大气探测学大气探测学南京信息工程大学南京信息工程大学大气物理学院大气物理学院1 第四章 气压的观测4.1 4.1 概述概述 4.2 4.2 水银气压表水银气压表 4.3 4.3 空盒气压表空盒气压表（（计计）） 4.4 4.4 沸点气压表沸点气压表 4.5 4.5 气压传感器气压传感器 4.1 4.1 概概 述述Ø什么是气压？什么是气压？指单位面积上向上延指单位面积上向上延伸到大气上界的垂直伸到大气上界的垂直空气柱的重量空气柱的重量mbmb ( (毫巴毫巴) )mmHgmmHg（汞柱高）（汞柱高）标准大气压标准大气压Pa=1Pa=1牛顿牛顿/ /平米平米hPa (hPa (百帕百帕)=)=mbmb常用的气压单位：百帕常用的气压单位：百帕( (hPahPa),),取小数一位取小数一位 4.1 4.1 概概 述述Ø测量气压的主要仪器：测量气压的主要仪器：ü 液体气压表液体气压表ü 空盒气压表和气压计空盒气压表和气压计ü 沸点气压表沸点气压表ü 膜盒式电容气压传感器膜盒式电容气压传感器ü 振筒式气压传感器振筒式气压传感器ü 压阻式气压传感器压阻式气压传感器 4.2 4.2 水银气压表水银气压表1.1.水银的特点：水银的特点：（（1 1）水银的密度比较大）水银的密度比较大（（2 2）水银蒸气压很小）水银蒸气压很小（（3 3）水银不沾湿玻璃）水银不沾湿玻璃（（4 4）水银的性能很稳定）水银的性能很稳定 4.2 4.2 水银气压表水银气压表2.2.测量原理：测量原理：利用作用在水银面上利用作用在水银面上的大气压力，与以之的大气压力，与以之相通、顶端封闭且抽相通、顶端封闭且抽成真空的玻璃管中的成真空的玻璃管中的水银柱对水银面产生水银柱对水银面产生的压力相平衡的原理的压力相平衡的原理来测定。
来测定 4.2 4.2 水银气压表水银气压表大气压力与水银气压表所处环境的温度、重力加速大气压力与水银气压表所处环境的温度、重力加速度及纬度有关，为了便于比较度及纬度有关，为了便于比较, ,国际上统一规定：国际上统一规定： 1 1、以温度、以温度0 0 C C为标准 2 2、、 g g以纬度为以纬度为4545 的海平面为标准的海平面为标准,9.80665m/s,9.80665m/s2 2 如果不在标准状态下如果不在标准状态下, ,则读得的水银柱高度则读得的水银柱高度必须订正到标准条件下必须订正到标准条件下 4.2 4.2 水银气压表水银气压表3.3.气象上常用的水银气压表：气象上常用的水银气压表：（（1 1）动槽式）动槽式 （福丁式（福丁式 FortinFortin））（（2 2）定槽式）定槽式 （寇乌式（寇乌式 KewKew）） Ø仪器构造仪器构造：：ü内管：内管：一根直径约一根直径约8mm8mm，长约，长约900mm900mm的玻璃管的玻璃管 ü外套管：外套管：用黄铜制成，用黄铜制成，保护与固定内管标尺和保护与固定内管标尺和游尺用来读整数和小数游尺用来读整数和小数。
ü水银槽：水银槽：分上下两部分，分上下两部分，中间有一玻璃圈，可见槽中间有一玻璃圈，可见槽内水银面内水银面 Ø主要特点：主要特点：有测定水银柱高度有测定水银柱高度的的固定固定““零点零点””，，故每次测定都需调故每次测定都需调整水银面的高低，整水银面的高低，使其符合固定零点使其符合固定零点的位置才能读取的位置才能读取水银柱高度水银柱高度 Ø测量范围测量范围：：ü一般为一般为810-1070hPa810-1070hPa或或600-800mmHg600-800mmHg；；ü能在空气温度为能在空气温度为 15-+45℃15-+45℃的条件下正常的条件下正常工作；工作；ü其测量误差不超过其测量误差不超过 0.4hPa0.4hPa或或 0.3mmHg0.3mmHg Ø观测读数观测读数：：① ① 观测附属温度表观测附属温度表( (简称简称““附温表附温表””) )，读数精确，读数精确到到0.1℃0.1℃ ② ② 调整水银槽内水银面，调整水银槽内水银面，使之与象牙针尖恰恰相接使之与象牙针尖恰恰相接 ③ ③ 调整游尺与读数调整游尺与读数 ④ ④ 读数复验后，降下水读数复验后，降下水银面。
银面 Ø仪器结构：仪器结构：与动槽式区别在水银槽部槽与动槽式区别在水银槽部槽部用铸铁或刚制成，内盛定量部用铸铁或刚制成，内盛定量水银槽部分为槽顶、槽壁、水银槽部分为槽顶、槽壁、槽底三部分槽底三部分ü槽顶槽顶上有一气孔螺丝，空气上有一气孔螺丝，空气通过此螺丝的空隙与槽内水银通过此螺丝的空隙与槽内水银面接触ü槽壁槽壁中间有一块具有若干小中间有一块具有若干小洞的隔板洞的隔板 Ø主要特点：主要特点：槽部没有调整水银面的装置，即槽部没有调整水银面的装置，即没有没有固定零点固定零点，而采用了补偿标尺刻度的，而采用了补偿标尺刻度的方法，以解决零点位置的变动，它要方法，以解决零点位置的变动，它要求内管截面与槽部截面成不变的比例求内管截面与槽部截面成不变的比例关系 Ø补偿标尺：补偿标尺：由于槽部水银面不能像动槽式那样进行调由于槽部水银面不能像动槽式那样进行调整，随着气压的变化，水银柱高度的变化整，随着气压的变化，水银柱高度的变化也造成槽内水银面高度的变化，而标尺是也造成槽内水银面高度的变化，而标尺是固定刻在铜管上的，不能随水银面活动，固定刻在铜管上的，不能随水银面活动，因此就需要把这种由于基点变化而影响示因此就需要把这种由于基点变化而影响示度的量考虑进标尺的刻度大小上去，这样度的量考虑进标尺的刻度大小上去，这样的标尺就称为补偿标尺。
的标尺就称为补偿标尺 Ø补偿标尺的测量原理：补偿标尺的测量原理：假设：假设： a a----内管横截面内管横截面 ＡＡ----槽体与内管横截面积差槽体与内管横截面积差当气压降低时，设水银柱下降当气压降低时，设水银柱下降了了ｘｘmmmm，但这并不表示真正的，但这并不表示真正的气压变化值，因为同时槽部水气压变化值，因为同时槽部水银面也上升了银面也上升了ｙｙmmmm，因此，因此, ,实实际气压下降为（际气压下降为（ｘｘ＋＋ｙｙ））mmmm Ø利用内管和槽部横截面积的比例关利用内管和槽部横截面积的比例关系，可计算如下：系，可计算如下：所以气压下降：所以气压下降：若取若取 mm mm ，则水银柱的下降量，则水银柱的下降量为：为： 定槽式水银气压表表身刻度要比动槽定槽式水银气压表表身刻度要比动槽式短一些，在我国式短一些，在我国1mmHg1mmHg的实际长度只的实际长度只有有0.98mm0.98mm我国常用的定槽式水银气压表的内我国常用的定槽式水银气压表的内管与槽部截面积之比为：管与槽部截面积之比为：1/50.1/50. Ø观测读数：观测读数：①①观测附温表观测附温表。
②②用手指轻击表身用手指轻击表身( (轻击部轻击部位以刻度标尺下部附温位以刻度标尺下部附温表上部之间为宜表上部之间为宜) ) ③③调整游尺与水银柱顶相调整游尺与水银柱顶相切④④读数记录读数记录 4.2 4.2 水银气压表水银气压表Ø安装条件：安装条件：ü气压表应安装在温度少变、光气压表应安装在温度少变、光线充足、既通风又无太大空气流线充足、既通风又无太大空气流动的气压室内动的气压室内ü应牢固、垂直地悬挂在墙壁、应牢固、垂直地悬挂在墙壁、水泥柱或坚固的木柱上，切勿安水泥柱或坚固的木柱上，切勿安装在热源装在热源( (暖气管、火炉暖气管、火炉) )和门窗、和门窗、空调器旁边，以及阳光直接照射空调器旁边，以及阳光直接照射的地方ü气压室内不得堆放杂物气压室内不得堆放杂物 Ø仪器安装仪器安装：：ü将挂板牢固地固定在准备悬挂气压表的地方将挂板牢固地固定在准备悬挂气压表的地方ü小心地从木盒小心地从木盒( (皮套皮套) )中取出气压表，槽部向上，中取出气压表，槽部向上，稍稍拧紧槽底调整螺旋约稍稍拧紧槽底调整螺旋约1—21—2圈，慢慢地将气压圈，慢慢地将气压表倒转过来，使表直立，槽部在下表倒转过来，使表直立，槽部在下。
ü先将槽的下端插入挂板的固定环里，再把表顶先将槽的下端插入挂板的固定环里，再把表顶悬环套入挂钩中，使气压表自然下垂后，慢慢旋悬环套入挂钩中，使气压表自然下垂后，慢慢旋紧固定环上的三个螺丝，将气压表固定紧固定环上的三个螺丝，将气压表固定ü旋转槽底调整螺旋，使槽内水银面下降到象牙旋转槽底调整螺旋，使槽内水银面下降到象牙针尖稍下的位置为止针尖稍下的位置为止安装后要稳定安装后要稳定4 4个小时，方能观测使用个小时，方能观测使用 Ø仪器安装仪器安装：：ü与动槽式不同点是当气压表倒转与动槽式不同点是当气压表倒转挂好后，要拧松槽上的气孔螺丝，挂好后，要拧松槽上的气孔螺丝，表身处于自然垂直状态，槽部不表身处于自然垂直状态，槽部不需固定 4.2 4.2 水银气压表水银气压表Ø仪器的移运仪器的移运：：ü先旋动槽底调整螺旋，使内管中水银柱恰达外套管窗先旋动槽底调整螺旋，使内管中水银柱恰达外套管窗孔的顶部为止，切勿旋转过度；孔的顶部为止，切勿旋转过度；ü然后松开固定环的螺丝，将表从挂钩上取下，两手分然后松开固定环的螺丝，将表从挂钩上取下，两手分持表身的上部和下部，徐徐倾斜持表身的上部和下部，徐徐倾斜45°45°左右，就可以听到左右，就可以听到水银与管顶的轻击声音；水银与管顶的轻击声音；ü继续缓慢地倒转气压表，使之完全倒立，槽部在上。
继续缓慢地倒转气压表，使之完全倒立，槽部在上将气压表装入特制的木盒将气压表装入特制的木盒( (皮套皮套) )内，旋松调整螺旋内，旋松调整螺旋1—21—2圈ü在运输过程中，始终要按木盒在运输过程中，始终要按木盒( (皮套皮套) )箭头所示的方向，箭头所示的方向，使气压表槽部在上进行移运，并防止震动使气压表槽部在上进行移运，并防止震动 4.2 4.2 水银气压表水银气压表Ø仪器的维护仪器的维护：：① ① 应经常保持气压表的清洁应经常保持气压表的清洁② ② 动槽式水银气压表槽内水银面产生动槽式水银气压表槽内水银面产生氧化物时，应及时清除；并防止漏失水氧化物时，应及时清除；并防止漏失水银③ ③ 气压表必须垂直悬挂，应定期检查气压表必须垂直悬挂，应定期检查校正④ ④ 气压表水银柱凸面突然变平并不再气压表水银柱凸面突然变平并不再恢复，或其示值显著不正常时，应及时恢复，或其示值显著不正常时，应及时更换 Ø动槽式：动槽式：制作较容易，因有固定零点，观测制作较容易，因有固定零点，观测手续比较麻烦，使用时间较长后，手续比较麻烦，使用时间较长后，水银面有氧化物，调零点就不容易水银面有氧化物，调零点就不容易准确，常造成观测上的误差准确，常造成观测上的误差。
Ø定槽式：定槽式：在制造上要求较严格，但使用上，在制造上要求较严格，但使用上，较为方便而精确较为方便而精确 4.2 4.2 水银气压表水银气压表4.4.水银气压表的本站气压订正：水银气压表的本站气压订正：水银气压表读数须顺序经过水银气压表读数须顺序经过仪器差、仪器差、温度差、重力差温度差、重力差三步订正才是本站气三步订正才是本站气压 为使水银柱的高度能表示大气压力，必为使水银柱的高度能表示大气压力，必须将其订正到标准状态下：须将其订正到标准状态下：4.2 4.2 水银气压表水银气压表因此，因此，•先将气压表的读数值经过仪器误差的订正先将气压表的读数值经过仪器误差的订正; ;•然后再进行气压表读数的温度订正和重力然后再进行气压表读数的温度订正和重力订正（纬度重力订正和高度重力订正）订正（纬度重力订正和高度重力订正）28 4.2 4.2 水银气压表水银气压表 产生的仪器差主要原因：产生的仪器差主要原因： ⑴ ⑴真空不良的影响真空不良的影响 ⑵ ⑵毛细压缩误差毛细压缩误差 ⑶ ⑶温度的不确定度温度的不确定度 ⑷ ⑷水银蒸气压的影响水银蒸气压的影响 ⑸ ⑸标尺误差标尺误差 ⑹ ⑹由于安装条件不妥引起的误差由于安装条件不妥引起的误差 ⑺ ⑺其它误差其它误差 以上误差是作为仪器差综合表现出来的，以上误差是作为仪器差综合表现出来的，一般不进行逐项的检定，只是在与标准一般不进行逐项的检定，只是在与标准气压表进行比较检定后，得出综合订正气压表进行比较检定后，得出综合订正值表供观测时使用。
值表供观测时使用4.2 4.2 水银气压表水银气压表因此，制成的气压表必须进行标定（检因此，制成的气压表必须进行标定（检定），给出仪器在各个刻度上的订正值定），给出仪器在各个刻度上的订正值30 例：某水银气压表检定证上气压读例：某水银气压表检定证上气压读数从数从810.00—1100.00 810.00—1100.00 hPahPa，，仪器的仪器的误差订正为误差订正为-0.2 -0.2 hPahPa某次观测气观测气压读数压读数988.6hPa,988.6hPa,经仪器误差订正后的气压为：经仪器误差订正后的气压为：988.6 hPa+(-0.2 988.6 hPa+(-0.2 hPahPa)=988.4 )=988.4 hPahPa4.2 4.2 水银气压表水银气压表31 4.2 4.2 水银气压表水银气压表这种纯系温度的变化而引起的气压读数这种纯系温度的变化而引起的气压读数的改变值，称为水银气压表的温度差的改变值，称为水银气压表的温度差Ø为什么要进行温度差订正？为什么要进行温度差订正？温度温度发生变化发生变化水银密度水银密度随之改变随之改变黄铜标尺黄铜标尺胀缩胀缩水银柱水银柱高度改变高度改变热胀系数热胀系数不同引起不同引起示度变化示度变化 4.2 4.2 水银气压表水银气压表Ø怎样进行温度差订正？怎样进行温度差订正？水银柱收缩比黄铜标尺多水银柱收缩比黄铜标尺多使水银柱降至使水银柱降至p p0 0处处而黄铜标尺却只降至而黄铜标尺却只降至p pt t处处假定：气压不变，温度从假定：气压不变，温度从t t℃℃降到降到0℃0℃水银线胀系数：水银线胀系数：黄铜线胀系数：黄铜线胀系数：（（p0和和pt 为标准状态下的长度，也表示为标准状态下的长度，也表示经仪器差订正后的水银气压表的读数）经仪器差订正后的水银气压表的读数） 4.2 4.2 水银气压表水银气压表由于黄铜标尺比水银柱在标准状态下的由于黄铜标尺比水银柱在标准状态下的长度高了长度高了C Ct t ，故温度差订正值应为：，故温度差订正值应为：由于在由于在t t℃℃时水银柱与黄铜标尺长度相时水银柱与黄铜标尺长度相等，均为等，均为L L ，故：，故： 4.2 4.2 水银气压表水银气压表将值代入得：将值代入得：式中式中ｔｔ为附温表所示温度。
为附温表所示温度 4.2 4.2 水银气压表水银气压表Ø物理意义：物理意义：附温附温＞＞ 0℃0℃时，时，水银柱膨胀较铜尺大，依水银水银柱膨胀较铜尺大，依水银柱高度来测气压时会比实际偏高，柱高度来测气压时会比实际偏高，C Ct t＜＜0 0；；附温附温＜＜ 0℃0℃时，时，水银收缩得较铜尺为多，依水银收缩得较铜尺为多，依水银柱高度读出的气压值就偏低，水银柱高度读出的气压值就偏低，C Ct t＞＞0 0；； 4.2 4.2 水银气压表水银气压表Ø为什么要进行重力差订正？为什么要进行重力差订正？在不同纬度、不同拔海高度的测站上，在不同纬度、不同拔海高度的测站上，即使气压一样，水银密度也相同（经温即使气压一样，水银密度也相同（经温度差订正后）度差订正后）, ,但因重力加速度不同，但因重力加速度不同，而使水银柱高度也不同而使水银柱高度也不同这种因重力不同，造成水银柱高度与标准重力这种因重力不同，造成水银柱高度与标准重力情况下的水银柱高度的差值，称为重力差情况下的水银柱高度的差值，称为重力差 为此，凡是纬度不在为此，凡是纬度不在45°45°、海拔高度、海拔高度不为不为0m0m的测站，均需在仪器差、温度的测站，均需在仪器差、温度差订正后进行重力差订正：差订正后进行重力差订正：4.2 4.2 水银气压表水银气压表38 4.2 4.2 水银气压表水银气压表重力差订正重力差订正纬度重力差纬度重力差订正订正高度重力差高度重力差订正订正 4.2 4.2 水银气压表水银气压表Ø纬度纬度重力差订正重力差订正世界气象组织推荐的水银气压表世界气象组织推荐的水银气压表重力订正公式：重力订正公式： 陆地台站：陆地台站： 式中式中h h为测站的为测站的海拔高度；海拔高度；h h 为以测站为为以测站为中心，半径中心，半径为为150km150km范围内的平均海拔高度。
范围内的平均海拔高度式中式中D D为测站正下方的水深；为测站正下方的水深；D D 为以测站为中心，半径为以测站为中心，半径150km150km范围内范围内的平均水深的平均水深4.2 4.2 水银气压表水银气压表水面站：水面站： Ø高度高度重力差订正：重力差订正：41 4.2 4.2 水银气压表水银气压表海岸附近测站：海岸附近测站：式中式中 为为150km范围内，陆地面积所占的比例范围内，陆地面积所占的比例 4.2 4.2 水银气压表水银气压表Ø注意事项：注意事项：计算时一律取两位小数，最后本站气计算时一律取两位小数，最后本站气压只要精确到一位小数（百帕）压只要精确到一位小数（百帕）水银气压表的读数要依次经过水银气压表的读数要依次经过仪器差、仪器差、温度差、纬度重力差、高度重力差温度差、纬度重力差、高度重力差订订正后，就可获得本站气压值正后，就可获得本站气压值 4.2 4.2 水银气压表水银气压表为了比较各地气压的高低，便于分析气压场，为了比较各地气压的高低，便于分析气压场，必须把各地的本站气压统一订正到海平面上，必须把各地的本站气压统一订正到海平面上，这种订正称为海平面气压订正。
这种订正称为海平面气压订正5.5.海平面气压订正：海平面气压订正：我国以黄海海面平均高度为海平面基准点我国以黄海海面平均高度为海平面基准点 4.2 4.2 水银气压表水银气压表设设A A点为某站，其本站点为某站，其本站气压为气压为P Ph h，海拔高度，海拔高度为为h h，将它的本站气压，将它的本站气压订正到海平面上，就订正到海平面上，就是把是把A A点所在平面至海点所在平面至海平面（图中平面（图中B B所在平面）所在平面）这段空气柱的压力加这段空气柱的压力加到到P Ph h上 4.2 4.2 水银气压表水银气压表根据压高公式可得：根据压高公式可得：设设P0为海平面气压，为海平面气压，Ph为本站气压，为本站气压，高度差高度差C：： 4.2 4.2 水银气压表水银气压表则：则： 写成指数式：写成指数式： 因（因（1010m m-1-1）数值很小，为制表方便，扩大）数值很小，为制表方便，扩大10001000倍：倍： 则：则： 47 4.2 4.2 水银气压表水银气压表P Ph h是已知的，是已知的，M M取决于海拔高度取决于海拔高度h h与气柱与气柱的平均温度的平均温度t tm m 。
48 4.2 4.2 水银气压表水银气压表49 4.2 4.2 水银气压表水银气压表计算步骤：计算步骤：50 例例1 1：已知：已知P Ph h=730.05mmHg=730.05mmHg，，t t0 0=7.4℃=7.4℃ ，， t th h=-3.2℃=-3.2℃，，h=255mh=255m，，求求P P0 0,C,C？？ 解：解：51 例例2 2：已知：已知P Ph h=735.0mmHg,h=200m,t=735.0mmHg,h=200m,th h=10.0℃,=10.0℃, =0.6 =0.6 ℃/100,℃/100,求求P P0 0,C,C？？ 解：解：52 水银气压表读数订正总结：水银气压表读数订正总结：从气压读数订正到海平面气压从气压读数订正到海平面气压1 1、仪器差订正、仪器差订正2 2、温度、温度差差订正订正3 3、纬度、高度重力订正（本站气压）、纬度、高度重力订正（本站气压）4 4、海平面气压、海平面气压4.2 4.2 水银气压表水银气压表53 4.3 4.3 空盒气压表空盒气压表（（计计））用金属弹性膜盒作为感应元件，用金属弹性膜盒作为感应元件，利用利用空盒的弹力与大气压力相空盒的弹力与大气压力相平衡的原理平衡的原理来测量气压。
当大来测量气压当大气压力发生变化时，空盒随之气压力发生变化时，空盒随之产生形变，把这种形变进行一产生形变，把这种形变进行一定程度的放大就可以用来指示定程度的放大就可以用来指示气压的变化气压的变化 Ø原理：原理： 4.3 4.3 空盒气压表空盒气压表（（计计））Ø空盒的结构：空盒的结构：ü空盒盒壁由弹性金属膜构成空盒盒壁由弹性金属膜构成ü为了增加灵敏度，常常使用空盒组，为了增加灵敏度，常常使用空盒组，它可以由若干单独的空盒串接而成，它可以由若干单独的空盒串接而成，也可以中部连通为一整体也可以中部连通为一整体空盒一般是利用德银、铜片或其它合空盒一般是利用德银、铜片或其它合金制成，空盒被压成波纹形，是为了金制成，空盒被压成波纹形，是为了增加空盒被压时变形的柔韧性和测压增加空盒被压时变形的柔韧性和测压的灵敏度的灵敏度 4.3 4.3 空盒气压表空盒气压表（（计计））Ø空盒的特性：空盒的特性：（（2 2）空盒的弹性后效）空盒的弹性后效当外界气压消失后，空盒不能完全恢当外界气压消失后，空盒不能完全恢复到它原来的形状复到它原来的形状1 1）空盒弹性的温度效应）空盒弹性的温度效应温度增加时弹力就减弱，若大气压力温度增加时弹力就减弱，若大气压力维持不变，在升温时空盒的厚度将变维持不变，在升温时空盒的厚度将变薄，因此需要采取措施加以补偿。
薄，因此需要采取措施加以补偿 4.3 4.3 空盒气压表空盒气压表（（计计））（（1 1）空盒弹性的温度效应）空盒弹性的温度效应a a、双金属片补偿法：、双金属片补偿法：双金属片被安装在空双金属片被安装在空盒底部设温度升高盒底部设温度升高影响使厚度减小，使影响使厚度减小，使自由端下降了自由端下降了k k ；；但双金属片的变形作但双金属片的变形作用使空盒基底提高了用使空盒基底提高了ΔSΔS 4.3 4.3 空盒气压表空盒气压表（（计计））b b、残余气体补偿法：、残余气体补偿法：在空盒内残留一定的气在空盒内残留一定的气体，当温度升高时，盒体，当温度升高时，盒内气体的张力增大，使内气体的张力增大，使空盒向外扩张，以抵消空盒向外扩张，以抵消因弹力减弱而引起的空因弹力减弱而引起的空盒压缩 4.3 4.3 空盒气压表空盒气压表（（计计））a.a.当气压变化停止后空当气压变化停止后空盒的形变并不停止盒的形变并不停止例如气压由例如气压由1000hPa1000hPa降至降至100 100 hPahPa时，空盒位移由时，空盒位移由O O点移至点移至P P点，如果气压点，如果气压维持在维持在100 100 hPahPa不变，空不变，空盒的形变并不停止，而盒的形变并不停止，而是继续缓慢地由是继续缓慢地由P P移向移向P P 。
2 2）空盒的弹性后效）空盒的弹性后效 4.3 4.3 空盒气压表空盒气压表（（计计））b.b.空盒的升压曲线和降空盒的升压曲线和降压曲线不一致压曲线不一致当气压由当气压由1000hPa1000hPa降至降至100 100 hPahPa时，检定线为时，检定线为oapoap；然后再由；然后再由100 100 hPahPa回升到回升到1000hPa1000hPa时，检时，检定线为定线为pbopbo两条检定两条检定线构成一个封闭曲线，线构成一个封闭曲线，称滞差环称滞差环 4.3 4.3 空盒气压表空盒气压表（（计计））Ø空盒气压表：空盒气压表：感应元件是一组具有弹性的、抽感应元件是一组具有弹性的、抽成真空的（或残留少量空气）空成真空的（或残留少量空气）空盒组成的将空盒底部固定，顶盒组成的将空盒底部固定，顶部可自由移动，用以操作指示读部可自由移动，用以操作指示读数的机械系统数的机械系统包括：感应部分、传动放大部分、包括：感应部分、传动放大部分、显示部分显示部分ü感应部分：感应部分：是一组圆形密是一组圆形密闭的金属弹性空盒，空盒组闭的金属弹性空盒，空盒组一端固定在金属板上，另一一端固定在金属板上，另一端与传递放大部分联接。
端与传递放大部分联接 4.3 4.3 空盒气压表空盒气压表（（计计））ü传递放大部分：传递放大部分：由连接杆、中间轴、拉杆、链条、由连接杆、中间轴、拉杆、链条、滚子、指针和一套杠杆传动装置滚子、指针和一套杠杆传动装置组成了一个两次放大系统组成了一个两次放大系统1 1））第一次放大第一次放大由调节器和拉杆由调节器和拉杆来完成，如果调节器与连接杆的来完成，如果调节器与连接杆的接点至中间轴的距离为接点至中间轴的距离为OAOA，拉杆，拉杆与链条的接点至中间轴的距离为与链条的接点至中间轴的距离为OBOB，则第一次放大倍数，则第一次放大倍数K K1 1=OB=OB/ /OAOA 4.3 4.3 空盒气压表空盒气压表（（计计））（（2 2））第二次放大第二次放大由滚子和由滚子和指针组成，如果滚子半径为指针组成，如果滚子半径为O O1 1C C，指针尖到指针轴的长，指针尖到指针轴的长度为度为O O1 1D D，则第二次放大倍，则第二次放大倍数为数为K K2 2= O= O1 1D D/ /O O1 1C C两次放大的总放大倍数为两次放大的总放大倍数为K= K= K K1 1K K2 2通过这样两次放大后，空盒的通过这样两次放大后，空盒的很小形变就可由指针的明显偏很小形变就可由指针的明显偏转指示出来。
转指示出来 4.3 4.3 空盒气压表空盒气压表（（计计））ü读数部分：读数部分：由指针、刻度盘和由指针、刻度盘和附温表组成附温表组成空盒气压表应水平放置，观测时空盒气压表应水平放置，观测时先读附温，准确到先读附温，准确到0.1℃0.1℃；然后轻；然后轻敲盒面（克服机械磨擦），待指敲盒面（克服机械磨擦），待指针静止后再读数，读数时视线应针静止后再读数，读数时视线应垂直于刻度盘垂直于刻度盘 4.3 4.3 空盒气压表空盒气压表（（计计））缺点：缺点：空盒测压不如水银气压表精确，空盒测压不如水银气压表精确，因此一般台站上，只作为参考仪器因此一般台站上，只作为参考仪器优点：优点：由于它便于携带、使用方便、维由于它便于携带、使用方便、维护容易，适用于野外考察或测压准确度护容易，适用于野外考察或测压准确度要求不太高的观测用要求不太高的观测用 4.3 4.3 空盒气压表空盒气压表（（计计））Ø空盒气压计：空盒气压计：气压计是自动、连续记录气压气压计是自动、连续记录气压变化的仪器，其准确度较差，变化的仪器，其准确度较差，因此气压计的记录必须与水银因此气压计的记录必须与水银气压表测得的本站气压值进行气压表测得的本站气压值进行比较订正，方可使用。
比较订正，方可使用ü结构：结构：由感应部分（金属弹由感应部分（金属弹性膜盒组）、传递放大部分性膜盒组）、传递放大部分（两组杠杆）和自记部分（自（两组杠杆）和自记部分（自记钟、笔、纸）组成记钟、笔、纸）组成 4.3 4.3 空盒气压表空盒气压表（（计计））ü安装：安装：气压计应固定地气压计应固定地安置在水银气压表附近，安置在水银气压表附近，仪器底座要水平，距地高仪器底座要水平，距地高度以方便观测为宜度以方便观测为宜ü测量范围：测量范围：是是870870～～1050hPa,1050hPa,要求的空气温度是要求的空气温度是-10-10～～+40℃+40℃，测量误差不超过，测量误差不超过±1hPa±1hPa 4.4 4.4 沸点气压表沸点气压表利用液体的沸点温度随气压的变化而利用液体的沸点温度随气压的变化而变化的关系来测量气压的变化的关系来测量气压的优点：优点：将气压测量转化为较易实施的温度测量将气压测量转化为较易实施的温度测量 在低气压测量时，比空盒气压表的精度在低气压测量时，比空盒气压表的精度高，适合于高空气压的测量高，适合于高空气压的测量 Ø原理：原理：将一个装有纯净液体的容器与待测空气相通，将一个装有纯净液体的容器与待测空气相通，将溶液加热到沸点，溶液表面的饱和蒸汽压将将溶液加热到沸点，溶液表面的饱和蒸汽压将达到大气压力的数值，测定它的沸点温度就可达到大气压力的数值，测定它的沸点温度就可换算出大气压力。
换算出大气压力大气压力与液体沸点大气压力与液体沸点温度的关系：温度的关系：沸点压力瓶沸点压力瓶lnPlnP=C-L/RT=C-L/RTC—C—常数常数L—L—蒸发潜热蒸发潜热R—R—比气体常数比气体常数 4.5 4.5 气压传感器气压传感器Ø电测气压传感器：电测气压传感器：是将大气压力的变化转换成电信是将大气压力的变化转换成电信号的变化，再经过电子测量电路号的变化，再经过电子测量电路对信号进行测量和处理而获得气对信号进行测量和处理而获得气压值 4.5 4.5 气压传感器气压传感器Ø常用的气压传感器类型：常用的气压传感器类型： （（1 1）膜盒式电容气压传感器）膜盒式电容气压传感器 （（2 2）振筒式气压传感器）振筒式气压传感器 （（3 3）压阻式气压传感器）压阻式气压传感器自动站中所使用的气压传感器测自动站中所使用的气压传感器测量出来的是本站气压量出来的是本站气压 原理：原理：感应元件为真空膜盒当大气感应元件为真空膜盒当大气压力产生变化时，使真空膜盒（包括压力产生变化时，使真空膜盒（包括金属膜盒和单晶硅膜盒）的弹性膜片金属膜盒和单晶硅膜盒）的弹性膜片产生形变而引起其电容量的改变，通产生形变而引起其电容量的改变，通过测量电容量来测量气压。
过测量电容量来测量气压 安装：安装：装在采集箱内，高度与台站水装在采集箱内，高度与台站水银气压表的感应部位高度一致，如无银气压表的感应部位高度一致，如无法一致，则重新测定海拔高度法一致，则重新测定海拔高度优点：优点：测量范围宽、滞差小、重复性测量范围宽、滞差小、重复性好、无自热效应等好、无自热效应等 原理：原理：利用弹性金属利用弹性金属圆筒在外力作用下发圆筒在外力作用下发生振动，当筒壁两边生振动，当筒壁两边存在压力差时，其振存在压力差时，其振动频率随压力差而变动频率随压力差而变化因为筒的谐振频化因为筒的谐振频率与压力之间有唯一率与压力之间有唯一的关系，所以测出频的关系，所以测出频率就可计算出气压率就可计算出气压 安装：安装：同膜盒式电容气压传感器同膜盒式电容气压传感器优点：优点：稳定性高，分辨率高，精度高，稳定性高，分辨率高，精度高，滞差小，重复性好滞差小，重复性好缺点：缺点：工艺复杂，成本偏高，各传感工艺复杂，成本偏高，各传感器之间的互换性差器之间的互换性差 Ø利用气压作用在敏感元件所覆盖利用气压作用在敏感元件所覆盖的抽成真空的小盒上，通过小盒的抽成真空的小盒上，通过小盒使电阻受到压缩或拉伸应力的作使电阻受到压缩或拉伸应力的作用，由压电效应知道电阻值的变用，由压电效应知道电阻值的变化与气压的变化成正比，通过测化与气压的变化成正比，通过测量电阻值来测量气压。
量电阻值来测量气压 4.5 4.5 气压传感器气压传感器1 1、校准值漂移、校准值漂移 2 2、温度的影响、温度的影响3 3、电磁干扰的影响、电磁干扰的影响4 4、运行方式的影响、运行方式的影响Ø气压传感器的误差：气压传感器的误差：是电测气压传是电测气压传感器的主要误感器的主要误差源之一新差源之一新仪器漂移较大仪器漂移较大 4.5 4.5 气压传感器气压传感器1 1、校准值漂移、校准值漂移 2 2、温度的影响、温度的影响3 3、电磁干扰的影响、电磁干扰的影响4 4、运行方式的影响、运行方式的影响Ø气压传感器的误差：气压传感器的误差：电测气压传感器电测气压传感器保持温度不变，保持温度不变，就可以保持校准就可以保持校准值不变如果没值不变如果没有温度控制，会有温度控制，会产生较大误差产生较大误差 4.5 4.5 气压传感器气压传感器1 1、校准值漂移、校准值漂移 2 2、温度的影响、温度的影响3 3、电磁干扰的影响、电磁干扰的影响4 4、运行方式的影响、运行方式的影响Ø气压传感器的误差：气压传感器的误差：气压传感器是一种灵气压传感器是一种灵敏的测量器件，因此敏的测量器件，因此它应该屏蔽并远离强它应该屏蔽并远离强电磁场，如变压器、电磁场，如变压器、计算机、雷达等设备。
计算机、雷达等设备电磁干扰不会经常引电磁干扰不会经常引起麻烦，但会引起噪起麻烦，但会引起噪声增加，使准确性降声增加，使准确性降低 4.5 4.5 气压传感器气压传感器1 1、校准值漂移、校准值漂移 2 2、温度的影响、温度的影响3 3、电磁干扰的影响、电磁干扰的影响4 4、运行方式的影响、运行方式的影响Ø气压传感器的误差：气压传感器的误差：如果校准时使用如果校准时使用的操作方法与业的操作方法与业务使用时的操作务使用时的操作方法不同，也可方法不同，也可能会引起气压传能会引起气压传感器校准结果的感器校准结果的明显变化明显变化 复习思考题复习思考题1 1．什么是气压？常用的测压方法有哪些？．什么是气压？常用的测压方法有哪些？2 2．动槽式和定槽式水银气压表的构造及工作原理．动槽式和定槽式水银气压表的构造及工作原理3 3．水银气压表为什么要进行读数订正？试说明各项．水银气压表为什么要进行读数订正？试说明各项订正的物理意义订正的物理意义 4 4．金属空盒有哪些特性？为什么弹性空盒可以作为．金属空盒有哪些特性？为什么弹性空盒可以作为测压仪器的感应器？测压仪器的感应器？ 5 5．试述空盒气压表和气压计的构造原理，造成他们．试述空盒气压表和气压计的构造原理，造成他们测量误差的主要原因是什么？测量误差的主要原因是什么？6 6．为什么要进行海平面气压订正？其订正值的准确．为什么要进行海平面气压订正？其订正值的准确度与什么因素有关？为什么？度与什么因素有关？为什么？7.7.气压传感器的工作原理。
气压传感器的工作原理 82 。