气象仪器讲解稿.docx

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气象仪器讲解稿

文稿归稿存档编号：

[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-MG129]

气象仪器讲解稿

设备名称:

玻离钢百叶箱。

设备组成

百叶箱通常由木质或玻璃钢两种材料制成，确定箱壁两排叶片与水平面的夹角约为45°，呈“人”字形，箱底为三块平板中间一块稍高，箱顶为两层平板，上层稍向后倾斜。

它是安装温、湿度仪器用的防护设备，内外部分均为白色。

设备功能

百叶箱的作用是防止太阳对仪器的直接辐射和地面对仪器的反射辐射，保护仪器免受强风、雨、雪等的影响，并使仪器感应部分有适当的通风，能真实地感应外界空气温度和湿度的变化。

仪器名称：

前向散射能见度仪。

仪器组成

前向散射能见度仪由稳定的红外发射光源，高灵敏度、大动态范围的红外散射光接收器，信号采集与处理，控制器，加热器，电源，调制解调器，防辐射罩等单元组成。

仪器功能

能见度仪器主要用于测量大气能见度，能见度受许多主观的和物理的因素的影响，基本的气象量，即大气透明度，可以客观地测量，并用气象光学视程（MOR）表示。

测量原理

前向散射能见度仪的发射器与接收器在成一定角度和一定距离的两处。

接收器不能接收到发射器直接发射和后向散射的光，而只能接收大气的前向散射光。

通过测量散射光强度，计算出气象光学视程（MOR）。

仪器名称：

铂电阻温度传感器。

仪器组成

金属电阻温度表是利用金属电阻随温度变化的原理制成的温度传感器，由于铂金属的物理化学性能稳定，材料易于提纯，测温精确度高，复现性好，因此自动气象站主要采用铂电阻作为测温传感器的材料。

仪器功能

铂电阻温度传感器用于测量离地面1.5m高度处的空气温度。

温度是表示物体冷热程度的物理量，微观上它反映了物体内部分子热运动的激烈程度或平均动能的大小。

测量原理

温度测量通常采取接触式，即将传感器与被测物体（如空气）相接触，当两者经过热量交换并达到热平衡时，具有相同的温度，然后根据传感器输出的信号来确定被测物体的温度。

仪器名称：

湿敏电容湿度传感器。

仪器组成

本站使用湿敏电容湿度传感器，它由上电极、高分子膜、下电极、基板等组成。

仪器功能

湿敏电容湿度传感器用于测量空气中的湿度。

空气湿度是表示空气中的水汽含量和潮湿程度的物理量。

相对湿度是指空气中实际水汽压与当时气温下的饱和水汽压之比，以百分数（％）表示，取整数。

测量原理

湿度的变化会引起湿度传感器的电容变化，由信号变换电路将电容的变化变换为电压信号。

湿敏电容具有较好的线性度，温度系数小，响应速度快等特点。

设备名称：

风塔。

设备组成：

风塔主要用于安装风向和风速传感器。

风传感器功能

现本台站使用的是三杯式风传感器，风向和风速是用两个不同的传感器分别进行的。

风传感器主要用于测量风向和风速。

风向是指风的来向，自动观测时风向以度（°）为单位。

风速是指单位时间内空气移动的水平距离，以米/秒（m/s）为单位，取1位小数。

风传感器测量原理

风向传感器为单叶风标。

当风标转动时，带动格雷码盘，当码盘随着风向标转动时，就可以把风向标的角位移，转换成相应的格雷码输出，就可得到相应风向。

当风杯转动时，带动同轴的多齿截光盘转动，使下面的光敏三极管有时接收到上面发光二极管发射的光线而导通，有时接收不到上面发光二极管照射来的光线而截止。

这样就能得到与风杯转速成正比的脉冲信号，该脉冲信号由计数器计数，经换算后就能得出实际风速值。

仪器名称：

翻斗式雨量传感器。

仪器组成

翻斗式雨量传感器主要由承水器、网罩、漏斗、上翻斗、汇集漏斗、计量翻斗、计数翻斗、底座、筒身、定位螺钉、容量调节螺钉和干簧管等组成。

仪器功能

翻斗式雨量传感器是测量降水的仪器。

降水是指从天空降落到地面上的液态或固态（经融化后）的水。

降水量是指某一时段内的未经蒸发、渗透、流失的降水，在水平面上积累的深度。

以毫米（mm）为单位，取一位小数。

测量原理

传感器的承雨器收集的降水通过漏斗进入上翻斗，当雨水积到一定量时，由于水本身重力作用使上翻斗翻转，水进入汇集漏斗。

降水从汇集漏斗的节流管注入计量翻斗时，就把不同强度的自然降水，调节为比较均匀的降水强度，以减少由于降水强度不同所造成的测量误差。

当计量翻斗承受的降水量为0.1mm时计量翻斗把降水倾倒到计数翻斗，使计数翻斗翻转一次，与它相关的磁钢对干簧管扫描一次。

干簧管因磁化而瞬间闭合一次。

这样，降水量每次达到0.1mm时，就送出去一个开关信号，采集器就自动采集存储0.1mm降水量。

仪器名称：

称重式雨量传感器

仪器组成

称重式雨量传感器称重单元、信号处理单元和结构部分。

主要由承水口、外壳、内筒、载荷元件及处理单元、底座组件、防风圈等部件组成。

仪器功能

称重式雨量传感器与翻斗式雨量传感器一样都是测量降水的仪器。

它可以测量液态降水、固态降水和混合降水，适合在苛刻现场条件进行降水测量。

具有高可靠性、高准确性、易维护、易扩展等特点。

测量原理

称重单元中的载荷元件是基于电阻应变技术的测压原件进行质量测量，通过电信号送到电子单元，电子单元对其进行一定温度补偿后得到质量数据，信号处理单元采样质量数据通过运算分析，计算出分钟降水量和累计降水量等值，信号处理单元还进行质量控制、数据存储和数据传输等。

仪器名称：

超声波蒸发传感器（E601B型蒸发传感器）。

仪器组成

E601B型蒸发器由蒸发桶、水圈、溢流桶和测针等组成。

仪器功能

超声波蒸发传感器用于测量蒸发量。

气象站测定的蒸发量是水面（含结冰时）的蒸发量，它是指一定口径的蒸发器中，在一定时间间隔内因蒸发而失去的水层深度，以毫米（mm）为单位，取1位小数。

测量原理：

根据超声波测距原理，选用高精度超声波探头，对E601B型器内水面高度变化进行检测，转换成电信号输出。

并配置温度校正部分，以保证在使用温度范围内的测量精度。

它的测量范围为0-100mm，分辨率为0.1mm，测量准确度±1.5%（0-+50℃）。

名称：

地温场。

构成

地温场是指地面和浅层地温的观测地段，面积为2×4㎡。

地面3支温度表按0cm、最低、最高的顺序自北向南平行排列，表间相隔约5cm。

曲管地温表按5、10、15、20cm深度顺序由东向西排列，表间相隔约10cm；表身与地面成45°夹角。

功能

地温场主要用于安放玻璃液体地温表、曲管地温表和铂电阻地温传感器。

地温是指下垫面温度和不同深度的土壤温度的统称。

目前台站业务上使用铂电阻地温传感器作为测量地温的仪器。

仪器名称：

深层地温传感器。

仪器组成

深层地温传感器包括40、80、160、320cm地温传感器，主要由铂电阻、外管、木杆、信号电缆、防水盖等组成。

仪器功能

用于测量40、80、160、320cm深度的地温。

仪器名称：

辐射传感器（包括总辐射表和净辐射表）

仪器组成

总辐射表由感应件、玻璃罩和附件组成，玻璃罩为半球形双层石英玻璃构成。

它既能防风，又能透过波长0.3-3um范围的短波辐射，其透过率为常数且接近0.9。

双层罩的作用是为了防止外层罩的红外辐射影响，减少误差。

净全辐射表由感应件、薄膜罩和附件等组成。

净全辐射表也是由涂黑感应面与热电堆组成，感应面能吸收0.1-100um的全波段辐射。

为防止风的影响和保护感应面，净全辐射表上下感应面装有既能透过短波（0.3-3um），又能透过长波（3-100um）的半球形专用聚乙烯薄膜罩。

仪器功能

总辐射表用于测量太阳总辐射（直接辐射和散射辐射之和），净全辐射表用于测量净全辐射（向下发射的全辐射和向上发射的全辐射之差值）。

净全辐射是研究地球热量收支状况的主要资料。

测量原理：

当辐射表对准辐射源（如太阳），感应面黑体吸收辐射能而曾热时，使下部的热电堆两端形成温度差，热电堆产生电动势，据此可以确定辐照度的强弱。

名称：

CAWS3000数据采集器

组成

新型站数据采集器主采集器、外部总线、分采集器、传感器和外围设备组成。

功能

数据采集器主要是完成对10米的风速、风向、空气温度、相对湿度、降水（0.1mm的翻斗式雨量）、气压、蒸发、总辐射以及能见度气象要素的观测数据采集。

名称：

CAWS600-SE采集器。

组成

备份站数据采集器主要由密封防腐蚀机箱、数据采集器、通道防雷板、电源控制器、空气开关、变压器、电源保护器和通讯预处理单元组成。

功能

数据采集器主要是完成对10米的风速、风向、空气温度、相对湿度、降水（0.1mm的翻斗式雨量）、气压、蒸发、总辐射等气象要素的观测数据采集。

设备名称：

L波段探空雷达。

设备组成

整套雷达分为室外和室内两大部分。

室外部分称为天线装置，由撑脚、天线座、立柱、俯仰减速箱、天线阵、和差箱、近程发射机、摄像机等组成，可置于地面上，也可置于楼顶平台上。

室内部分由主控箱、驱动箱、示波器、微机、UPS电源组成。

室外、室内部分由6根50m电缆相连。

设备功能

L波段探空雷达又称GFE（L）1型二次测风雷达，用于高空大气的综合性探测。

它与GTS1型数字式电子探空仪相配合，能够测定高空风向、风速、气温、气压、湿度等气象要素。

测量原理

雷达是利用跟踪探空仪测量其空间坐标（方位、仰角、距离）实现测风功能的。

探空气球上携带无线电回答器升空，测量时雷达在地面向它发出“询问信号”，回答器就对应地发回“回答信号”。

根据每一对询问与回答信号之间的时间间隔和回答信号的来向，可以测定每一瞬间探空气球在空间的位置，即它离雷达的直线距离、方位角、仰角，然后根据气球随风飘移的情况，推算出高空的风向风速。

当探空气球携带探空仪升空后，在上升过程中探空仪不断发出温、压、湿无线电信号，被雷达天线接收。

设备名称：

701二次测风雷达。

设备组成

701二次测风雷达由定时器、发射机、收发开关、高频旋转关节、低频旋转关节、天线转换器、天线、接收机、测距显示器、测角显示器、天线传动系统、电源、定向耦合器、汽油发电机等组成。

设备用途

在GZZ2型探空仪和GPZ5型回答器协同工作下，可探测从地面至30000米高空，距离200公里范围内高空的风向、风速、温度、气压、湿度等气象要素。

设备历史

701型测风二次雷达已于1965年5月由中国气象局主持设计定型，并大批量生产，作为59-701高空气象雷达探测网，布点于除香港、台湾外全国各省市主要城市气象台站。

701型测风二次雷达又经过701B、701C型二次技术改造，产品由全电子管向晶体管化和集成化的改造，实现测距和数据处理自动化。

仪器名称：

GTS1系列探空仪。

仪器组成

探空仪由温度传感元件、湿度传感元件、气压传感器（在智能转换器电路板上）、智能转换器、发射机、电池五部分构成。

仪器功能

GTS1系列探空仪具有探测准确度高、采样速度快、抗干扰能力强等特点，实现了数字化、模块化。

与GFE（L）型二次测风雷达相配合，可综合观测到地面到30km范围内，不同高度的大气温度、气压、相对湿度和风向风速。