Часть 2. Приборы для измерения температуры и влажности воздуха
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт наук о Земле
Кафедра физической географии, экологии и охраны природы
Практическая работа №1 по дисциплине: климатология с основами метеорологии
«Метеорологические приборы»
Выполнил:
студент 1 курса 3 группы
Накацев А. Р.
Преподователь:
Савицкий В.А.
Ростов-на-Дону
2021
Часть 1. Актинометрические приборы
Актинометр термоэлектрический Савинова-Янишевского
Назначение: Актинометр Савинова-Янишевского предназначен для измерения интенсивности прямой солнечной радиации на перпендикулярную к лучам поверхность.
Строение: На рис. 1 показан общий вид термоэлектрического актинометра. В колпаке трубки находится приемник радиации, выполненный в виде диска диаметром 11 мм из серебряной фольги, зачерненной со стороны, обращенной к Солнцу. К диску с обратной стороны приклеены активные спаи термобатареи.
Рис. 1. Актинометр термоэлектрический:
1 – крышка, 2, 3 - винты;
4 - ось склонения, 5 - экран;
6 – кремальера, 7 - трубка;
8 - ось мира, 9 - сектор широт;
10 – стойка, 11 - основание
Принцип действия: Под воздействием поглощенной солнечной радиации температура зачерненного диска и активных спаев термопары повышается по сравнению с температурой пассивных спаев, укрепленных на корпусе и, следовательно, имеющих температуру наружного воздуха. Возникающий термоэлектрический ток, пропорциональный разности температур активных и пассивных спаев, измеряется гальванометром. Внутри трубки имеются диафрагмы, которые выделяют пучок солнечных лучей с углом 10° так, что зачерненный диск воспринимает радиацию от солнечного диска и околосолнечной зоны неба радиусом 5°.
|
|
|
При установке прибора для наблюдений его ориентируют стрелкой на основании на север. Затем, ослабив винт 3, устанавливают сектор широт 9 соответственно широте места наблюдений. Ослабив винт 2 и вращая рукоятку, нацеливают трубку на Солнце. Ось и рукоятка ориентированы по оси мира, и поэтому вращением рукоятки можно вести трубку за Солнцем.
Пиранометр Янушевского
Назначение: Пиранометр Янушевского предназначен для измерения интенсивности суммарной, рассеянной и отраженной коротковолновой радиации.
Строение: Общий вид прибора показан на рис. 1.2. Основной частью прибора является пиранометрическая головка, в которой находится приемник радиации в виде пластинки с черными и белыми полями, наподобие шахматной доски. С обратной стороны пластинки к черным и белым полям приклеены спаи термобатареи.
|
|
|
Рис. 1.2. Пиранометр Янушевского:
1 — пиранометрическая головка; 2 — стопорная пружина;
3 — шарнирное крепление затенителя; 4 — подъемный винт;
5 — подставка; 6 — шарнир откидной части;
7 — уровень; 8 — винт; 9 — стойка
Принцип действия: Для измерения рассеянной солнечной радиации исключают прямую солнечную радиацию затенением термоприемника. Суммарную радиацию измеряют при незатененном приемнике радиации. Для измерения радиации, отраженной от подстилающей поверхности, головку пиранометра поворачивают вниз. При этом поверхность приемника должна находиться на высоте 1,5 м над подстилающей поверхностью, а наклон самой постилающей поверхности не должен превышать 2°.
Альбедометр
Назначение: Походный альбедометр (рис. 1.3) предназначен для измерения интенсивности отраженной солнечной радиации.
Строение: как и пиранометр Янушевского, Альбедометр имеет такую же пиранометрическую головку 1, но на самоустанавливающемся карданном подвесе 2, обеспечивающем горизонтальное положение плоскости приемника при положении как вверх, так и вниз. Для измерения рассеянной солнечной радиации применяется диск-заменитель.
|
|
|
Рис. 1.3. Альбедометр походный:
1 — пиранометрическая головка;
2 — карданный подвес;
3 — противовес
Принцип действия: в месте спая двух различных проводников термобатареи, имеющих разную температуру, возникает электрический ток, который измеряют с помощью гальванометра. Для измерения рассеянной солнечной радиации применяется диск-заменитель.
Интенсивность прямой солнечной радиации на горизонтальную поверхность может быть вычислена по разности показаний открытого и затененного пиранометра (альбедометра).
Термоэлектрический балансомер
Назначение: предназначен для измерения радиационного баланса, а также радиационного баланса без прямой солнечной радиации при использовании теневого экрана.
Строение: Прибор представляет собой круглую плоскую пластинку диаметром 100 мм с двумя квадратными чёрными приёмниками на противоположных сторонах, отмеченных номерами 1 и 2. Приёмники изготовлены из меди, зачерненной матово-чёрной эмалью.
Рис. 1.4. Балансомер М-10М:
1 – пластинка; 2 – приемник;
3, 4 – шарниры, 5 – теневой экран, 6 – футляр;
Принцип действия: При измерении один приемник обращен к подстилающей поверхности (вниз) и на него поступают коротковолновое отражение радиации длинноволновое излучение подстилающей поверхности вместе с отраженной длинноволновой радиацией, излучение отражающих предметов. Другой приемник, обращенный вверх, получает суммарную коротковолновую солнечную радиацию вместе с длинноволновым излучением атмосферы.
|
|
|
Гелиограф
Назначение: Прибор предназначен для регистрации продолжительности солнечного сияния.
Строение: Устройствоприведено на рис. 1.5. Основанием прибора является плоская металлическая плита с двумя стойками 1. Между стойками на горизонтальной оси 2 укреплена подвижная часть прибора, состоящая из колонки 3 с лимбом 4 и нижним упором 7, скобы 6 с чашкой 5 и верхним упором 15 и стеклянного шара 8, который является сферической линзой. На одном из концов горизонтальной оси закреплен сектор 9 со шкалой широт. При перемещении горизонтальной оси 2 прибора с запада на восток и повороте верхней части прибора вокруг нее ось колонки 3 устанавливается параллельно оси вращения Земли (оси мира). Для закрепления установленного угла наклона оси колонки служит винт 11.
Верхняя часть прибора может поворачиваться вокруг оси колонки 3 и фиксироваться в четырех определенных положениях. Для этого используется специальный штифт 12, который вставля ется через отверстие лимба 4 в одно из четырех отверстий диска 13, закрепленного на оси 2. Совпадение отверстий лимба 4 и диска 13 определяется по совпадению меток А, Б, В и Г на лимбе 4 с индексом 14 на диске.
Рис. 1.5. Гелиограф универсальный модели ГУ-1:
1 - стойка, 2 - горизонтальная ось, 3 – колонка;
4 - лимб, 5 - чашка, 6 – скоба;
7 - упор, 8 - стеклянный шар, 9 – вектор;
10 - указатель широты;
11 - винт для закрепления угла наклона оси;
12 - штифт, 13 – диск;
14 - индекс на диске, 15 - верхний упор
Принцип действия: работа прибора основана на следующем. Стеклянный шар фокусирует солнечные лучи на синей картонной ленте, закрепленной в пазах чашки 5. При этом в ленте прожигается след определенной длины. Ленты закладываются в пазы чашки так, чтобы среднее деление ленты совпадало со средней риской (линия на поверхности деталей) на чашке гелиографа. Лента после установки прикалывается иглой на штифте, который вставляется в специальное отверстие в чашке и фиксирует положение ленты. При правильной установке ленты прокол приходится на второе часовое деление от середины ленты. Обработка результатов заключается в вычислении продолжительности солнечного сияния за каждый час (в часах и десятых долях часа) по следам прожога на ленте гелиографа.
Часть 2. Приборы для измерения температуры и влажности воздуха
Станционный психрометр
Назначение: Определение температуры и влажности воздуха на метеостанции
Строение: психрометр состоит из двух психрометрических термометров (рис. 2), установленных на штативе, и стаканчика для дистиллированной воды. Резервуар правого термометра обвязывается кусочком тонкой полупрозрачной хлопчатобумажной ткани полотняного переплетения – батистом, конец которого погружают в воду, заполняющую стаканчик.
 |
Рис. 2. Устройство психрометра:
1 – «сухой» термометр, 2 – «смоченный» термометр
Принцип действия: Испарение с поверхности смоченного термометра сопровождается поглощением энергии, а поэтому его показания ниже, чем показания сухого термометра. Чем меньше водяного пара в воздухе, тем интенсивнее происходит испарение с поверхности смоченного термометра, и тем больше разница в показаниях между ним и сухим термометром.
Аспирационный психрометр
Назначение: Определение температуры и влажности воздуха в походных условиях.
Строение: на рис. 2.1, аспирационный психрометр содержит два специальных термометра 3 и 9, укрепленных в металлической оправе, состоящей из трубки 4 с тройником 6 и планочных защит 5. К тройнику 6 с помощью пластмассовых втулок 7 прикреплены по две трубки 8 и 15, являющиеся защитой резервуаров термометров. Верхний конец трубки 4 соединен с головкой аспиратора 1, просасывающего наружный воздух через трубки 8 и 15 около резервуаров термометров. Для смачивания термометра пользуются резиновой грушей 13 с пипеткой, прилагаемой к прибору. Внутренние трубки 15 удерживаются с помощью трех лапок, опирающихся на края наружных трубок 8. Для уменьшения теплопередачи между наружными трубками 8 и внутренними 15 под лапки трубок 15 подкладываются тонкие кольца из теплоизоляционного материала. Резервуар термометра 9 (правого) обвязан коротко обрезанным батистом.
Принцип действия: Испарение с поверхности смоченного термометра сопровождается поглощением энергии, а поэтому его показания ниже, чем показания сухого термометра. Чем меньше водяного пара в воздухе, тем интенсивнее происходит испарение с поверхности смоченного термометра, и тем больше разница в показаниях между ним и сухим термометром. Психрометр устанавливают с помощью крюка-подвеса 10, который ввинчивают в столбик таким образом, чтобы резервуары термометров находились на высоте 2 м.
Рис. 2.1. Психрометр аспирационный:
1 – головка аспиратора, 2 – заводной ключ;
3, 9 – смоченный и сухой термометры;
4 – трубка, 5 – планочные защиты;
6 – тройник, 7 – пластмассовые втулки;
8 – защитные трубки, 10 – крючок;
11 – ветровая защита, 12 – зажим;
13 – резиновая груша, 14 – батист;
15 – внутренние трубки
Гигрограф
Назначение : непрерывной регистрации изменений влажности воздуха.
Строение: Гигрограф М-21АС (рис. 2.2) состоит из следующих основных узлов: измерительного преобразователя влажности - пучка обезжиренных человеческих волос 6, защищенного от повреждений специальной защитой 5, передаточного механизма, состоящего из системы дуговых лекал с осями, регистрирующей части - стрелки с пером и барабана с часовым механизмом, корпуса, состоящего из основания и откидной крышки. Концы пучка волос закреплены в специальных втулках, укрепленных на кронштейне 7. Пучок волос оттянут за середину крючком 9, который при помощи передаточного механизма соединен со стрелкой 2. Цилиндрический противовес 4 удерживает пучок волос в натянутом состоянии.
1 - ось
|
Принцип действия: При изменении влажности воздуха меняется длина пучка волос, что вызывает перемещение стрелки с пером вверх (при увеличении влажности воздуха) или вниз (при уменьшении влажности). Перо производит запись на диаграммном бланке, закрепленном на барабане. Барабан вращается вокруг вертикальной оси с помощью часового механизма и обеспечивает равномерное перемещение диаграммного бланка.
Термограф
Назначение: регистрация изменений температуры и относительной влажности воздуха.
Строение: Термограф М-16АС (рис. 2.3) состоит из следующих основных узлов:
измерительного преобразователя температуры - биме таллической пластины 14; передаточного механизма: рычага 11, тяги 7, рычага 8 и оси 9, регулирующей части: стрелки 5 с пером 1 и барабана с ча совым механизмом 18, корпуса, состоящего из основания и откидной крышки 19. Биметаллическая пластина одним концом закреплена в коромысле 17, укрепленном с помощью кронштейна 12 на основном кронштейне 10, а другим концом соединена передаточным механизмом с осью 9, которая поворачивается вместе со стрелкой 5.
 |
Рис. 2.3. Термограф метеорологический М-16АС:
а - внешний вид, б - механизм термографа;
1 - перо, 2 - основание корпуса, 3 - ось барабана;
4 - неподвижная шестерня, 5 - стрелка пера;
6 - защита пластины, 7 - тяга, 8 и 11 – рычаги;
9 - ось стрелки, 10 и 12 – кронштейны;
13 - установочный винт, 14 - биметаллическая пластина;
15 - отметчик времени;
16 - отвод стрелки, 17 – коромысло;
18 - барабан, 19 - откидная крышка
Принцип работы: При изменении температуры воздуха меняется изгиб биметаллической пластины.
С помощью передаточного механизма деформация пластины преобразуется в перемещение стрелки с пером (при повышении температуры воздуха стрелка перемещается вверх, при понижении температуры воздуха — вниз). Перо, надетое на конец стрелки, производит запись на диаграммном бланке, закрепленном на барабане 18. Барабан вращается вокруг вертикальной оси с помощью часового механизма, помещенного внутри него, и обеспечивает равномерное перемещение диаграммного бланка.
Дата добавления: 2021-03-18; просмотров: 561; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!