气象仪器实验报告

南京信息工程大学 实验（实习）报告

实验（实习）名称 气象仪器实验 实验（实习）日期 2013-12-11 得分 系 计软院 专业 年级 班次 姓名 学号

一、实验目的

1、认识各类观测仪器；

2、了解各观测仪的原理及优缺点。

二、实验原理 1、风的观测

测风设备：用于风能资源的测量，可以用于风能资源分析、风场微观选址、风机及风场发电量计算、进行风场风能资源分析，用于对风速、风向、温度、湿度、大气压力、太阳辐射、雨量等要素值进行全天候的监测。

测量风的仪器主要有EL型电接风向风速仪、EN型系列测风数据处理仪、海岛自动测风站、轻便风向风速表、单翼风向传感器和风杯风速传感器等。 ①测风塔

组成：包括塔底座、塔柱、横杆、斜杆、风速仪支架、避雷针、拉线等。

主要功能：环境监测，风、气压、湿度等资源数据采集。为相应的仪器设备的安装做支撑。

优点：风荷载系数小，抗风能力强。塔身挡风面积小，利于采集数据准确客观，将实测数据和实际数据的差距降到最低。采集塔柱采用外法兰盘连接，螺栓受拉，不易破坏，钢绞线加固。塔柱正三角型布置,节约钢材,跟开小，占地面积小，节约土地资源，造价低廉(仅为角钢自立塔的1/3或更少)，选址便利，塔身自重轻，运输和安装便捷、

建设工期短,塔型随风荷载曲线变化设计，线条流畅，遇罕遇风灾不易倒塌，安全系数高，设计符合国家钢结构设计规范和塔桅设计规程，结构安全可靠。

②超声风速风向仪

简介：超声风速风向仪的工作原理是利用超声波时差法来实现风速的测量。由于它很好地克服了机械式风速风向仪固有的缺陷，因而能全天候地、长久地正常工作，越来越广泛地得到使用．它将是机械式风速仪的强有力替代品。

原理：超声波风速风向仪的工作原理是利用超声波时差法来实现风速的测量。声音在空气中的传播速度，会和风向上的气流速度叠加。若超声波的传播方向与风向相同，它的速度会加快；反之，若超声波的传播方向若与风向相反，它的速度会变慢。因此，在固定的检测条件下，超声波在空气中传播的速度可以和风速函数对应。通过计算即可得到精确的风速和风向。由于声波在空气中传播时，它的速度受温度的影响很大；风速仪检测两个通道上的两个相反方向，因此温度对声波速度产生的影响可以忽略不计。

③三杯式测风仪

简介：本仪器为便携式设计的三杯式风向风速仪，仪器测量部分采用了单片技术，可以同时测量瞬时风速，平均风速，瞬时风级，平均风级和对应浪高等5个参数。该仪器所采用的液晶显示屏为专业定制，国内独创，其中测量参数和测量单位直接用汉字显示在液晶屏上，而测量数据显示的数字高达18mm，便

于教学演示时较远距离观察。本仪器采用低功耗设计并采用液晶（LCD）显示，大大减少了仪器的功耗。而且带有数据锁存功能，便于读数，在风向部分采用了自动定北装置，测量时无需人工对北，简化测量操作。仪器具有体积小，重量轻，功能全，耗电省，字符大，显示直观，方便携带等的优点，可广泛用于农林，环境，海洋，科学考察等领域测量大气的风参数。

2、降水量的测量

一定时段内，从云中降落到水平地面上的液态或固态（经融化后）降水，在无渗透、蒸发、流失情况下积聚的水层深度，称为该地该时段内的降水量，单位为毫米。在气象上通常用某一段时间内降水量的多少来划分降水强度。最常用的对降雨的分类方法是按降水量的多少来划分降雨的等级。

测定降水量的仪器，有雨量器和雨量计两种。 ①雨量器

原理：雨量器是用于测量一段时间内累积降水量的仪器。外壳是金属圆筒分上下两节，上节是一个口径为20厘米的盛水漏斗，为防止雨水溅失，保持器口面积和形状，筒口用坚硬铜质做成内直外斜的刀刃状；下节筒内放一个储水瓶用来收集雨水。测量时，将雨水倒入特制的雨量杯内读取降水量毫米数。降雪季节将储水瓶取出，换上不带漏斗的筒口，雪花可直接收集在雨量筒内，待雪融化后再读数，也可将雪秤出重量然后根据筒口面积换算成毫米数。

②虹吸雨量计

虹吸雨量计是可连续记录降水量和降水时间的仪器。其上部盛水漏斗的形状和大小与雨量器相同。当雨水经过漏斗导入量筒后，量筒内的浮子将随水位升高而上浮，带动自记笔在自记纸上划出水位上升的曲线。当量筒内的水位达到10毫米时，借助虹吸管，使水迅速排出，笔尖回落到零位重新记录。自记钟给出降水量随时间的累积过程。

3、蒸发量的测量

蒸发量（evaporation），水由液态或固态转变成汽态，逸入大气中的过程称为蒸发。而蒸发量是指在一定时段内，水分经蒸发而散布到空中的量。一般温度越高、湿度越小、风速越大、气压越低、则蒸发量就越大；反之蒸发量就越小。

测量蒸发的仪器常用的有小型蒸发器、大型蒸发桶和蒸发皿等几种。 ①蒸发皿

简介：蒸发皿的规格大都和雨量筒一样，也是20厘米直径的圆形器皿，皿口上沿也高出地面70厘米。蒸发皿深10厘米。正是因为它的厚度小于直径才称为皿。

原理：每天向蒸发皿中加进2厘米深的水层，晚上把余水倒进量杯，量出剩

余水深。把20厘米减去剩余水深就是当天的蒸发量。如果当天有雨，余水中还要扣除当天的降水量。这就是蒸发皿的直径和离地面高度都要和雨量筒一致的原因。否则，两者就不能简单相减。

4、太阳辐射的测量 ①太阳辐射测量仪

原理：它用两块吸收率98%的锰铜窄片作接收器。一片被太阳曝晒，另一片屏蔽，并通电加热。每片上都安置热电偶，当二者温差为零时，屏蔽片加热电流的功率便是单位时间接收的太阳辐射量。日射强度计测量半个天球内，包括直射和散射的太阳辐射能。它的接收器大多是水平放置的黑白相间或黑

色圆盘形的热电堆，并用半球形玻璃壳保护，防止外界干扰。用于分光辐射测量的有滤光片辐射计和光谱辐射计。前者是在辐射接收器前安置滤光片，用于宽波段测量；后者是一具单色仪，测量宽约50埃的波段。1965年起，已在火箭和气球上装置上述仪器，以测量大气外的太阳辐射。

5、云高的测量

实测云高的方法有气球测云高、探照灯测云高、激光测云仪测云高和旋转光束测云仪测云高等几种。

①激光测云仪

原理：激光测云仪(laser eeilometer)利用激光技术测量云底高度的一种主动式大气遥感设备。一般由激光发射系统、接收系统、光电转换系统、数据处理显示系统和控制系统等组成。探测方式分为垂直探测和扫描探测两种。探测原理是:激光器对准云 底发射脉冲光束，接收来自云滴对激光产生的后向散射光;根据从发射激光脉冲到接收到回波信号的时间和激光束的仰角，算出云底高度。如果激光光束穿透云层后 能量

尚未衰减殆尽，再遇到第二层甚至第三层云时，仍可测到云滴的后向散射光信号，从而测得云的层次和厚度。由于这种回波信号较弱，侧得的云的层次和厚度有时误差较大。激光测云仪也可用来研究激光束在云中的衰减情况。

②气象气球

原理：气象观测领域中应用的各种气球。主要用作高空气象仪器的运载工具，亦可用作高空风或云底高度的示踪物。 用橡胶或塑料等材料制成球皮，充以氢、氦等比空气轻的气

体，携带仪器升空，进行高空气象观测的观测平台。它具有廉价无动力升高的特点。和地面不连接的气象气球叫做自由气球，用缆绳和地面连接的气球叫做系留气球。气球的制作材料和大小由它们的用途来确定。

三、实验总结

通过这三个星期到观测场的实习，我对气象观测仪器有了一些了解，对测风，测雨的气象仪器有了一定的认识。同时，我也对气象变化和风，雨等气象要素，对测量风和测量雨的操作过程产生了浓厚的兴趣。

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