气象测量装置

气象测量装置概述

气象测量装置又称气象观测设备，是用于监测和记录大气中各种气象参数的一系列仪器。这些装置广泛应用于气象站、环境监测、农业、航空、航海等领域，提供准确的气象信息。以下详细介绍几种关键的气象测量装置及其功能：

 一、测温装置

1.铂电阻温度传感器

   - 功能：测量空气、土壤和其他物体的温度。

   - 作用：铂电阻的阻值随温度的变化而变化，通过测量其阻值来推导出被测物体的温度。常见的Pt100感温元件有陶瓷元件、玻璃元件、云母元件等。

2. 数字温度计

   - 作用：测量空气温度。

   - 功能：

     - 数字显示：显示准确的摄氏度或华氏度读数。

     - 最高/最低温度记录：记录一定时间段内的最高、最低温度。

 II. 湿度测量装置

湿敏电容式湿度传感器

   - 功能：测量大气的相对湿度。

   - 功能：利用以有机高分子膜为电介质的小型电容器。在外界相对湿度发生变化时，由于高分子湿敏膜对水蒸气分子的吸附和释放，其介电常数ε发生变化，促使湿敏电容的变化，将电容量的变化转化为电压的变化量，测量输出电压即可求得相对湿度。 

2.湿度计（Hygrometer）

   - 功能：测量空气中的相对湿度。

   - 功能：

     - 数字显示：提供湿度百分比的视觉读数。

     - 露点温度指示：显示空气达到饱和状态并开始凝结的温度。

 三、测风装置

1.风杯风速传感器

   - 功能：测量风速。

   - 功能：采用三杯传感器，当风杯旋转时，带动同轴多齿切断盘旋转，产生与风杯转速成比例的脉冲信号，经计数器换算后得到实际风速值。

2.风向传感器

   - 功能：测量风向。

   - 功能：通过风向箭的转动来检测风向信息，并传送给同轴码盘输出与风向对应的相关数值。按工作原理可分为光电式、电压式、罗盘式。

3.超声波风速风向传感器

   - 功能：同时测量风速和风向。

   - 功能：通过测量声波在空气中传播的时间差来计算风速、风向，特点是无机械磨损，响应速度快。

 四、大气压力测量装置

1.硅膜盒电容式压力传感器

   - 功能：测量大气压力。

   - 功能：利用单晶硅薄膜片制成真空膜盒，通过膜盒上下膜片的变形，导致电容极板位移而改变电容量，再通过测量电容量的变化来测量气压。

2. 智能全补偿数字气压传感器

   - 功能：高精度测量大气压力。

   - 功能：传感元件为硅电容器，安装在收集器底盘内，通过静水压力连通管与外界大气相连，能准确、快速地检测大气压力。

 五、降水测量装置

1.翻斗式雨量计

   - 功能：测量降雨量。

   - 功能：敏感部件是两个三角形水斗，可绕中心轴旋转，每旋转一圈，随着磁体的运动，干簧管上的磁铁扫描一次，两个电极吸合，产生电脉冲。根据水斗翻转的次数来记录雨量。

2. 雨量计（Rain Gauge）

   - 功能：测量降水量。

   - 功能：

     - 累计降雨量：记录一段时间内的总降雨量。

     - 降雨强度：测量单位时间内的降雨量。

3. 雨雪传感器

   - 功能：区分并测量雨雪量。

   - 功能：准确区分不同气候条件下的不同降水类型，有助于交通管理和农业灌溉计划。

 VI. 太阳辐射测量装置

1.太阳辐射传感器

   - 功能：测量总太阳辐射或特定波段的辐射。

   - 功能：利用热电堆或光电元件，将辐射能转换成电信号，对于太阳能发电、气候研究等具有重要价值。

2. 紫外线传感器（紫外线指数计）

   - 功能：测量紫外线强度。

   - 功能：

     - 紫外线指数：提供紫外线强度的数值，以帮助评估防晒需求。

     - 户外活动规划：提供皮肤保护建议、户外活动规划以及环境紫外线水平研究。

 VII. 能见度测量装置

1.前向散射能见度仪（能见度传感器）

   - 功能：测量大气能见度。

   - 功能：发射机与接收机位于两处相隔一定角度和一定距离的地方，接收机接收大气发出的前向散射光，通过测量散射光的强度，得出散射系数，进而估算出消光系数，进而计算出能见度。

2. 透射能见度计

   - 功能：测量大气能见度。

   - 功能：通过测量发射器和接收器之间的水平气柱平均消光系数来计算能见度。

 VIII. 天气现象测量装置

1. 天气现象测量仪

   - 功能：确定天气现象。

- 功能：由散射能见度计、降水监测系统传感器以及温度、湿度、风向和风速传感器   组成的智能多变量传感器。它通过逻辑分析这些数据变量来确定天气现象。

2. 闪电定位器

   - 功能：定位闪电并测量其参数。

   - 功能：利用雷电辐射的声、光和电磁场特性，远程测量雷电放电的各项参数，并将预处理后的雷电数据通过通讯系统实时发送到中央数据处理站进行交会处理，可记录雷电发生的时间、部位、强度和极性等指标。

 九、一体化气象站

综合气象站

   - 作用：多种气象数据的综合监测。

   - 功能：

     - 多参数监测：通常包括温度、湿度、风速、风向、气压、降水量等。

     - 数据记录与传输：记录历史数据并通过无线或有线方式传输至计算机或其他设备。

     - 自动化数据采集：通过自动化技术实现数据连续采集和传输，保证数据的实时性和准确性。

 十、特殊应用气象设备

1.农业气象自动观测系统

   - 功能：实时观测农作物及其所依赖的外界环境（农田和土壤）。

   - 功能：根据业务需求，主要采集农田小气候数据、土壤数据、作物生长参数及图像、现场监控视频，可采用多种供电方式供电，并通过多种通讯方式与上位机软件进行数据交互。

2. 交通气象观测站

   - 功能：准确、及时地监测道路环境状况。

   - 功能：可与交通管理部门其他监控子系统相结合，实现智能交通安全网络系统，并可对高速公路所需的各种监控要素，如雾、路面结冰、积雪等进行实时监控。

 总结

气象测量设备种类繁多，功能各异，它们共同构成了气象观测系统的基础，为天气预报、气候研究以及许多依赖天气状况的行业提供了不可或缺的数据支持。这些设备不仅在科学研究和气象服务中发挥着关键作用，还对农业、交通、能源等许多领域产生了深远影响，确保人类社会能够更好地适应和利用自然环境。通过集成各种传感器和技术，现代气象观测系统能够提供全面而准确的气象信息，帮助人们做出更明智的决策。