《大气温度是表示空气冷热程度的物理量.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大气温度是表示空气冷热程度的物理量.docx（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、大气温度是表示空气冷热程度的物理量，是大气主要状态、气象要素中主要要素之一。例如大气中发生的热力过程和水汽凝结现象都与大气温度有密切关系。在日常生活实践中，许多物理现象和化学过程无不与温度有密切关系。因此，对温度的测量，有十分重要的意义。为此，我国古代有人将四时寒暖归结为“春气暖者，秋气清者，夏气温者，冬气寒者”即春暖、夏温、秋爽、冬寒四时流转之说。到十七世纪，我国就出现了“验冷热器 ，即简易温度表。反映季节与农事话动的二十四节气，也是以温度与物象结合得来的。如“九九歌”。“一一九二九不出手。三九四九冰上走，五九六九沿河看柳，七九河开。八九雁来，九九加一九，耕牛遍地走”。就是从人的冷暖感觉，江
2、河的冰冻，柳树的发青 鸿雁的北飞，来定季节交替、寒暑循环，其目的就是按气温定农时。还有“天雨初晴，北风寒彻，是夜必霜 等寒暖谚语。在世界上最早(1592年)出现的气象仪器为水银温度表。1817年有人根据气温观测的资料，绘铜了第一张世界气温分布图等等，这也说明气温观测，为全世界所重视近代每天的天气预报，也以气温、雨、风为主要对象。人们十分关心天气预报，并按预报来安排衣食住行开展生产、科研活动。特别是农业墒情与预防灾害如防火(森林火险级别)、防冻(霜冻)均以温度为依据。一一、气温测量术语1气温：暴露于空气中但又处于不受太阳直接辐射地方的空气温度。2开氏温标(绝对温标)：以把纯水的三相点作为基本固定
3、点并定其温度为27316 K的方式所定义的热力学温度标尺。3近似绝对温标：在气象实践中，使零度与绝对温标零度稍有差异而等于一273的温标。4兰金温标：由开氏温标导出的一种温标+TR=i8 TK。5摄氏温标：在标准大气压力下，把纯水的球点定为0 和沸点定为100 之问划分100等分，每等分定为1的温标。与开氏温标的关系为t =TK一27315。6华氏温标 在标准大气压力下，把纯水的球点定为32下和沸点定为212下之间划分为160等分，每等分定为l下的温标。与摄氏温标美系为tF=18 +32。 二、气温测量仪器分类依分类的依据不同有按原理分、用途分、测温质分几何形状分、直读记录分等等。下面仅按骧理
4、将气温测量仪器进行一下分类：1根据液体和固体 啦性尺寸随温度变化而膨胀与收缩原理。 这类仪器中使用最为广泛的有各种液体玻璃温度表和双金属温度计。2利用某些导体或半导体的电阻随温度变化的原理设计的各种电阻温度表和热敏电阻温度仪器。3依据金属热电偶温差电效应的测温仪器，有热电偶温度表、热电堆温度仪器。4应用电动势变化而设计的硅二极管、锗二极管温度表。5依靠物体表面的辐射原理测定表面温度的红外测温仪。6运用石英晶体的谐振频率与温度之间的关系测量温度的仪器。7按照声波速度的变化是温度函数的原理制成的超声波测温仪等等。三、气温仪器评述在气温测定中。测定要求的精确度，使用的仪器及测定方法都是按照各自要求和
5、特点进行设计与选择的。这就要求对各种类型的测温仪器的基本原理、性能、特点等有所了解。既可避免盲目要求仪器精度而造成浪费又可获得较高质量、具有代表性的资料。下面对上述分类中7类仪器作一评述。(一)根据线性尺寸变化为原理的测温仪器1水银温度表利用温度表的水银柱随空气温度变化而伸长或缩短的特性，测定空气的瞬时温度。通常由球部、毛细管、标尺等组成。有时还辅有外套管。这类温度表有辅属温度表、最高温度表、标准温度表、干湿球与通风干湿表用温度表、手摇干湿表用温度表、直管地温表、曲管地温表等等。其特点为：(1)结构简单价格便宜，使用方便，精度也可 。(2)测瞬时温度，不能测连续变化。也不适于遥测o(3)由于水
6、银低温结冻不宜高寒地区使用。2酒精温度表原理、结构与水银温度表相同，这类温度表有最低温度表。其特点为：由于水银在一3887时就凝固(冻结)。在高寒地区取代水银温度表。但酒精膨胀系数不够稳定。纯度不易保证，易挥发与玻璃管起浸润作用等。因此不能代替常温下的水银温度表。3双金属温度计利用双金属片随空气温度变化而伸缩的原理测定空气温度连续变化。主要由感应部分、传动放大部分、自记部分与支承保护部分等组成。这类仪器有日记、周记自记双金属温度计。其特点为：(1)可连续记录温度变化能读出温度变化趋势。(2)可保存记录。 ，(3)属机械仪器，不宜做成遥测；谣测时需问断点转换不连续。(4)结构也算简单，属常规台站
7、仪器之一(二)利用电阻随空气温度变化而变化测定空气温度的仪器1电阻温度表金属导体的电阻值随着温度的升高而增加测定其电阻值，便可推知其温度。通常由金属电阻测温元件、电阻温度表的测量线路(电桥)、支承与保护壳体等组成。这类温度表有铁、铜、镍、铂、银、康铜、黄铜、锰镍铜、锻铜、镍铬铁等金属温度表。特别是铂电阻温度表，可做得很准确用来作标准仪器校准其它测温仪器。其特点为；(1)特性稳定热惯性可做得很小和很大，测温范围宽。(2)具有良好的舫辐射性能金属丝细散热性好。(3)癌应元件可做得很小和任意几何形状可测空气、土壤、水体和植物群落问的温度。(4)输出电信号，适于遥测。2热敏电阻温度表热敏电阻(半导体)
8、的电阻值随着温度的升高而减小(温度系数为负值)，便可推知温度。通常由热敏电阻元件、测温线路、支承与保护壳体等组成。这类温度表多由金属锰、镁、钴、镍、铁等的氧化钫混合体制成。例如二氧化铖一氧化锰、氧化镍一氧化锰等混合物。改变这些成分含量比例可改变其电导率、电阻温度系数及其它特性。其特点为：(1)热敏电阻的温度系数约为金属的l0倍所以有很高的灵敏度。(2)般应元件的热惯性可以很小，也可以很大，适用测温范围广。(3)探头也可做得很小和任意几何形状适于不同环境条件下使用。 (4)本身阻值高t灵敏度大可相应减小延引导线温度变化及线路中接触电阻等引起的误差，适用于远距离遥测。(5)检定曲线非线性测温特性的
9、时问稳定性差可进行线性补偿后使用。(6)每个热敏电阻特性不同一致性差，互换性不好，但有的单位已经解决了这个伺题：(三)利用热电佣温差电效应制成的温度表1热电佣温度表两种不同的金属导体其两端焊接成一闭合回路两个接点温度不同时回路中产生温差电动势温差越大热电动势也越大。温度可以根据回路中的热电动势与温差之问的关系而舅I出。通常由热电偶元件、测温电路、支承及保护壳体等部分组成。这类温度表有铜一康钢、锰铜一康铜、铂一康铜、铁一康铜、康铜一铬镍合金、铁一铋等温度表。其特点为；(1)仪器结构简单，制作和使用也方便。(2)感应元件的热惯性可做得很小和很大，适用范围宽。(3)根据需要，探头也可做成各种形状，也
10、可做成多点连续测量的仪器，尤其是能 很方便直接测量多点间的温差。2温差热电堆是温差热电偶的组台其结构、铡量原理都与热电偶温度表相同。只是在某些情况下需要增加热电偶的灵敏度或者要求测量平均温度时则将一定数蜃的热电偶进行串联与并联起来构成温差热电堆。(四)利用电动势变化面设计的晶体管温度表1硅二极管温度表 。和用硅二级管的正向电压随温度和电流会发生变化做成测温传感器。其灵敏度取决于电流的太小但在很大范围内是近似常数。在保持电流恒定时(一般选择I=05 mA)，硅二级管的正向电压与温度之间具有良好的线性，通常硅二极营在温度为04O 范围内可以做到偏离线性约01 ，但箍温度的增大，其温差也增大。2锗二
11、级管温度表利用锗二级管测温时，其灵敏度可达一23 mV。应选用热传导性高、滞后小的二级管，由于其灵敏度较热敏电阻低在测量时，往往采用放大电路。为使通过测温用二极管上的功率达封毫瓦水平，要求输入二极管的阻抗高输入放大器的阻抗更高。通常用场效应运算放大器。(五)利用物体表面的辐射原理测定表面温度的红外测温仪由物体的温度辐射而产生的电磁渡能量与温度问的函数美系，通过测量辐射能量，可求得温度的仪器为依温度辐射电磁渡的波长在气象上所用温度范围，在红外部分有敏感波段。 BAOl型红外测温仪敏感元件采用2M铋一锑热电堆，演化钾滤光器透过60160脚的红外辐射，整个探头封装在充有氲或氯气的金属管壳中，其视场达
12、95。小球状热敏电阻封装在管壳底部以测热电堆的“玲”接点温度。为增大热惯性将探头装在厚铜帽中，再接上手柄，探测器通过软导线与微机相联，由数字显示温度值。 其特点为： (1)需注意各种物体辐射率的差异及长波辐射被水汽、二氧化碳吸收等因素(2)防止短波辐射进入传感器及消除环境辐射的影响。(3)还需对仪器本身的辐射进行补偿或控制。(4)系非接触测量，其结果代表了仪器视场范围内的平均表面温度，测量速度快，代表性好。(六)利用石英晶体的谐振频率与温度间的函数关系面制成的石英温度表由晶体传感器(测温晶体 基准晶体)：棍频滤波器、放大整形器、跟随输出捞示器等组成。 其特点为：(1)能自动、快速、正确地进行温
13、度测量。(2)分辨亭高。(3)输出电信号，适于遥泓。 一 ，(七)利用声速的变化是温度函数的原理制成超声波测温仪。近些年来在最I风仪器中，发展出一种超声波测风仪，同时也能爰I量温度。为消除风的影响，在同一方向装有二组收、发射头。其特点为：(1)不用装在避免日射的百叶箱里。(2)易变换为电信号适于遥测。四、结束语在整个温度测量技术中，气温的测量范围相对较窄，如50 而谢温技术的上限达到几千度(如冶炼技术)下至负温几百度(如超导技术)，为我们提供了不少成功的经验。为此，我们可以吸取所有温度测量技术为气象所用，特别是在改造、应用相同、相近行业的测温技术中的变换技术上，多作些文章。会对气温的测量得到事半功倍的效果。
