检测仪器仪表课件.ppt

矿井通风与安全检测仪器仪表课件,绪　论,教学目的 1.通过教学使学生掌握有关测量仪器的概念；   2.通过教学使学生掌握有关仪器基本性能的参数概念；  3.通过教学使学生掌握测量误差的概念及分； 重点 1、测量仪器的基本性能；  2、测量误差的概念及分类。 难点 测量仪器的基本性能,一、煤矿安全仪器仪表的分类 根据其用途不同可分为三大类。  (一)矿井环境条件检测和监控仪器仪表  这类仪器也称预防性仪器，主要用来检测矿井的环境条件，预防事故的发生。它以电子产品为主，现已形成监测系统。按其用途不同又可分为井下空气成分检测仪器、甲烷检测仪器、矿井气象条件检测仪器和粉尘检测仪器几类。  (二)矿山救护技术装备   矿山救护技术装备是减少事故损失的重要手段，也是我国煤矿使用最早的安全装备。按其用途不同可分为氧气呼吸器、自救器、苏生器及其它救护装备几类。  (三)其它安全装备  其它安全装备包括通风除尘装备、瓦斯抽放设备、防灭火及注浆设 备等。,（一）误差的定义 测量的最终目的是求得被测量的真值。真值是指被测的量本身所具有的真实大小。从理论上讲真值是无法知道的。因此在实践中是这样来定义被测量的真值的；真值是指测量次数无限多时所求得的平均值。这是根据诞差对称分布时正负误差出现的机会相等，在没有系统误差 (或系统误差用校正法给以消除)的情况下，各次示值相加以后求平均，就能得到极接近于真值的数值。由于测量次数总是有限的，所以平均值还不是真值，我们称它为约定真值严格地讲，误差是指示值与真值之差，而示值与约定真值之差应叫做偏差，但在习惯上误差和偏差已经不加区别了，且均称为误差。 误差=测量者-真值,二、测量误差及处理,（二）误差来源,1、仪器误差 2、环境误差 3、人员误差 4、方法误差 （三）误差类型,按照误差的性质及产生的原因可分： 1. 粗大误差：在相同的条件下测量同一量时，明显地歪曲测量结果的误差称粗大误差。是指一种显然与事实不符的误差。含有粗大误差的测量值称异常值或坏值。没有任何规律可循。它主要是由于读数错误，记录错误，操作仪器不正确，测量过程中的失误以及计算错误等原因造成的明显地歪曲了测量结果。,2．系统误差： 系统误差是指服从一定规律(如定值、线性、多项式、周期性等函数规律)的误差。 3．随机误差： 随机误差是指服从统计规律的误差。 误差按其因次(单位)的不同可分： 1．绝对误差： 绝对误差是指以被测量的单位来表示的误差，数值上等予仪器的示值与约定真值之差。 2相对误差： 相对误差指绝对误差与被测量实际值T(或示值)之比，通常以百分数表示。 3．引用误差： 引用误差是指绝对误差与量程B的比值，并以百分数表示。,评价测量仪器品质的指标是多方面的。仪器的基本性能，主要是指衡量仪器测量能力的一些指标，如精确度、稳定性、测量范围、动态性能等。但工作可靠性、经济性也很重要，这些因素在很大程度上影响仪器的使用。 （一）精确度  1．精密度  精密度是指在测量中所测数值重复一致的程度。即对某一稳定的被测量在相同的规定工作条件下，由同一测垂者用同一仪器在相当短的时间内按同一方法连续重复测量多次，其测量示值的不一致程度。 2．准确度  准确度是指仪器的示值有规律地偏离真值大小的程度。   3.精确度(简称精度)   精度是测量的精密与准确程度的综合反映。精密度高是精度高的必要条件，但并非充分条件。,三、测量仪器的基本性能,(二)稳定性  稳定性是指仪器的性能在工作条件保持恒定的情况下，在规定的时间内保持不变的能力。它用精密度的数值和观测时间长短一起来表示。 (三)影响系数  仪器由于室温、大气压、振动等外部状态变化及电源电压、频率等工作条件变化对示值的影响统称为环境影响，用影响系数来表示。 (四)仪器输入输出特性  说明仪器输入、输出对应关系的主要性能有  1．灵敏度  灵敏度是指仪器在稳态下输出变化对输入变化的比值。  2. 分辨率  使示值变化的最小输入变化值叫做仪器的分辨率。  3．线性度  线性度用来说明输出量与输入量的实际关系曲线偏离直线的程度。 4. 滞环  滞环是指仪器正向(上升)特性和反向(下降)特性不一致的程度。,(五)量程  量程B是指测量上限值与下限值之差，即仪表刻度盘上的上限值Xmax减去下限值Xmin，量程用绝对值B表示时，各类不同仪表之间便无法比较，所以常用量程比D作为量程的指标。 (六)可靠性 可靠性是描仪器对规定的条件在规定时间内完成所要求功能的能力。 (七)经济性,第一章矿井空气成分检测仪器仪表,教学目的 1.通过教学使学生熟悉检定管检测仪器的结构和它的工作原理； 2. 通过教学使学生掌握井下空气成分的检测方法，掌握检定管检测气体的方法； 重点 1、检定管的结构和它的工作原理；  2、井下空气成分的检测方法，掌握检定管检测气体的方法。 难点 井下空气成分的检测方法，掌握检定管检测气体的方法。,第一节　多种气体检测器,地面新鲜空气进入井下后，其成分将逐渐发生变化，主要表现为氧气含量减少和掺入了一些有害气体。检测井下空气的目的是为了确定其成分是否符合《煤矿安全规程》第104条的规定。如果不符，必须采取措施进行处理。另外，检测井下空气中一氧化碳的浓度，还是预测井下自燃火灾及分析火区状况的可靠方法之一。正因为如此，目前除甲烷外，一氧化碳检测仪的种类比其它有害气体的检测仪要多些。检测井下空气成分的方式有两种。 一种是在井下采样送到地面化验室进行分析，其所测得的数据准确度高、范围广，如用色谱仪可分析多种气体成分，但所需时间长，不能很快作出判断，也就谈不上采取措施。因为在井下有的事故隐患，由于处理不及时可能引起重大灾害(特别是在矿井救灾过程中)，因此，还必须采用就地检测方式-检定管检测,第一节多种气体鉴定器一、采样器(一)J一1采样器 J-1采样器实质上是一个取样唧筒，它是由铝合金管及气密性良好的活塞所组成。抽取一次气样为50ml，在活塞杆上有l0等分刻度，并标有吸入试样的毫升(mL)数。采样器的前端有个三通阀，当阀把3平放时，是吸取气样位置，如取样地点采样器不便进入时，可在气样入口1处接胶管来吸取，阀把3处于垂直位置时，可将吸入唧筒的气样通过检定管插孔压入检定管，而阀把3处于450位置时，三通阀为关闭状态。（二）AQY-50型采样器与J一1采样器 相类似。（三）DQJD-2型采样器1、结构与工作原理2、使用方法3、检查与校验,二、检定管,1、 检定管的结构 它由外壳1、堵塞物2、保护胶3、隔离层4及指示胶5等组成。其中外壳是用中性玻璃管加工而成。堵塞物用的是玻璃丝布、防声棉或耐酸涤纶，它对管内物质起固定作用。保护胶是用硅胶作载体吸附试剂制成，其用途是除去对指示胶变色有干扰的气体。隔离层一般用的是有色玻璃粉或其它惰性有色颗粒物质，它对指示胶起界限作用。指示胶是以活性硅胶为裁体吸附化学试剂经加工处理而成。,2、检定管的工作原理 当含有被测气体的空气以一定的速度通过检定管时，被测气体与指示胶发生化学反应，根据指示胶变色的程度或变色的长度来确定其浓度。前者称为比色式，后者称为比长式。由于比色式检定管的灵敏度低、颜色不易辨认，两个色阶代表的浓度间隔太大、成本高、定量测定准确性差等缺点，所以目前主要用比长式检定管。我国用于煤矿的检定管有一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、二氧化氮及氧等几种。,(1)一氧化碳检定管是以活性硅胶为载体，吸附化学试剂碘酸钾和发烟硫酸作为指示胶，当含有一氧化碳的空气通过检定管时，与指示胶反应，有碘生成，沿玻璃管壁形成一个棕色环，随着气流通过，棕色环向前移动，其移动的距离与被测空气中的一氧化碳含量成正比关系，因此当检定管中通过定量空气后，根据色环移动的距离便可测得所测空气中的一氧化碳含量。,(2)硫化氢检定管也是以活性硅胶为载体，而它所吸附的化学试剂为醋酸铅，当含有硫化氢的空气通过检定管时，便与指示胶反应沿玻璃管壁产生一褐色的变色柱，变色柱的长度与空气中硫化氢的含量成正比关系。根据这一原理便可测得空气中硫化氢的含量。 (3)二氧化碳检定管是以活性氧化铝作为载体，吸附带有变色指示剂的氢氧化钠作为指示胶。当含有二氧化碳的空气通过检定管时，与活性氧化铝上所载的氢氧化钠反应，由原来的蓝色变为白色，白色药柱的长度与被测空气中二氧化碳含量成正比，根据白色药柱的长度可以直接从检定管上的刻度读出二氧化碳浓度。,3、使用方法,1)采样与送气。 不同的检定管要求用不同的采样和送气方法。对于不很活泼的气体，如C0、C02等，一般是先将气体吸入采样器，在此之前应在测定地点将活塞往复抽送2---3次，使采样器内原有的空气完全被气样取代。打开检定管两端的封口，把检定管浓度标尺标“0"的一端插在采样器的插孔．2中，然后将气样按规定的送气时间以均匀的速度送入检定管。 如果是较活泼的气体，如H2S，则应先打开检定管两端封口，把检定管浓度标尺上限的一端插入采样器的气样入口1中，然后以均匀的速度抽气，使气样先通过检定管后进入采样器。在使用检定管时，不论用送气或抽气方式采样，均应按照检定管使用说明书的要求准确采样。,(2)读取浓度值a检定管上印有浓度标尺。浓度标尺零线一端称为下端，测定上限一端称为上端。送气后由变色柱(或变色环)上端所指示的数字，可直接读取被测气体的浓度。根据变色柱的状况有四种量读方法。  1变色柱界限与“0"线平行，清楚无虚影  2 变色柱界限与“0"线不平行  3 变色界限为凹面  4 变色界限不清楚有虚影。,第二节便携式一氧化碳浓度检定器,一、CJT-4/1000B甲烷一氧化碳测定器 1、工作原理 该报警仪由机壳、传感器、线路板、电池组等组成。报警仪开机后实时检测周边环境空气中甲烷、一氧化碳的浓度，并通过4位数码管以数字形式出来，通过按转换键可切换显示内容。当甲烷浓度超过或达到其设置的报警点时，报警仪发出报警声、光报警信号，并显示当前的甲烷浓度值。当一氧化碳浓度超过或达到其设置的报警值时，报警仪发出报警声、光报警信号，并显示当前的一氧化碳值。当甲烷和一氧化碳的浓度同时超过设定的安全值时，报警仪发出报警声、光报警信号，并交替显示甲烷和一氧化碳的读值。为保护黑白催化元件,当报警仪检测到外界甲烷浓度大于等于4.00%时, 报警仪切断催化燃烧式黑白元件的供电，并报警。,2、使用方法 1）、报警仪使用之前，应先在地面上用配置的充电器把电池充满。 2）、开机：在关机状态下按开关键，报警仪开机,进入甲烷检测状态。 3）、关机：在开机状态下按开关键，报警仪关机。 4）、显示切换：按转换键可在甲烷显示和一氧化碳显示之间切换。 5）、显示时间、报警仪电池电压值：按电压键，报警仪先显示时间，然后显示电池电压。,3、调试方法 1）、自动校准报警仪零点: （ P 1 ） （1）、甲烷:把报警仪开机，插入带电充电器充电1秒钟解锁后，置于甲烷浓度为零的环境里(如清新空气),按转换键切换到甲烷显示状态，10分钟后，按下标校键弹出调校菜单，数码管显示P 1 字符，再按标校键，报警仪自动把当前状态标为零点，退出菜单，返回到甲烷检测状态。 （2）、一氧化碳:把报警仪开机，插入带电充电器充电1秒钟解锁后，置于一氧化碳浓度为零的环境里(如清新空气),按转换键切换到一氧化碳显示状态，10分钟后，按下标校键弹出调校菜单，数码管显示P 1 字符，按标校键，报警仪自动把当前状态标为零点，退出菜单，返回到一氧化碳检测状态。,2）、 通标气校准报警仪精度: （ P 2 ） （1）、甲烷: 把报警仪开机，插入带电充电器充电1秒钟解锁，10分钟后, 按转换键切换到甲烷显示状态, 以100mL/min的流量通过气嘴往报警仪通入甲烷标准气体，待读数稳定后，按下标校键弹出调校菜单，数码管显示P 1 字符，再按一下开关键, 数码管显示P 2 字符, 然后按标校键，显示甲烷浓度值, 再按开关键（+）或者电压键（－）把报警仪读值加减到和标准气体值一致,然后按一下标校键确认, 报警仪精度校准完毕,返回到甲烷检测状态。 （2）、一氧化碳: 把报警仪开机，插入带电充电器充电1秒钟解锁。10分钟后, 按转换键切换到一氧化碳显示状态, 以100mL/min的流量通过气嘴往报警仪通入标准一氧化碳气体，待读数稳定后，按下标校键弹出调校菜单，数码管显示P 1 字符，再按一下开关键, 数码管显示P 2 字符, 然后按标校键，显示一氧化碳的浓度值，按开关键（+）或者电压键（－）把报警仪读值加减到和标准气体值一致,然后按一下标校键确认, 报警仪精度校准完毕,返回到一氧化碳检测状态。,3）、调报警点: （1）、甲烷: 把报警仪开机,插入带电充电器充电1秒钟解锁后， 按转换键切换到甲烷显示状态,按下标校键弹出调校菜单，数码管显示P 1 字符，再按两下开关键, 数码管显示 P 3 字符, 按标校键显示当前甲烷的报警值。按开关键（+）或者电压键（－）,把报警仪显示的报警值加减调整到所需的目标报警值,然后按一下标校键确认，报警仪报警点调校完毕，返回到甲烷检测状态。 （2）、一氧化碳: 把报警仪开机,插入带电充电器充电1秒钟解锁后，按转换键切换到一氧化碳显示状态,按下标校键弹出调校菜单，数码管显示P 1 字符，再按两下开关键, 数码管显示 P 3 字符, 按标校键显示当前一氧化碳的报警值。按开关键（+）或者电压键（－）,把报警仪显示的报警值加减调整到所需的目标报警值,然后按一下标校键确认,报警仪报警点调校完毕,返回到一氧化碳检测状态。 4）、调时间: 报警仪开机,插入带电充电器充电1秒钟解锁后，按下标校键弹出调校菜单，数码管显示P 1 字符，再按三下开关键, 数码管显示 P 4 字符, 按标校键,报警仪显示时间,小时显示值闪动指示当前调校的是小时值, 按开关键（+）或者电压键（－）把小时值加减调整到所需的目标小时值,然后按一下标校键确认,小时值调校完毕。同时分钟显示值闪动指示当前调校的是分钟值, 按开关键（+）或者电压键（－）把分钟值加减调整到所需的目标分钟值, 然后按一下标校键确认,报警仪时间值调校完毕,返回到甲烷检测状态。,4、注意事项 1）、欠压提示: 当电池电压低于3.30V时，蜂鸣器周期性的发出“嘀、嘀”声音提示。 2）、关机保护: 当电池电压低于3.10V时，则报警仪自动关机，请充电后再使用。 3）、故障显示: 当报警仪没有挂接黑白元件或者黑白元件失效后, 报警仪数码管显示－0.00提示。 4）、面膜开关的按键按下时, 报警仪会发出相应的按键音。如按键按下无按键　音,　则表示按键失效。 5）、在调校状态下，当按键连续50秒没有按下时，报警仪退出调校状态，返回到甲烷检测状态。 6）、把报警仪插入带电充电器充电1秒，报警仪解锁；把报警仪关机后，报警仪自动上锁。 7）、报警仪上锁后，不能调校各项参数。只有解锁后，按标校键后才能进入标校菜单调校各项参数。 8）、报警仪解锁后，报警灯每5秒钟闪烁一次提示。,第三节 氧气检测仪器,一、电磁法测氧 1 磁风原理 　其原理是利用氧气的磁化率特别高这一物理特性来测定气体中含氧量。氧气为顺磁性气体（气体能被磁场所吸引的称为顺磁性气体），在不均匀磁场中受到吸引而流向磁场较强处。在该处设有加热丝，使此处氧的温度升高而磁化率下降，因而磁场吸引力减小，受后面磁化率较高的未被加热的氧气分子推挤而排出磁场，由此造成“热磁对流”或“磁风”现象。在一定的气样压力、温度和流量下，通过测量磁风大小就可测得气样中氧气含量。,由于氧的磁性最强，所以含氧混合气磁化率主要由氧的浓度决定。顺磁性气体能被磁场吸引。随着温度升高，氧的磁性减弱，即氧具有热磁效应。基于这一物理现象，可以测定氧气浓度。 图4-32为热磁效应氧气传感器工作原理图。传感器制成环形室，环形室中有玻璃制成的连通管。在连通管上绕有两组加热电阻丝R1和R2，接于直流电桥中，其中R1接在永久磁铁两极之间。,当混合气体中不含氧气时，连通管两端压力相同，气流不流经横向测量管，R1=R2，电桥平衡。当待测气体中含有氧气时，由于氧的顺磁性，气体在磁场作用下吸入连通管，并被加热。由于热磁效应，氧受热后顺磁性减弱，被加热的气体受到排斥，在连通管内形成被称为“磁风”的连续气流，气流速度取决于氧的浓度。受气流影响，电阻丝温度发生变化，导致电桥失去平衡，用输出电压信号可度量氧气的浓度。,二、电化学法测氧 1.电化学燃料电池测氧电化学燃料电池也称伽伐尼电池，其原理如图4-30所示。,,电池内有两个电极和电解液，阴极用的是铂（Pt）或金（Au），而阳极则用铅（Pb）或锌（Zn），电解液为氢氧化钾（KOH）。被测氧气透过聚四氟乙烯薄膜渗入阴极与薄膜间电解液层时，在阴极上产生化学反应。 （4-30） 电解液中的在阳极上产生的化学反应： （4-31） 总反应式： （4-32）,从上面反应式可以看出，一个失去电子，另一个得到电子，如果在两极间加上负载就会有电流输出，电流的大小取决于透过薄膜的氧气量的多少，测量出电流的数值，即可获得氧气的浓度，从而达到测定氧气(O2)浓度的目的。,第二章矿井通风检测仪器仪表,一.温度检测的主要方法及分类 　　1）接触式测温方法 　　接触式测温方法是使温度敏感元件和被测温度对象相接触，当被测温度与感温元件达到热平衡时，温度敏感元件与被测温度对象的温度相等。这类温度传感器具有结构简单，工作可靠，精度高，稳定性好，价格低廉等优点。这类测温方法的温度传感器主要有：基于物体受热体积膨胀性质的膨胀式温度传感器；基于导体或半导体电阻值随温度变化的电阻式温度传感器；基于热电效应的热电偶温度传感器。,,第一节气候条件检测仪器仪表,2）非接触式测温方法 　　非接触式测温方法是应用物体的热辐射能量随温度的变化而变化的原理。物体辐射能量的大小与温度有关，并且以电磁波形式向四周辐射，当选择合适的接收检测装置时，便可测得被测对象发出的热辐射能量，并且转换成可测量和显示的各种信号，实现温度的测量。这类测温方法的温度传感器主要有光电高温传感器、红外辐射温度传感器、光纤高温传感器等。非接触式温度传感器理论上不存在热接触式温度传感器的测量滞后和在温度范围上的限制，可测高温、腐蚀、有毒、运动物体及固体、液体表面的温度，不干扰被测温度场，但精度较低，使用不太方便。,1、液体膨胀式温度计,压力式温度计 　　压力式温度计是根据一定质量的液体、气体在定容条件下其压力与温度呈确定函数关系的原理制成的。主要由感温包、传递压力元件（毛细管）、压力敏感元件（弹簧管、膜盒、波纹管等）、齿轮或杠杆传动机构、指针和读数盘组成。,温包、毛细管和弹簧管的内腔共同构成一个封闭容器，其中充满了感温介质。当温包受热后，内部介质因温度升高而压力增大，压力的变化经毛细管传递给弹簧管使其变形，并通过传动系统带动指针偏转，指示出相应的温度数值。因此，这种温度计的指示仪表实际上就是普通的压力表。压力式温度计的主要特点是结构简单，强度较高，抗振性较好。,2.热电偶 　　热电偶是目前应用广泛、发展比较完善的温度传感器，它在很多方面都具备了一种理想温度传感器的条件。 　　1）热电偶的特点 　　（1）温度测量范围宽。随着科学技术的发展，目前热电偶的品种较多，它可以测量自-271～2800℃乃至更高的温度。 　　（2）性能稳定、准确可靠。在正确使用的情况下，热电偶的性能是很稳定的，其精度高，测量准确可靠。,（3）信号可以远传和记录。由于热电偶能将温度信号转换成电压信号，因此可以远距离传递，也可以集中检测和控制。此外，热电偶的结构简单，使用方便，其测量端能做得很小。因此，可以用它来测量“点”的温度。又由于它的热容量小，因此反应速度很快。,2）热电偶的测温原理 　　Ⅰ.热电效应 　　热电偶测温是基于热电效应。在两种不同的导体（或半导体）A和B组成的闭合回路中，如果它们两个结点的温度不同，则回路中产生一个电动势，通常我们称这种电动势为热电势，这种现象就是热电效应，如图所示。,热电偶的材料 要求 　　根据上述热电偶的测温原则，理论上任何两种导体均可配成热电偶，但因实际测温时对测量精度及使用等有一定要求，故对制造热电偶的热电极材料也有一定要求。除满足上述对温度传感器的一般要求外，还应注意如下要求: 　　（1）在测温范围内，热电性质稳定，不随时间和被测介质而变化，物理化学性能稳定，不易氧化或腐蚀； 　　（2）电导率要高，并且电阻温度系数要小；,热电偶的结构 　　热电偶的基本组成包括热电极、绝缘套管、保护套管和接线盒等部分，其结构如图所示。,一般选作感温电阻的材料必须满足如下要求：①电阻温度系数ａ要高，这样在同样条件下可加快热响应速度，提高灵敏度。通常纯金属的温度系数比合金大，一般均采用纯金属材料；②在测温范围内，化学、物理性能稳定，以保证热电阻的测温准确性；③具有良好的输出特性，即在测温范围内电阻与温度之间必须有线性或接近线性的关系；④具有比较高的电阻率，以减小热电阻的体积和重量；⑤具有良好的可加工性，且价格便宜。比较适合的材料有铂、铜、铁和镍等。它们的阻值随温度的升高而增大，具有正温度系数。,3.热电阻 　　1）工作原理 　　大多数金属导体的电阻具有随温度变化的特性，其特性方程如下：,Rt=R0［1+a(t-t0)］,2）热电阻传感器的结构 　　热电阻传感器是由电阻体、绝缘管、保护套管、引线和接线盒等组成，如图所示。,2. 辐射测温方法,亮度测温法 全辐射测温法 红外线测温法 光纤测温法,二、湿度检测仪器 干湿球湿度仪表 由两支相同的温度计和一个通风器组成。水银温度计1为干球温度计，另一个为水银球上裹有一层湿的棉纱布的湿球温度计；双层金属保护管以防热辐射；风扇使风管中产生稳定的气流，使温度计的水银球处于同一风速下，测定流动状态下的空气温度。由于湿球表面的水分蒸发要吸热，因而湿球温度计的温度低于干球温度计的示数，空气的相对湿度越小，蒸发吸热作用越显著，干、湿温度差也就越大。根据干、湿温度计读数的差值和湿球温度计读数，由空气湿度表即可查出空气的相对湿度。,第二节 风速测量,一、 机械叶轮式风速计,第三节空气压力测量仪表 　　1.Ｕ形管压力计 　　U形管压力计可以测量表压、真空以及压力差，其测量上限可达1500mm液柱高度。U形管压力计的示意图如图所示，它由U形玻璃管、刻度盘和固定板三部分组成。根据液体静力平衡原理可知，在U形管的右端接入待测压力，作用在其液面上的力为左边一段高度为ｈ的液柱，和大气压力P0作用在液面上的力所平衡，即,P绝Ａ＝（hρg＋P0）Ａ,如将上式左右部分的Ａ消去，得,或,P表＝hρg,式中：Ａ为U形管截面积；ρ为U形管内所充入的工作液体密度；P绝、P0分别为绝对压力和大气压力；P表为被测压力的表压力， P表=P绝-P0；h为左右两边液面高度差。,U形管压力计,2.单管压力计 　　U形管压力计在读数时，需读取两边液位高度，将其相减，使用起来比较麻烦。为了能够直接从一边读出压力值，人们将U形压力计改成单管压力计形式，其结构如下图所示。即把U形管压力计的一个管改换成杯形容器，就成为单管压力计。杯内充有水银或水，当杯内通入待测压力时，杯内液柱下降的体积与玻璃管内液柱上升的体积是相等的。这样，就可以用杯形容器液面作为零点，液柱差可直接从玻璃管刻度上读出。,单管压力计,由于左边杯的内径Ｄ远大于右边管子的内径ｄ，当压力P绝加于杯上，杯内液面由0—0截面下降到2—2截面处，其高度为h2，玻璃管内液柱由0—0截面上升到1—1截面处，其高度为h1，而杯内减少的工作液的体积等于玻璃管内增加的工作液的体积，即,或,因为,故,被测压力P表可写成,P表＝ρgh1,单管压力计的“零”位刻度在刻度标尺的下端，也可以在上端。液柱高度只需一次读数。使用前需调好零点，使用时要检查是否垂直安装。单管压力计的玻璃管直径，一般选用3～5mm。,3.斜管压力计 　一般当测量的压力较低，并要求有较高的测量精确度时，不应采用Ｕ形或单管压力计。这时，通常改用斜管压力计。 　　斜管压力计就是将单管压力计的玻璃管倾斜放置，如下图所示。由于h1读数标尺连同单管一起被倾斜放置，使刻度标尺的分度间距离得以放大，这样就可以测量到1/10mm水柱的微压，所以有时又把斜管压力计叫做微压力计。,倾斜管压力计,若将被测压力P通入容器，则玻璃管中液面的位置将移动为l。如忽视容器中波面的降低，则测得的压力可用下式表示,式中：l为液体自标尺零位向上移动的毫米数；α为玻璃管的倾斜角；ρ为液体密度。 　　可见，斜管压力计所测量的压力等于倾斜管中液面移动的距离，与该液体密度和玻璃管倾斜角α的正弦之乘积。,YYT-200型单管倾斜压差计,补偿式微压计,补偿式微压计可以用来测量微小的相对压力，其最小分度值为0.01mmH2O，测量范因为0~150mmH2O。,(1)微调部分。微调盘6上刻有200等分刻度，并固定在长螺杆4上，长螺杆带动 水匣2作上升或下降运动，在水匣嘴上装有示度块(图中未画出)，由示度块在度板5及 字板7中间移动来指示出水匣的位移高度。,(2)水准观测部分。在观测筒12内装有水准头11，用它来观测由于引入压力后观测筒内液面的变化。,(3)反光镜部分。反光镜14固定在镜壳上，用它来反射观测筒内的水准头与液面的接触情况，以水准头的尖棱与其倒影相接触作为微压计读数的调整“基点”。 (4)外壳部分。壳体及横担用来支持长螺杆，在壳体上还装有水准管1及调整螺钉13以便将仪器调平。,第三章 矿用甲烷检测仪,第一节 光干涉式瓦斯检定仪,一、原理与结构 光干涉式瓦斯检定仪是利用光干涉原理，测定甲烷和二氧化碳等多种气体的一种便携式检测仪器。光干涉式瓦斯检定仪光学系统如图所示。,光干涉式瓦斯检定仪就是在气室的中央小气室(或称做气样室)内吸人一定浓度的甲烷，而在两侧气室或称空气室中保持新鲜空气并与大气相通，由此产生干涉条纹的位移，可以从与甲烷浓度相对应的分划板上读出甲烷在空气中的含量。 仪器的读数能读出小数点以后的数值，是根据玻璃的入射光和出射光平行地错动一个距离的原理，改变测微玻璃的倾角来测定小数。,二、光学甲烷检定器的使用 光学甲烷检定器的使用步骤如下： (1)对吸收管内的干燥剂等药品进行检查。 水分吸收管内的干燥剂可以用氯化钙或变色硅胶。变色硅胶为蓝色颗粒状，吸湿后变为粉红色。吸湿变色后的硅胶经过干燥处理后可以复用。氯化钙CaCl2是极强的干燥剂。 二氧化碳吸收管内装钠石灰又名碱石灰，即氢氧化钙与氢氧化钠(或钾)的混合物。吸收二氧化碳由粉红色颗粒变为淡黄色。 （2）)对仪器进行气密性检查。先检查吸气橡皮球是否漏气。检查的方法是一只手捏扁气球压出球内气体，另一手压住球上的胶皮管，如球不膨胀还原，就证明不漏气，否则可以从气球是否损坏、活塞芯子是否清洁等方面来找原因。 然后对仪器的气样通道进行检查。检查方法与检查吸气球一样，只是把压住吸气球上的橡皮管改为堵住仪器的进气孔。有条件的可在气样入口与出口处加上约6 864Pa的压差，若在1min内压力不下降，说明不漏气。否则应对各连接部分分别检查，找出原因进行检修。,(3)检查干涉条纹是否清晰。把电池装入仪器，按下光源电门8，由目镜观察，旋转保护玻璃调整视度直到数字最清晰，再看干涉条纹是否清晰。如不清晰，可将光源灯泡盖打开，调整其位置来改善条纹清晰度。 (4)调零。测定前，首先在与待测定地点温度相近的地点，捏吸气橡皮球数次进行“换气”，以免因温差过大而出现零点漂移。其次，微数对零，按下微读数电门7，反时针转动微数读数盘，使其零位对准指示线。再次，基线对零。按光源电门8，观看目镜，转动主调螺旋卧2，使干涉条纹中最明显的一条黑线(常称黑基线)对准零位，最后盖好主调螺旋盖15。,(5)测定。将进气胶管伸入测点，捏吸气橡皮球5—6次，吸人待测气体。按下光源电门，由目镜读出黑基线在刻度板上所处的位置。如黑基线处于刻度板两个整数之间，如1％-2％，则顺时针方向转动微调螺旋3，同时观看黑基线退到较低的数值1％上，然后按下微读数电门，读出微读数盘上的读数为0.5。测定的甲烷浓度为1％+0.5％=1.5％，最后将微盘读数退回零位。 测定二氧化碳时，先用上述方法测定甲烷浓度，再取下二氧化碳吸收管，然后在同一测臣点再测定甲烷和二氧化碳的混合气体浓度。从混合气体浓度中减去甲烷浓度，再乘以系数0.955，即为测点的实际二氧化碳浓度。 光学甲烷检定器是根据甲烷折射率，并在温度为20℃和标准大气压下标定刻度值的，用它测定其他气体时，都要做相应的校正。其校正系数为：,