、電氣設(shè)備陳舊、吸煙、用火不慎、玩火、放火等引起的火災(zāi)，如電氣火災(zāi)、建筑火災(zāi)、工業(yè)火災(zāi)、油品火災(zāi)等；自然火災(zāi)是自然發(fā)生的火災(zāi)，如地震火災(zāi)、雷電火災(zāi)及其他原因引起的火災(zāi)。據(jù)統(tǒng)計，建筑火災(zāi)有99%是人為火災(zāi)，森林火災(zāi)也有90%是人為火災(zāi)。7.2火災(zāi)探測器概述02Part火災(zāi)探測器作用監(jiān)視與探測早期火災(zāi)信號，如同警惕火災(zāi)的“眼睛”?；馂?zāi)探測器選擇與布置正確選擇類型，確定位置與數(shù)量，是設(shè)計火災(zāi)報警系統(tǒng)的關(guān)鍵。7.2火災(zāi)探測器概述7.2.1火災(zāi)探測器的基本結(jié)構(gòu)敏感元件、電路、固定部件和外殼構(gòu)成基本結(jié)構(gòu)?；馂?zāi)探測器組成01及時傳感信號，指示位置，穩(wěn)定運行，抗干擾。探測器功能02火災(zāi)探測器按結(jié)構(gòu)分為點型（民用建筑）和線型（工業(yè)及特定場合）。01可以劃分為感煙、感溫、感光，可燃氣體和復(fù)合式等幾大類。02按環(huán)境條件分為陸用、船用、耐酸、耐堿、防爆等類型。03火災(zāi)探測器按動作延時分為延時型和非延時型兩類。04按結(jié)構(gòu)造型分按火災(zāi)參數(shù)分按環(huán)境條件分按火災(zāi)信號延時動作分類7.2.2火災(zāi)探測器的分類7.2.2火災(zāi)探測器的分類根據(jù)響應(yīng)的火災(zāi)參量不同和響應(yīng)使用方法的差別，形成了各種各樣的火災(zāi)探測器：7.3感煙火災(zāi)探測器03Part一般物質(zhì)火災(zāi)發(fā)展通常經(jīng)歷初始、發(fā)展和熄滅三個階段，感煙探測器可早期預(yù)警。煙氣流動性強、濃度高，便于探測器識別，覆蓋建筑各空間。通過監(jiān)測煙霧濃度變化，在火災(zāi)陰燃或初期階段觸發(fā)報警。全球普及率高，適應(yīng)性強，可探測70%以上的常見火災(zāi)類型?；馂?zāi)發(fā)展階段煙氣特性分析工作原理應(yīng)用優(yōu)勢7.3感煙火災(zāi)探測器電離室結(jié)構(gòu)：感煙電離室含兩電極板P1、P2，內(nèi)部設(shè)放射源241Am，通過α射線持續(xù)電離空氣分子形成導(dǎo)電環(huán)境。電離過程：α粒子撞擊空氣分子產(chǎn)生正負離子，電極間氣體導(dǎo)電性增強，形成定向運動的離子電流?；馂?zāi)響應(yīng)機制：煙霧氣溶膠吸附正負離子，導(dǎo)致離子電流異常變化，觸發(fā)火災(zāi)探測器報警信號。7.3.1點型感煙火災(zāi)探測器1、離子感煙式火災(zāi)探測器01離子感煙探測器由檢測電離室、信號放大回路等組件構(gòu)成，通過電壓信號觸發(fā)報警，故障回路可監(jiān)測線路異常。02煙霧進入檢測電離室后，電壓信號達標時觸發(fā)MOS場效應(yīng)管放大，經(jīng)開關(guān)轉(zhuǎn)換電路形成正反饋并傳輸火災(zāi)信號。03故障回路實時監(jiān)測線路斷線、接觸不良或設(shè)備移位問題，自動發(fā)送報警信號以提示維護。04確認燈回路與火災(zāi)模擬檢測回路協(xié)同工作，確保系統(tǒng)狀態(tài)清晰反饋，支持故障排查與功能驗證。工作原理概述信號處理機制故障自檢功能狀態(tài)指示設(shè)計7.3.1點型感煙火災(zāi)探測器1、離子感煙式火災(zāi)探測器光電感煙火災(zāi)探測器是利用煙霧能夠改變光的傳播特性這一基本性質(zhì)研制的。根據(jù)煙霧粒子對光線的吸收和散射作用，光電感煙火災(zāi)探測器又分為減光型和散射光型兩種。7.3.1點型感煙火災(zāi)探測器2、光電感煙式火災(zāi)探測器減光式散射光型探測器的工作原理與減光型光電感煙探測器的工作原理類似，可把減光型光電感煙探測器的采樣室想象為大大地放大，光學(xué)路程遠大于點型探測器內(nèi)部光學(xué)路程幾個數(shù)量級。探測器由光束發(fā)射器和光電接收器兩部分組成。它們分別安裝在被保護區(qū)域的兩端，中間用光束連接（軟連接），其間不能有任何可能遮斷光束的障礙物存在，否則探測器將不能工作。7.3.2線型感煙火災(zāi)探測器紅外光束感煙火災(zāi)探測器工作原理圖7.3.3空氣采樣火災(zāi)探測器空氣采樣火災(zāi)探測器又被稱作吸氣式火災(zāi)探測器，通過管道抽取被保護空間空氣樣本到中心檢測點，以監(jiān)視被保護空間內(nèi)煙霧存在與否的火災(zāi)探測器。該探測器能夠通過測試空氣樣本了解煙霧濃度，并根據(jù)預(yù)先確定的響應(yīng)閾值給出相應(yīng)的報警信號。這種火災(zāi)探測器將被保護空間的氣體通過管道抽吸到探測器內(nèi)部，在精心設(shè)計的測量室內(nèi)進行檢測，釆用激光光源和高靈敏度接收器使探測器的靈敏度得到了很大的提高。這種探測器是一種主動式的火災(zāi)探測器，它能在煙尚不被人眼所見的情況下，探測到火災(zāi)的存在并發(fā)出報警信號，為超早期探測預(yù)報火災(zāi)提供了有效的手段。吸氣式感煙火災(zāi)探測系統(tǒng)主要由抽取空氣樣本的管道網(wǎng)絡(luò)、抽氣所需的氣泵或風扇、管道空氣流速控制電路、煙粒子探測器、信號處理電路和報警信號顯示電路等組成。吸氣式感煙火災(zāi)探測器按其靈敏度可分為普通靈敏度、中等靈敏度和高靈敏度三種。常用每米距離上的減光率（％/m）或m值（dB?m-1）作為煙濃度測量單位。高靈敏度吸氣式感煙火災(zāi)探測器內(nèi)置的抽氣泵在管網(wǎng)中形成了一個穩(wěn)定的氣流，通過所敷設(shè)的管路抽樣孔不停地從警戒區(qū)域抽取空氣樣品并送到探測室進行檢測。為了防止空氣中的灰塵或其他顆粒對檢測造成干擾，所采集的空氣樣品還經(jīng)過一道過濾網(wǎng)，但卻并不阻擋煙霧粒子的通過。該系統(tǒng)在測量室內(nèi)特定的空間位置安裝了測量光源(一般為氖閃光燈或激光器)及特殊的反射鏡，測量光源發(fā)射出平行的激光光束，但卻不直接照射到光接收器上。7.3.3空氣采樣火災(zāi)探測器來自警戒區(qū)域的空氣樣本進入測量室后，如果樣本中有煙霧粒子存在，激光束將產(chǎn)生前向散射，散射光線經(jīng)凹面反光鏡反射后穿過帶孔圓盤照射到高靈敏度光接收器，所產(chǎn)生散射光的強弱變化量測量后經(jīng)過處理計算，并結(jié)合測得的散射光信號脈沖數(shù)，可測出空氣樣本中的煙粒子數(shù)。數(shù)據(jù)經(jīng)“人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”微處理器處理后，與預(yù)先設(shè)定的報警閾值比較，如果煙霧濃度達到警報級別則發(fā)出警報。對于其他的雜亂光線則會由帶孔圓盤的平面反光鏡射出探測室，不會影響光接收器正常工作。7.4感溫火災(zāi)探測器04Part結(jié)構(gòu)特點密封性能可制成密封結(jié)構(gòu)，具備防水、防腐蝕功能。簡化設(shè)計優(yōu)勢結(jié)構(gòu)簡單，電路少，可靠性高且誤報率低。0102感溫火災(zāi)探測器是對警戒范圍中異常溫度、溫升速率和溫差做出響應(yīng)的火災(zāi)探測器。它是一種動作于陰燃階段后期的“早中期發(fā)現(xiàn)”型探測器。但是感溫式火災(zāi)探測器靈敏度較低，報警時間遲。在感溫、感火焰、感煙和氣體探測等四大類火災(zāi)探測器中，通常感溫火災(zāi)探測器發(fā)現(xiàn)火災(zāi)最晚。用于可能產(chǎn)生無煙火災(zāi)的場所。無煙火災(zāi)場景汽車庫、廚房、粉塵污染區(qū)等正常有煙或高濕區(qū)域。特定功能區(qū)域相對濕度超95%的場所適用。高濕度環(huán)境適用場所不適用場景不適用于陰燃火或火災(zāi)延遲報警將致重大損失的場所。高風險區(qū)域溫度低于0℃或濕度波動大的區(qū)域不宜安裝。環(huán)境限制7.4.1定溫式感溫火災(zāi)探測器定溫火災(zāi)探測器是指在規(guī)定時間內(nèi)火災(zāi)溫度參量達到或超過其動作溫度值時，探測器動作向報警控制器送出報警信號。定溫探測器的動作溫度應(yīng)按其所在的環(huán)境溫度進行選擇。1、點型定溫式火災(zāi)探測器點型定溫式火災(zāi)探測器的工作原理是當它的感溫元件被加熱到預(yù)定溫度值時發(fā)出報警信號。它一般用于環(huán)境溫度變化較大或環(huán)境溫度較高的場所，用來監(jiān)測火災(zāi)發(fā)生時溫度的異常升高。定溫式火災(zāi)探測器的種類較多，常用的有雙金屬片型、易熔合金型、水銀接點型、熱敏電阻型及半導(dǎo)體型幾種。雙金屬型定溫火災(zāi)探測器7.4.1定溫式感溫火災(zāi)探測器1、點型定溫式火災(zāi)探測器點型定溫式火災(zāi)探測器的工作原理是當它的感溫元件被加熱到預(yù)定溫度值時發(fā)出報警信號。它一般用于環(huán)境溫度變化較大或環(huán)境溫度較高的場所，用來監(jiān)測火災(zāi)發(fā)生時溫度的異常升高。定溫式火災(zāi)探測器的種類較多，常用的有雙金屬片型、易熔合金型、水銀接點型、熱敏電阻型及半導(dǎo)體型幾種。1—吸熱片2—易熔合金3—頂桿4—彈簧5—電接點易焰合金定溫火災(zāi)探測器7.4.1定溫式感溫火災(zāi)探測器2、纜式線型定溫火災(zāi)探測器纜式線型定溫火災(zāi)探測器通常將定溫電纜截成20~30m長的一段，毎段配接輸入模塊一只，作為火災(zāi)報警控制器輸入回路中的一個探測點，故又稱為纜式線型定溫電纜。能對保護監(jiān)測區(qū)中某線路周圍溫度升高做出響應(yīng)，其工作原理與點型相同。其中熱敏電纜是感熱元件，可對額定的動作溫度值做出有效響應(yīng)。由于其特有的柔韌性和防震動、耐污染的性能，在電線電纜隧道、高架倉庫、野外原材料堆垛、重要設(shè)施的隱蔽處等環(huán)境較惡劣的場所。線型纜式定溫式火災(zāi)探測器的感溫電纜半導(dǎo)體差溫探測器017.4.2差溫式感溫火災(zāi)探測器在較大的控制范圍內(nèi)，溫度變化達到或超過所規(guī)定的某一升溫速率時，才開始動作的探測器，稱為差溫火災(zāi)探測器。根據(jù)工作原理不同，可分為半導(dǎo)體差溫探測器、空氣管差溫探測器、膜盒差溫探測器等。臨界熱敏電阻，這種電阻在室溫下具有較高的阻值（可達1MΩ以上），隨著環(huán)境溫度的升高，阻值緩慢下降，當?shù)竭_設(shè)定的溫度點時，臨界電阻的阻值會迅速減至幾十歐姆，從而完成從高阻態(tài)向低阻態(tài)的轉(zhuǎn)變，使得信號電流迅速增大。當電流達到或超過臨界閾值時，雙穩(wěn)態(tài)電路發(fā)生變化，變化信號經(jīng)地址譯碼開關(guān)后送到控制器，控制器發(fā)出報警信號。用空氣管作為敏感元件制成差溫工作方式感受溫升速率的一種火災(zāi)探測器，利用點型膜盒差溫火災(zāi)探測器氣室的工作特點，將一根用銅或不銹鋼制成的細管（空氣管）與膜盒相接構(gòu)成氣室。當環(huán)境溫度上升較慢時，空氣管內(nèi)受熱膨脹的空氣可從泄漏孔排出，不會推動膜片，電接點不閉合；火災(zāi)時，若環(huán)境溫度上升很快，空氣管內(nèi)急劇膨脹的空氣來不及從泄漏孔排出，空氣室中壓強增大到足以推動膜片位移，使電接點閉合，即探測器動作，報警器發(fā)出報警信號?？諝夤芫€型差溫火災(zāi)探測器027.4.2差溫式感溫火災(zāi)探測器利用裝有金屬波紋膜片的膜盒作為感熱元件，再配上相應(yīng)的后續(xù)電子電路所構(gòu)成的探測器，可對火災(zāi)引起的異常升溫速率做出有效響應(yīng)。其結(jié)構(gòu)簡單、可靠、穩(wěn)定性好，密封性好，可用于離子感煙火災(zāi)探測器不宜使用的場所。膜盒差溫探測器037.4.2差溫式感溫火災(zāi)探測器7.4.3差定溫式感溫火災(zāi)探測器結(jié)合差溫式與定溫式技術(shù)，即使一種功能失效，另一種仍可工作，顯著提升可靠性。差定溫火災(zāi)探測器原理膜盒型、半導(dǎo)體型、雙金屬片型和熱敏電阻型，本節(jié)重點介紹膜盒型與半導(dǎo)體型。常見差定溫火災(zāi)探測器7.4.3差定溫式感溫火災(zāi)探測器1、膜盒型差定溫火災(zāi)探測器其差溫部分的工作原理同膜盒差溫式探測器，即氣室為差溫敏感元件，當環(huán)境溫度迅速變化時，差溫部分起動；而易熔元件則是定溫敏感元件，當環(huán)境溫度升高到易熔合金的熔化溫度70±5℃時，定溫部分作用，易熔合金片熔化，彈簧片上彈，推動波紋膜片造成電氣觸點閉合，從而發(fā)岀一個不可復(fù)位的火災(zāi)報警信號，可避免漏報警產(chǎn)生。7.4.3差定溫式感溫火災(zāi)探測器：2、半導(dǎo)體差定溫火災(zāi)探測器差定溫感溫探測器采用兩只NTC熱敏電阻，其中取樣電阻Rm位于監(jiān)視區(qū)域的空氣環(huán)境中，參考電阻Rr密封在探測器內(nèi)部。當外界溫度緩慢升高時，Rm和Rr均有響應(yīng)，只有當溫度達到臨界溫度后，由于Rm和Rr都變得很小，Ra和Rr串聯(lián)后，Rr的影響力可以忽略，這樣Ra和Rm就使探測器表現(xiàn)為定溫特性。當外界溫度急劇升高時，暴露在空氣環(huán)境中的Rm阻值迅速下降，而密封在探測器內(nèi)部的Rr的阻值變化緩慢，那么當閾值電路輸入端電位達到閾值時，其輸出信號促使雙穩(wěn)態(tài)電路翻轉(zhuǎn)，從而發(fā)出報警信號。7.5感光火災(zāi)探測器05Part7.5感光火災(zāi)探測器物質(zhì)在燃燒時除了產(chǎn)生大量的煙和熱外，也產(chǎn)生波長為400nm以下的紫外光、波長為400~700nm的可見光以及波長為700nm以上的紅外光。由于火焰輻射的紫外光和紅外光具有特定的峰值波長范圍，因此可以用專門的紫外光和紅外光接收器來探測火焰輻射的紅外光和紫外光，這就是感光式火災(zāi)探測器探測原理。由于此時物質(zhì)燃燒已產(chǎn)生火焰，因此感光探測器又稱火焰探測器，它是一種能對物質(zhì)燃燒的光譜特性、光強度和火焰的閃爍頻率敏感響應(yīng)的火災(zāi)探測器，且都是點型火災(zāi)探測器。由于光輻射的傳播速度快（3×108m/s），和感煙、感溫等火災(zāi)探測器相比，感光探測器的優(yōu)點表現(xiàn)在響應(yīng)速度快，響應(yīng)時間幾毫秒甚至兒微秒內(nèi)就能發(fā)出報警信號，特別適用于快速發(fā)生的火災(zāi)（特別是可燃液體火災(zāi)）或爆炸引起火災(zāi)的場合，它不受環(huán)境氣流影響，是唯一能用在室外的火災(zāi)探測器，適用于突然起火而又無煙霧的易爆易燃場所，且性能穩(wěn)定、可靠。紫外火焰探測器原理紫外光敏管探測火災(zāi)紫外輻射，響應(yīng)快靈敏度高。適用場所與特性紫外光電傳感器工作原理紫外光電傳感器通過高靈敏度檢測紫外線，用于火災(zāi)報警系統(tǒng)。適用于高危易燃物生產(chǎn)儲存場所，尤其火災(zāi)初期無煙環(huán)境。紫外光與火焰探測紫外探測器通過火焰紫外輻射強度監(jiān)測火災(zāi)，溫度越高輻射越強。7.5.1紫外感光火災(zāi)探測器7.5.1紫外感光火災(zāi)探測器紫外線傳感器特性與火焰和太陽輻射的比較紫外感光火災(zāi)探測器發(fā)生火災(zāi)時，大量的紫外光通過石英玻璃窗射入光敏管，光子能量激發(fā)金屬內(nèi)的自由電子，使電子逸出金屬表面，光電子受到電場的作用而加速；由于管內(nèi)充有一定的惰性氣體，當光電子與氣體分子碰撞時，惰性氣體分子被電離成正、負離子，并在強電場的作用下被加速，從而使更多的氣體分子電離。由于在極短的時間內(nèi)，造成“雪崩”式放電過程，使紫外光敏管內(nèi)阻急劇變小，乃至導(dǎo)通，最終產(chǎn)生報警信號。7.5.2紅外感光火災(zāi)探測器響應(yīng)火焰紅外輻射，波長大于700nm，抗干擾強，可靠性高。紅外火焰探測原理適用于高度易燃環(huán)境，誤報少，響應(yīng)快，確保火場安全。適用場景特性分為單通道與雙通道探測器，利用紅外光譜段，精準識別火焰。探測器類型火焰探測器的工作波長窄帶濾波器在4.35μm處濾除非火焰信號，用于火災(zāi)探測。01窄帶濾波器原理與應(yīng)用環(huán)境溫度變化致濾波器參數(shù)偏移，中心頻率漂移引發(fā)火災(zāi)探測器漏誤報。02環(huán)境溫度對探測器的影響單通道探測器穩(wěn)定性差，雙通道方案提升可靠性。03單通道探測器的局限性7.5.2紅外感光火災(zāi)探測器1、單通道紅外火焰探測器雙通道探測器由A（4.1-4.7μm）和B（5-6μm）組成，主探火焰，輔監(jiān)熱源。雙通道探測器原理01雙通道探測器通過A/B信號對比，火警時A強報警，B強則抑制干擾。雙通道探測器工作情形027.5.2紅外感光火災(zāi)探測器2、雙通道紅外火焰探測器雙通道探測器工作譜帶外殼、濾光片、硫化鉛元件及電路組成，濾光片兼具保護功能，透鏡聚焦紅外光增強信號接收強度。結(jié)構(gòu)組成識別5-30Hz火焰閃爍信號，區(qū)分恒定紅外輻射源，避免誤報，提升火災(zāi)檢測準確性。探測器特點硫化鉛元件接收紅外光后析出離子，外電路形成感應(yīng)電勢，硅光電管輔助檢測光強變化。工作原理7.5.2紅外感光火災(zāi)探測器2、雙通道紅外火焰探測器7.5.2紅外感光火災(zāi)探測器2、雙通道紅外火焰探測器紅外火焰探測器結(jié)構(gòu)真實火焰與干擾輻射（太陽黑體）之間的不同信號電平7.5.2紅外感光火災(zāi)探測器3、三波段火焰探測器由于太陽光中的紫外線被地球外層的臭氧層吸收，減少了陽光對紫外火焰探測器的干擾，大多數(shù)照明光源也沒有發(fā)射紫外光，所以紫外火焰探測器成為最早獲得實際應(yīng)用的火焰探測器，但是當雨天發(fā)生雷電時、電焊產(chǎn)生電弧時、高壓線路放電時、放焰火出現(xiàn)紫光時、照明和消毒采用紫外燈時，紫外火焰探測器都會發(fā)出誤報信號。而單通道紅外火焰探測器也因為穩(wěn)定性、可靠性不高沒有得到真正的使用。如果將這兩種火災(zāi)探測器合起來構(gòu)成一個紅紫外火焰探測器，它們可以彼此彌補對方的缺點，降低誤報率，提高可靠性。一個探測通道工作在185~245nm波段，另一個探測通道工作在4.35μm波長附近，然后將這兩個信號相與就可以克服單紫外火焰探測器或者單紅外火焰探測器的缺陷。也可以采用雙紅外+紫外構(gòu)成紅紫外火焰探測器，這時，雙紅外火焰探測器與紫外火焰探測器可以分別單獨工作，第一個報警作為預(yù)警信號，消防控制室值班人員掌握，紅外、紫外都報警了，火災(zāi)報警控制器再發(fā)出火警信號。7.5.3紅紫外火焰探測器7.6火災(zāi)探測器的選用與自動消防系統(tǒng)06Part火災(zāi)探測器需根據(jù)環(huán)境、場合及消防要求合理選用，確保有效防范火災(zāi)?；馂?zāi)探測器需依環(huán)境條件選用適配類型，避免高溫、高濕或油霧場所誤用。火災(zāi)探測器的選擇原則火災(zāi)探測器的適用環(huán)境7.6.1常用火災(zāi)探測器的適用場所產(chǎn)品質(zhì)量以靈敏度、穩(wěn)定性、維修性及可靠性為核心，直接影響火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)整體效能與使用壽命。質(zhì)量評估要點火災(zāi)探測器需具備高靈敏度與穩(wěn)定性，確保實時監(jiān)測準確性，長期運行可靠性強，維修便捷性符合系統(tǒng)維護需求。性能核心指標7.6.2火災(zāi)探測器的選用的參考指標1、火災(zāi)探測器的性能指標7.6.2火災(zāi)探測器的選用的參考指標火災(zāi)探測器類型A類火災(zāi)B類火災(zāi)C類火災(zāi)定溫探測器低高低差溫探測器中高低差定溫探測器中高低離子感煙探測器高高中光電感煙探測器高低中紫外火焰探測器低高高紅外火焰探測器低高低各種火災(zāi)探測器的靈敏度比較火災(zāi)探測器靈敏度指其探測火災(zāi)參數(shù)的能力，以響應(yīng)閾值衡量。火災(zāi)探測器的靈敏度017.6.2火災(zāi)探測器的選用的參考指標02火災(zāi)探測器在適用環(huán)境下持續(xù)可靠運行，隨時執(zhí)行預(yù)定火災(zāi)監(jiān)測功能。03火災(zāi)探測器的穩(wěn)定性是指在一個預(yù)定的周期時間內(nèi)，以基本不變的靈敏度重復(fù)感受火災(zāi)相應(yīng)參數(shù)的能力。04火災(zāi)探測器的維修性是指對可以維修的探測器產(chǎn)品進行修復(fù)的難易程度或為修復(fù)所花費的時間與成本?；馂?zāi)探測器的可靠性火災(zāi)探測器的穩(wěn)定性火災(zāi)探測器的維修性7.6.2火災(zāi)探測器的選用的參考指標火災(zāi)探測器類型靈敏度可靠性穩(wěn)定性維修性定溫探測器低高高高差溫探測器中中高高差定溫探測器中高高高離子感煙探測器高中中中光電感煙探測器中中中中紫外火焰探測器高中中中紅外火焰探測器中中低中常見火災(zāi)探測器性能評價上述四項火災(zāi)探測器的主要技術(shù)指標一般不能精確測定，只能給出高、中、低等一般性的估計。下給出了常用火災(zāi)探測器的靈敏度、可靠性、穩(wěn)定性和維修性指標的一般評價，供系統(tǒng)探測器配置時參考。7.6.2火災(zāi)探測器的選用的參考指標2、火災(zāi)探測器的技術(shù)指標010302工作電壓和允差工作電壓是指火災(zāi)探測器正常工作時所需的電源電壓；火災(zāi)探測器的工作電壓統(tǒng)一規(guī)定為DC24V。允差是指火災(zāi)探測器工作電壓允許波動的范圍。按照國家標準規(guī)定，允差為額定工作電壓的-15%~+10%。響應(yīng)閾值響應(yīng)閾值是指火災(zāi)探測器動作的最小參數(shù)值，不同類型火災(zāi)探測器的響應(yīng)閾值單位量綱也不相同。監(jiān)視電流監(jiān)視電流指火災(zāi)探測器待機電流，低耗可延長壽命并降低供電需求。7.6.2火災(zāi)探測器的選用的參考指標2、火災(zāi)探測器的技術(shù)指標040605允許的最大報警輸出電流最大報警輸出電流是指火災(zāi)探測器處于報警狀態(tài)時允許的最大輸出電流。通常是指允許拖動負載能力的大小;最大報警輸出電流越大，表明火災(zāi)探測器的負載能力越強。報警電流報警電流是指火災(zāi)探測器處于報警狀態(tài)時的工作電流。報警電流值和允差值決定了火災(zāi)探測報警系統(tǒng)中探測器的最遠安裝距離，以及在同一個地址碼的線路端口允許并接火災(zāi)探測器的數(shù)量。工作環(huán)境條件工作環(huán)境條件是指環(huán)境溫度、相對濕度、氣流速度和清潔程度等的要求，通?；馂?zāi)探測器對各種工作環(huán)境的適應(yīng)性越強越好。7.6.3自動消防控制系統(tǒng)自動消防系統(tǒng)(Automaticfirecontrolsystem)是自動防火對策的重要組成部分，它是以被警戒區(qū)域(如建筑物、油庫、船舶等)為控制對象，通過自動化的手段實現(xiàn)火災(zāi)的自動報警和自動滅火，達到降低火災(zāi)損失或起火不成災(zāi)的目的。7.6.3自動消防控制系統(tǒng)7.6.3自動消防控制系統(tǒng)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)CRT圖形顯示系統(tǒng)GST-DH9501-T溫度傳感器GST-DH9501模塊剩余電流傳感器輸出模塊主機隔離器GST-DH9501-TA測溫式探測器DH-GSTN5100系列一體式探測器GST-DH9200系列分體式探測器GST-DH9501-TA測溫式探測器7.6.3自動消防控制系統(tǒng)可燃氣體探測報警系統(tǒng)RS-422CANJB-KR-GSTN004可燃氣體報警控制器JB-KR-GSTN004可燃氣體報警控制器圖形顯示裝置火災(zāi)報警控制器（聯(lián)動型）GSTBUSDC24VGST-LD-8301GST-LD-8303GST-HX100BGST-HX-M8503GSTBUSDC24VGSTBUSDC24VJB-KR-GST004可燃氣體報警控制器7.6.3自動消防控制系統(tǒng)防火門監(jiān)控系統(tǒng)火災(zāi)報警控制器GST-FH-N8001防火門監(jiān)控器電源箱（根據(jù)電源容量選配）火災(zāi)探測器GST-LD-8308輸入/輸出接口GST-LD-8308輸入/輸出接口GST-LD-8308輸入/輸出接口GST-LD-8308輸入/輸出接口電動閉門器（常通電）電磁門吸（常通電）門磁開關(guān)電磁釋放器（常斷電）門磁開關(guān)門磁開關(guān)常開式防火門常開式防火門常開式防火門常閉式防火門22222222222GSTBUSCANBUSGSTBUSDC24V答疑時間安全檢測與監(jiān)控技術(shù)前言無損檢測技術(shù)是一門新興的、多學(xué)科綜合應(yīng)用的、理論與實踐緊密結(jié)合的工程科學(xué)。無損檢測技術(shù)能夠在不損傷被檢物使用性能、形狀及內(nèi)部結(jié)構(gòu)和形態(tài)的前提下實現(xiàn)百分之百檢查，從而達到了解和評價被檢測的材料、產(chǎn)品和設(shè)備構(gòu)件的性質(zhì)、狀態(tài)、質(zhì)量或內(nèi)部結(jié)構(gòu)等的目的，以保證后續(xù)的生產(chǎn)與任務(wù)的安全性。隨著現(xiàn)代材料科學(xué)、電子學(xué)、信息技術(shù)以及計算機技術(shù)等學(xué)科的不斷發(fā)展，無損檢測技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)、在役檢驗、物理研究、生物工程等廣大領(lǐng)域獲得了高度重視和廣泛應(yīng)用，并且不斷為適應(yīng)新應(yīng)用的需求而迅速發(fā)展。第8章

無損檢測技術(shù)滲透檢測技術(shù)熱學(xué)特性的檢測技術(shù)(紅外檢測)射線檢測技術(shù)超聲波檢測技術(shù)無損檢測概述電磁特性的檢測技術(shù)123456無損檢測在安全領(lǐng)域的應(yīng)用7無損檢測概述01Part1.1無損檢測的目的1.保證和提高產(chǎn)品質(zhì)量。無損檢測可以對生產(chǎn)產(chǎn)品所需的原材料、各個加工工藝環(huán)節(jié)的半成品直至最終產(chǎn)品實行全過程的檢驗和檢測，能夠有效保證產(chǎn)品的質(zhì)量。2.降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本。在生產(chǎn)過程中增加無損檢測的工藝環(huán)節(jié)，會產(chǎn)生費用和時間上的增加，但在生產(chǎn)過程中及時而適當?shù)亻_展無損檢測，有利于防止后續(xù)工序的浪費，減少返工情況，降低廢品率，從而降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。3.保障在役設(shè)備安全。盡管產(chǎn)品和設(shè)備在出廠時是合格的，但是由于存在疲勞、腐蝕、磨損以及使用不當?shù)炔豢杀苊獾囊蛩兀谝墼O(shè)備會產(chǎn)生危害設(shè)備安全運行的各類缺陷和問題，由此會給環(huán)境、設(shè)備以及人員帶來各種安全隱患和事故。1.2無損檢測的發(fā)展趨勢1.數(shù)字化、圖像化、智能化。隨著計算機技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、傳感器技術(shù)等的快速發(fā)展，無損檢測技術(shù)和儀器已經(jīng)呈現(xiàn)出數(shù)字化、圖像化和智能化現(xiàn)象并且還在進一步擴大和發(fā)展。2.自動化。隨著技術(shù)的發(fā)展，無損檢測技術(shù)呈現(xiàn)檢測的自動化的發(fā)展趨勢。例如超聲波自動化測厚和探傷可以應(yīng)用于鋼材的檢測，避免了傳統(tǒng)手工探傷勞動強度大，探傷時間長、探傷效率低、難以保證100%覆蓋等不足。3.標準化和規(guī)范化。無損檢測技術(shù)的標準化和人才培養(yǎng)的規(guī)范化正在不斷加強。在國際范圍內(nèi)，無損檢測的國際標準主要由國際標準化組織負責組織和實施。4.綠色化。無損檢測技術(shù)作為緊密和機械工業(yè)相聯(lián)系的一個技術(shù)體系，綠色無損檢測技術(shù)會隨著綠色制造的發(fā)展成為未來的一個重要發(fā)展方向。超聲波檢測技術(shù)02Part2.1超聲波的波形類別縱波L橫波T超聲波在彈性介質(zhì)中傳播時，視介質(zhì)質(zhì)點的振動方式與超聲波傳播方向的關(guān)系，可以把超聲波分為以下幾種波型。介質(zhì)中質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向相同的波叫縱波，用L表示。介質(zhì)質(zhì)點在交變拉壓應(yīng)力的作用下，質(zhì)點間產(chǎn)生相應(yīng)的伸縮變形，從而形成縱波。介質(zhì)中質(zhì)點的振動方向垂直于波的傳播方向的波叫橫波，用T表示。橫波的特點是傳聲介質(zhì)的質(zhì)點振動方向與超聲波的傳播方向垂直，介質(zhì)質(zhì)點受到交變切應(yīng)力時，產(chǎn)生剪切形變，從而形成了橫波。2.1超聲波的波形類別表面波板波超聲波沿固體介質(zhì)表面?zhèn)鬟f，傳聲介質(zhì)的質(zhì)點沿橢圓形軌跡振動的波叫表面波，用S表示。表面波僅限于材料表面?zhèn)鞑?，超過一個波長的深度時，能量急劇下降。傳聲介質(zhì)的質(zhì)點沿橢圓形軌跡振動的瑞利波。此外，質(zhì)點振動平面與波的傳播方向相平行時稱SH波，也稱樂普波，如圖8-4所示，它也是一種沿介質(zhì)表面?zhèn)鞑サ牟āＴ诎搴窈筒ㄩL相當?shù)膹椥员“逯袀鞑サ某暡ń邪宀ɑ蛱m姆波，用P表示。板波是一種由縱波與橫波疊加合成，以特定頻率被封閉在特定有限空間內(nèi)產(chǎn)生的制導(dǎo)波。板波在薄板中傳遞時，薄板上下表面層質(zhì)點沿橢圓形軌跡振動，而薄板中層的質(zhì)點將以縱波分量或橫波分量形式振動，從而構(gòu)成全板振動，這是薄金屬板材板波檢測的顯著特征。反射與折射特性01超聲波在遇到異質(zhì)界面時發(fā)生反射與折射，利用反射特性可探測材料缺陷，如超聲脈沖反射法；同時折射特性用于實現(xiàn)波型轉(zhuǎn)換及測厚。透射、衍射與散射特性02超聲波投射到異質(zhì)界面時產(chǎn)生衍射波，可計算缺陷深度；同時缺陷會形成聲影，用于超聲穿透法檢測；衰減特性用于評估材料顯微組織。速度特性、諧振特性03超聲波在不同材料中傳播速度不同，速度變化反映材料性質(zhì)和缺陷；同時諧振特性可用于測厚、檢測缺陷、測量硬度等；當超聲波與工件的固有頻率發(fā)生頻率共振時，相向傳播的入射波與反射波互相疊加形成駐波，此即縱波垂直入射的厚度共振，諧振儀確定厚度共振頻率。2.2超聲波檢測的特點及應(yīng)用范圍反射與折射特性2.2超聲波檢測的特點及應(yīng)用范圍在工業(yè)超聲波檢測中，超聲波在界面上的折射特性主要被用于達到波型轉(zhuǎn)換的目的，例如把一般壓電元件產(chǎn)生的縱波轉(zhuǎn)換成橫波、表面波、板波等，以適應(yīng)不同工件及不同情況下檢測的需要，其轉(zhuǎn)換條件與界面兩側(cè)介質(zhì)的聲速比(折射率)和入射、折射角度(正弦函數(shù))相關(guān)在工業(yè)超聲波檢測中，超聲波的反射特主要被用于探測材料中的缺陷，最常應(yīng)用的是超聲脈沖波反射法。透射、衍射與散射特性2.2超聲波檢測的特點及應(yīng)用范圍當缺陷垂直于超聲波束軸線的尺寸(面線度)遠小于超聲波的波束直徑時，由于缺陷邊緣的衍射現(xiàn)象，從表觀上看，原來的超聲波會繞過缺陷繼續(xù)前進，但在缺陷后面會形成聲影(沒有超聲波的空間)。圖8-10顯示出聲場中的聲影形成與超聲波穿過小孔的衍射。利用聲影形成的現(xiàn)象，可用于超聲穿透法檢測。當超聲波在其聲路上遇到缺陷時，由于有反射、衍射、散射等現(xiàn)象發(fā)生，以及因為被檢工件材料顯微組織異常，將造成超聲波傳播能量的衰減，使得在聲路的另一端接收到的聲能低于正常情況下接收到的聲能，利用超聲探傷儀顯示屏或直接利用電表指示反映這種變化差異，即可用作檢測評定的依據(jù)。速度特性2.2超聲波檢測的特點及應(yīng)用范圍諧振特性利用專門的聲速測定儀或利用普通的超聲脈沖反射型探傷儀或超聲測厚儀，將未知聲速的材料與已知聲速的標準試樣比較，可以測出材料的聲速或者聲速變化，可以應(yīng)用于以下幾個方面。(1)材料物理常數(shù)的測定。(2)測量溫度。(3)測量流量。(4)測量液體的粘度η。(5)應(yīng)力測量。(6)硬度測量。(7)測定金屬表面裂紋的深度。(8)測量厚度。超聲波是一種機械振動波，我們可以利用超聲諧振儀把頻率可調(diào)的超聲波(主要利用縱波)垂直入射到被檢工件中，當超聲波與工件的固有頻率發(fā)生頻率共振時，相向傳播的入射波與反射波互相疊加形成駐波，此即縱波垂直入射的厚度共振，這種諧振特性可以用于(1)測厚。(2)檢測缺陷。(3)測量硬度。射線檢測技術(shù)03Part射線檢測技術(shù)利用射線透射性能和吸收衰減差異，形成黑白圖像，探測材料或零件內(nèi)部缺陷；在工業(yè)上廣泛應(yīng)用，是檢驗焊縫缺陷的主要方法。射線檢測技術(shù)射線與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對效應(yīng)，影響物質(zhì)電離或激發(fā)；其中光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)隨能量增加而減少。射線與物質(zhì)的相互作用常規(guī)射線照相檢測利用X射線和γ射線透過工件時能量衰減的差異，在膠片上記錄透射射線能量的差異，形成可見影像，從而評估工件質(zhì)量。射線照相檢測3.1射線監(jiān)測的基礎(chǔ)知識3.1射線檢測的基礎(chǔ)知識X射線和γ射線通過物質(zhì)時強度減弱，主要由光電效應(yīng)、散射和電子偶生成引起，β射線與物質(zhì)密度相關(guān)，中子射線吸收與輕元素物質(zhì)反應(yīng)更強烈。射線與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對效應(yīng)，均先產(chǎn)生電子，影響物質(zhì)其他原子，光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)隨能量增加而減少。射線的散射與吸收射線與物質(zhì)的相互作用射線的散射與吸收3.1射線監(jiān)測的基礎(chǔ)知識對于X射線與γ射線的吸收大致上有以下幾個主要原因：(1)由光電效應(yīng)引起的吸收。(2)由散射引起的吸收。(3)電子偶(電子對)的生成。射線與物質(zhì)的相互作用3.1射線監(jiān)測的基礎(chǔ)知識(1)光電效應(yīng)光子的一部分能量把電子從原子中逐出去，剩余的能量則作為電子的動能被帶走，于是該電子可能又在物質(zhì)中引起新的電離。當光子的能量低于1MeV時，光電效應(yīng)是極為重要的過程。另外，光電效應(yīng)更容易在原子序數(shù)高的物質(zhì)中產(chǎn)生，如在鉛中產(chǎn)生光電效應(yīng)的程度比在銅中大得多。射線與物質(zhì)的相互作用3.1射線監(jiān)測的基礎(chǔ)知識(2)康普頓效應(yīng)在絕大多數(shù)的輕金屬中，射線的能量在0.2~3MeV范圍時，康普頓效應(yīng)是極為重要的效應(yīng)?？灯疹D效應(yīng)隨著射線能量的增加而減小，其大小也取決于物質(zhì)中原子的電子數(shù)。在中等原子序數(shù)的物質(zhì)中，射線的衰減主要是由康普頓效應(yīng)引起的，在射線防護時主要側(cè)重于康普頓效應(yīng)。射線與物質(zhì)的相互作用3.1射線監(jiān)測的基礎(chǔ)知識(3)電子對效應(yīng)光子的能量一部分用于產(chǎn)生電子對，一部分傳遞給負電子和正電子作為動能，另一部分能量傳給原子核。在物質(zhì)中負電子和正電子都是通過原子的電離而損失動能的，在消失過程中正電子和物質(zhì)中的負電子相作用成為能量各為0.51MeV的兩個光子，它們在物質(zhì)中又可以通過光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)進一步相互作用。3.2射線照相檢測常規(guī)的射線照相檢測是指使用X射線(由X射線發(fā)生器產(chǎn)生)和γ射線(通常由放射性同位素如鈷60、銥192等產(chǎn)生)輻照工件時，透過的射線強度(能量)在試件內(nèi)由于各部分密度差異、厚度變化或成分改變導(dǎo)致的吸收特性差異，因此會被不同程度地吸收，放置在試件背面的對射線敏感的照相膠片(記錄介質(zhì))能記錄透射的射線能量差異構(gòu)成潛像，經(jīng)處理后轉(zhuǎn)變成具有可見黑度差的影像。主要有：1.X射線照相檢測。2.γ射線照相檢測。利用X射線穿透試件，因吸收和散射強度不同而衰減，透過射線的能量差異被背后的膠片記錄，形成射線照相底片，顯示試件內(nèi)部結(jié)構(gòu)及缺陷。X射線照相檢測工業(yè)γ射線照相檢測利用放射性同位素γ射線源，程序與X射線類似但需防護其持續(xù)輻射，適用于多種材料及復(fù)雜形狀部件，記錄直觀但成本高、需防護。γ射線照相檢測3.2射線照相檢測X射線照相檢測3.2射線照相檢測工業(yè)用的普通X射線機一般由控制系統(tǒng)(電源、控制電路、變壓器等)、X射線管(一種特殊的真空二極管，能激發(fā)出X射線)及冷卻系統(tǒng)(X射線管在發(fā)出X射線的同時伴隨有高熱產(chǎn)生，必須給予有效的冷卻)三大部分組成。X射線照相檢測的基本操作工藝程序為：(1)試件的放置。(2)照相膠片的放置。(3)X射線照相檢測規(guī)范的確定。(4)實施曝光。(5)膠片處理。(6)評片。X射線照相檢測γ射線照相檢測3.2射線照相檢測γ射線照相檢測的程序與X射線照相檢測基本相同，所不同的是X射線是由X射線發(fā)生裝置(X射線機)產(chǎn)生，其能級可以調(diào)節(jié)并且中斷高壓電場也就中止了X射線的發(fā)生，而γ射線是由放射性同位素產(chǎn)生，其初始能級是一定的，但是會隨著時間的推移，其能量有衰變(以半衰期來衡量)γ射線源始終不斷地在放射γ射線，因此對其輻射的防護要較X射線麻煩很多。3.3數(shù)字化、計算機射線照相檢測技術(shù)X射線實時成像檢測計算機射線照相檢測技術(shù)數(shù)字化X射線照相檢測技術(shù)計算機輔助層析掃描射線檢測技術(shù)X射線實時成像檢測所依據(jù)的射線物理基礎(chǔ)原理與X射線照相檢測基本相同，它和X射線照相檢測一樣都是利用了X射線在被透照物體中的衰減或透射。計算機射線照相檢測是采用成像板(IP板)的模擬數(shù)字照相成像。計算機射線照相檢測技術(shù)屬于非直接讀出方式，其物理基礎(chǔ)是X射線的電離作用及光激勵發(fā)光，其主要效用是以可反復(fù)使用髙達數(shù)千次的成像板(簡稱1P板)取代傳統(tǒng)的X射線膠片。數(shù)字化X射線照相檢測是釆用電子成像技術(shù)的直接數(shù)字化X射線成像，包括直接轉(zhuǎn)換方式(射線接收器件在經(jīng)過X射線曝光后，X射線光子被直接轉(zhuǎn)換為電信號)和間接轉(zhuǎn)換方式(射線接收器件先將X射線光子轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽?，然后再把可見光信號轉(zhuǎn)換為電信號)。計算機輔助層析掃描檢測技術(shù)是一種重建檢測對象橫截面薄層切片圖像的技術(shù)，可以利用不同類型的能量束進行掃描X射線實時成像檢測無損檢測行業(yè)長期以來把X射線拍片法作為檢測手段，在生產(chǎn)中得到普遍應(yīng)用，但是這種方法由于檢測工序多、周期長、勞動強度大、消耗材料費用大，并且廢棄的藥液會造成環(huán)境污染，所以并不是一種非常理想的射線檢測方法。早期的X射線工業(yè)電視成像系統(tǒng)雖然能夠提升檢測效率，但是圖像噪聲大，檢測靈敏度相對比較低，對實際缺陷的檢出率與X射線拍片法相比有較大差距?，F(xiàn)代工業(yè)X射線實時成像檢測的優(yōu)點可以歸納為：（1）自動化程度高，檢測效率高。（2）檢測成本低。（3）檢測質(zhì)量高，可靠性增強。（4）易于保管和調(diào)檔。（5）對操作人員無輻射危害。計算機射線照相檢測技術(shù)

傳統(tǒng)射線照相膠片方法CR技術(shù)拍攝操作膠片置入暗盒、遮光袋中，用射線機進行X射線照射與膠片方法基本相同，但采用可反復(fù)使用的IP板代替膠片顯影(可視化)在暗室環(huán)境中通過顯定影等對膠片進行化學(xué)處理(濕式)在明亮的環(huán)境下通過專用的讀出裝置進行光學(xué)處理(干式)評定操作使用高亮度觀片燈對經(jīng)過顯、定影和干燥處理得到的底片進行觀察評定，影像質(zhì)量已固定在高分辨率的顯示屏上對數(shù)字化灰階圖像進行觀察評定，可通過軟件處理提高圖像質(zhì)量保管和數(shù)據(jù)利用把底片作為證據(jù)物保管，保存時間有限，保存日久的照片會逐漸變質(zhì)，使影像質(zhì)量下降，如要用于電腦保存觀察還必須經(jīng)過掃描方式變換為數(shù)字信息圖像，此外，底片的管理和檢索查找及遞送圖像照片都得花費大量的人力和物力數(shù)字化的圖像被記錄于大容量的存儲介質(zhì)，可被更有效與充分地利用，儲存方便可靠和保存時間長，方便計算機管理、檢索和網(wǎng)絡(luò)傳送等傳統(tǒng)射線照相膠片法與計算機射線照相檢測技術(shù)在應(yīng)用上的一些簡單比較數(shù)字化X射線照相檢測技術(shù)數(shù)字化X射線照相釆用的射線接收器件主要是線陣列探測器和平板檢測器。其中，線陣探測器目前已經(jīng)可以達到每個像素的幾何尺寸僅有幾十微米，具有極高的空間分辨率和很寬的動態(tài)范圍，可用于普通X射線數(shù)字照相。線陣探測器可承受20kV~450kV能量的X射線直接照射，具有在強磁場中穩(wěn)定工作的能力，無老化現(xiàn)象，動態(tài)范圍可達到12