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1、2010年4月30日第一版,1,常规气象观测仪器、仪表的使用及校准,请思考一下 都有什么常规观测仪器 仪表,2,一、定义 风，是指空气的水平运动。风是一个矢量，测量风时，既要测量空气水平运动速度的大小，即风速，也要确定出空气水平运动的方向，即风向。 风随高度变化。 地面风，是指离地面10米高度处的风。,地面风的测量 1 概 述,3,(一 )风向 水平气流（风）的来向 八方位：北风、东北风、东风 十六方位：北风、北北东风、东北风. 度：规定以正北为起点，顺时针旋转一周为360度，正北为360度 静风：Calm,二、风向风速表示法,4,北风360度 南风180度 45度东北风,八方位与度数之间的关
2、系,5,（二）风速 单位时间里空气所经过的距离 单位：ms。 海面上有时用海里/小时（也称“节”）为单位，1ms1.94海里/小时。 蒲福风级,6,蒲福风级表,7,蒲福风级表,8,三、平均风及风的阵性,气象上测量的通常为平均风 用于天气气候学时，平均时段一般取10分钟。风向取真北。 用于航空目的时，平均时段一般取2分钟。风向取磁北。 以快速脉动为特征的风则称之为阵风。 如果平均风速大于8米/秒，通常还应确定该平均时段内的瞬时最大风速。,9,四、风的测量方法,分别测量风向风速 先测量风的两个分量，然后再合成得到风向、风速。 风向的测量，一般是采用风向标进行。 风速的测量方法 旋转式风速表 超声波
3、 风压 加热电阻丝 电磁波、激光等的多普勒效应,10,2 风向的测量,一、风向标 风向标是测量风向的最通用仪器。 风向标一般是由尾翼、指向杆、平衡锤及旋转主轴4部分组成。 风向标是一个首尾不对称平衡装置,在风的动压力作用下风向标取得一个指向气流来向的平衡位置而指示风向,11,各种类型的风向标,12,风向标各部分的功能,尾翼是用来感应风力的部件，在风力的作用下产生旋转力矩 平衡锤是用来保证风向标的重心正好处在旋转轴的轴心上 指向杆所指示的方向，即为风的来向 旋转主轴是风向标的转动中心，并通过它带动传感元件，把风向标指示的角度值转换为可以传输、处理和显示的量。,13,二、风向标的起动风速,由于风向
4、标存在轴承摩擦力矩等，因此在尾翼所受风压力矩大于风向标静摩擦力矩时，风向标才开始转动。 风向标的起动风速越小越好，一般的风向标的起动风速为0.5m/s，目前较好的风向标起动风速可小于0.3m/s。,14,三、风向的转换和指示,风向标转动时，垂直主轴带动表示风向角度的装置旋转，把信号传送到记录器或指示器。 风向信号的发生系统是转轴与角度的转换系统。 常用的有机械、电和光电三种方式。,15,3 风速的测量,旋转式风速表 风杯型 风车型 螺旋桨型 风杯 半球形 锥形 三个 四个,16,一、风杯感应原理,由于风杯凹面和凸面所受的风压力不相等，风杯受风压后，向着凹面的方向作逆时针方向旋转，并受到空气阻力
5、的作用。转动速度越快，空气阻力越大。由于在一定的风速下，风杯所受的扭力矩一定，因此风杯达到一定的速度后，空气阻尼力矩就与扭力矩平衡，转速不再增加。风杯旋转的速度与风速之间保持一定的关系。,17,二、风杯的起动风速,由于风杯转轴之间有摩擦，转换器也存在一定的阻力，因此风杯在转动过程中还受到摩擦力矩的影响。 只有风压扭力矩大于摩擦力矩时，风杯才能起动。 刚好使风杯开始起动的风速称为起动风速。 摩擦力矩的影响是随着风速增大而减小的,这样摩擦力矩在风速小时造成的相对误差较为严重。,18,EY型电传式风向向速仪 的使用及注意事项,EY型电传式风向向速仪,19,EY型电传式风向风速仪 测定风向,电传式测风
6、器测定风向的部分，由风标和风向指示表组成。风标随风转动，指示表上的指针也随之转动，指针即在该表的方位刻度盘上指出当时的风向。 风向指针的转动是加载在220伏电源上开始工作的，所以测定后要关闭电源开关。,20,测定风向的方法,1、将指示器上的电源开关电源开关打开 2、按下风向按钮 3、读数：注视指针的摆动情况，根据其指示次数最多或停留时间最长的位置，从方位刻度盘上读取风向，如果指针不停地在某一范围内来回摆动，则根据摆动范围的中间位置读取风向。 4、测定后关闭电源开关。 为了使测定的结果能代表当时风向的平均情况，观测的时间通常为一分钟。,风向按钮,电源开关,21,EY型电传式风向风速仪 测定风速,
7、电传式测风器测定风速的部分，由风杯和风速指示表组成。风杯在力的作用下旋转，指示表上的指针也随之转动，指针即在该表的风速刻度盘上指出当时的风速值。 刻度盘上有上下两排刻度，通常，上排为0-40米/秒，下排为0-12米/秒。当风速大于10米/秒时，应按上排刻度进行读数；不大于10米/秒时，则应按下排刻度进行读数。 风速指针的转动是根据电磁的原理完成的。,22,测定风速的方法,1、测定平均风速时，应先看一下风速指针在上排刻度上所指示的数值，如果当时指针指示的最大数值不大于10米/秒，则应按下风速按钮。注视指针摆动一分钟，根据指针摆动范围的中间位置，从下排刻度上读取平均风速值；如果当时指针指示的最大数
8、值大于10米/秒，则不能按下风速按钮，从上排刻度上读取平均风速值。 2、测定最大风速通常与测定平均风速同时进行。读数时，必须以风速持续指示两秒钟以上的最大风速值为准。,风速按钮,风速开关,23,EY型电传式风向风速仪,测量精度：风向5度、风速1MS 鉴定周期：2年 HFY-IA型风向风速仪 略,24,请思考一下,风向是指风的 向。 风向指示标由哪几个部分组成？ 试想：风杯的转动与风力发电有何关联？使用的是什么原理？,25,温度是表示物体冷热程度的物理量，气象上需要观测的温度参量包括：空气温度，土壤温度和水面温度。 接触式测温仪器：玻璃液体温度表、金属电阻温度表、热敏电阻温度表、热电偶温度表和石
9、英晶体温度表。 空气湿度是表示大气中水汽含量程度的物理量,温度、湿度的测量 1 概 述,26,普通温度表,（一）测温原理 利用液体的热胀冷缩效应制成，由玻璃球和毛细管、刻度尺和外套管等组成 。,一、玻璃液体温度表,27,（二）基本结构,1.普通温度表 水银温度表：水银作感应液 酒精温度表：酒精作感应液 根据水银（酒精）柱的高低，即可测定瞬时气温。 气温在36以下时因为已经接近水银的凝固点（38.9），改用酒精温度表观测气温。,普通温度表,28,2最高温度表,用于测量某一时段中最高温度，用水银作测温液 。,最高温度表的狭道结构,最高温度表测量时，应横放着，且球部要略低些。,29,哑铃状游标,3最
10、低温度表,最低温度表一般采用酒精作为测温液，最低温度表测量时，也应水平横放。,30,（一）温度观测的特点 1.温度的测量是动态的； 2.太阳辐射对于温度的测量影响较大； 3.热滞系数不同，所带来的热滞误差也不同； 4.自然大气状况的扰动；,二、 温度观测特点,31,（二）气温观测中的防辐射方法,1、采用防辐射设备 使用百叶箱 2、防辐射设备的设计要求 内部气温保持均匀，并与外部气温相等。 能遮蔽温度表，并屏蔽辐射和防止降水影响。,32,使用百叶箱的原因,使用同一构造的百叶箱观测得到的结果的所有差异是台站所在地点天气气候差异的反映。 由于百叶箱本身及其装置均具有一定的自动平均能力，因而其记录具有
11、一定的代表性。 百叶箱内观测结果与百叶箱外同高度的气象状况有密切的相关性。,33,三、 温度观测方法,(一）使用水银（酒精）温度表测定瞬时气温 读取示度值（简称读数） 视线应对准水银柱顶点，并垂直于刻度面，读取顶点所在位置的数值，先读小数，后读整数，精确到0.1。如果水银柱顶点的位置在零度刻度线以上，无论读取整数值和小数值，都应从零度起顺次向上读，读数值为正值；如果水银柱顶点的位置在零度刻度线以下，则应从零度起顺次向下读，读数值为负值。,34,在读数过程中，必须屏住呼吸，动作迅速，头部和照明灯不能接近温度表的球部，以免引起示度升高。读数后应立即复读，复读时要特别注意原读数值有无五度、十度或零上
12、零下颠倒的误差。 对示度值进行器差订正，求出瞬时气温值。 根据读取的示度值，从该仪器的检定证中查取器差订正值，然后将订正值和示度值相加，其代数和即为瞬时气温值。如果读取的不度值超过检定证上所列的最高（最低）值，则以检定证上最高（最低）值所相应的订正值进行订正。,35,（二）使用最高温度表测定日最高气温 读取示度值 其方法与水银温度表的读数方法相同。但是，如果水银柱顶点的顶点的位置在零度刻度线的右边，无论读取整数和小数值，都应从零度起顺次向右读，读数值为正值；如果水银柱顶点的位置在零度刻度线的左边，则应从零度起顺次向左读，读数值为负值。 读数后，即将最高温度表的示度值调整到相当于当时的气温值，以
13、便测定次日的最高气温。,36,调整的方法： 将温度表从钩架上取下，握住表的上半部，球部向下，手臂向外伸出约三十度，将表前后甩动，直到示度值等于或接近于当时的气温值为止。然后将表放回原处，先放球部，后放上部，勿使水银柱滑动。 调整过程中，必须使温度表的球部始终向下，并且不能用手触摸，特别注意勿与周围物体相撞。 对示度值进行器差订正，求出最高气温值。其方法与水银温度表示度值的订正方法相同。,37,（三）使用最低温度表测定日最低气温 读取酒精柱示度值 其方法与水银温度表的读数方法相同。但是，读数时，应以酒精柱顶端凹面的最低点为准。 根据游标右端顶点的位置，读取游标示度值。 读数后，即将游标调整到酒精
14、柱顶端，以便测定次日的最低气温。 调整方法：稍稍抬高温度表球部的一端，使游标移动到酒精柱顶端，然后轻轻放下，勿使游标滑动。 对示度值进行器差订正，求出最低气温值。其方法与水银温度表示度值的订正方法相同。,38,请思考一下,百叶箱的作用是什么？它的防辐射要求是什么？ 酒精温度表何时使用？,39,2 湿度测量方法分类,热力学方法 蒸发表面冷却降温的方法 。 吸湿法 吸湿性物质吸收水汽后产生机械或电特性变化。 凝结法 湿空气等压降温产生凝结。一种称为冷凝镜露点仪，另一种是氯化锂溶液加热凝结露点仪。,40,一、湿度测量仪器,热力学方法-干湿表 吸湿法-毛发湿度表、高分子湿敏电容、炭膜湿敏电阻、氯化锂湿
15、度片 凝结法-冷镜露点仪、氯化锂露点仪,41,（一）影响干湿表系数的因子,1、与湿球球部附近的气流速度有关 2、与湿球球部的直径和形状有关 3、与湿球表面是否结冰有关 4、与气压、气温以及湿度有很弱且复杂的关系 5、与湿球球部纱布的包扎和清洁情况有关,42,（二）测湿误差人为原因分析,1、湿球纱布包扎不当,2湿球表面的污染,3 湿球加水不当,4、融冰时机选择不当,5、观测时机不当,干球、湿球温度的典型变化,人为因素几乎都会造成湿球温度偏高,43,二、湿度测量的方法,（一）热力学方法 干湿表(psychrometer) 当气温低于10时，则应使用毛发温度表 固定式干湿表：由两支规格相同的水银温度
16、表组成。一支称为干球温度表，用它测定的温度称为干球温度（即瞬时气温）；另一支称为湿球温度表，用它测定的温度称为湿球温度，球部缠有纱布，纱布的一端引入下方的水杯中，借毛细作用而保持湿润。,44,由于湿球温度表球部纱布上的水分不断蒸发，消耗了球部及其周围空气的热量，因而湿球温度通常低于干球温度，其差值的大小主要取决于空气的湿度。根据干球温度值和湿球温度值，通过查算，即可求出湿度。使用固定式干湿表测定湿度的步骤： 察看湿球温度表球部纱布的湿润情况，确定纱布是否需要进行补充润湿 读取干球温度表和湿球温度表的示度值 对示度值进行器差订正，求出干球温度值和湿球温度值； 查算绝对湿度、相对湿度和露点温度。,
17、45,湿球温度表的使用,湿球温度表球部包扎纱布，纱布长约10厘米，下部浸入一个带盖的专用水杯内，杯口距湿球球部约3厘米，杯中盛蒸馏水。 为了使湿球温度表球部的纱布经常保持湿润和清洁，保证水份正常的蒸发，使用时应当注意以下事项。 (1)湿球纱布,固定式干湿表,46,湿球上包扎的纱布，在任何时间都应当保持洁白、柔软和湿润，一般每周换一次纱布，如遇沙暴、浮尘等天气使纱布沾上尘土，应当及时更换。 每次换纱布前，先将手洗干净，在观测前半小时进行完毕。 更换纱布时，要把湿球温度表从百叶箱内取下，取下旧纱布，用清水洗净球部。如果球部附有盐粒结晶，可用稀硫酸溶液解之；或用小刀刮干净，然后用清水洗净擦干。 包扎纱布时，最好将湿球温度表夹在厚书本里，球部露出书外810厘米，这样包扎方便，而且安全。 包扎时，先将白色脱脂纱布在蒸馏水中浸湿，使上端服帖无皱褶地包卷在球部上。纱布重叠部分不得超过球部面积1/4。 包好后将高出球部上部的纱布扎紧，再将球部下部的纱布折叠整齐，用细纱线紧靠着球部处轻轻扎拢。,
