南京信息工程大学气象仪器实验报告

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 2012.11得分指导教师

院计算机与软件专业软件工程年级2010 班次1 姓名学号

一、实验内容：

1. 测风：

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）. 测风塔的组成：包括塔底座、塔柱、横杆、斜杆、风速仪支架、避雷针、拉线

测风塔的主要功能：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）. EL型电接风向风速计是由感应器、指示器、记录器组成的有线遥测仪器。感应器由风向和风速俩部分组成。风向部分由风标、风向方位块、导电环、接触簧片等组成；风速部分由风杯、交流发电机、蜗轮等组成。指示器由电源、瞬时

风向指示盘、瞬时风速指示盘等组成。记录器由8个风向电磁铁、自记钟、自计笔、笔挡、充放电线路等部分组成。

EL型电接风向风速计

(3).热线风速计

一根被电流加热的金属丝，流动的空气使它散热，利用散热速率和风速的平方根成线性关系，再通过电子线路线性化（以便于刻度和读数），即可制成热线风速计。热线风速计分旁热式和直热式两种。旁热式的热线一般为锰铜丝，其电阻温度系数近于零，它的表面另置有测温元件。直热式的热线多为铂丝，在测量风速的同时可以直接测定热线本身的温度。热线风速计在小风速时灵敏度较高，适用于对小风速测量。它的时间常数只有百分之几秒，是大气湍流和农业气象测量的重要工具。

优点：感应速度快，时间常数只有百分之几秒，在小风速时灵敏度较高，探头体积小，对流场干扰小，响应快，能测量非定常流速；宜应用于室内和野外的大气湍流实验。

缺点：金属色过细，易断；对工作环境要求较高，灰尘不易过多

热线测量的主要误差：气温变化造成的误差、测风热线方向与气流方向不垂直造成的误差（要求夹角10度）、空气密度的改变造成的误差

(4).声学风速表

在声波传播方向的风速分量将增加（或减低）声波传播速度，利用这种特性制作的声学风速表可用来测量风速分量。声学风速表至少有两对感应元件，每对

包括发声器和接收器各一个。使两个发声器的声波传播方向相反，如果一组声波顺着风速分量传播，另一组恰好逆风传播，则两个接收器收到声脉冲的时间差值将与风速分量成正比。如果同时在水平和铅直方向各装上两对元件，就可以分别计算出水平风速、风向和铅直风速。由于超声波具有抗干扰、方向性好的优点，声学风速表发射的声波频率多在超声波段。

声波风速仪是一基于微机，能以可靠的精度进行一到三维风速测量的风传感器。

仪器设计成通过沿着在固定而又互相垂直方向发射与接受声波讯号来测量

风速的分量，微机随后处理这些信息进行三维声速计算。因无移动部件介入气流的动力平衡，声波风速仪/温度计能快速响应风速的起伏，它线性响应声速，而且不受其它速度分量及压力、温度和相对湿度的干扰。传感器的标定由设计参量确立，因此可用作绝对测量仪器。

探头阵列的设计最大限度减小了由支架导致的气流扭变，达到了垂直分量的无障碍广范围覆盖。阵列可任意指向，但理想情况垂直轴应装在两水平轴的上风处。压电晶体制的换能器完全密封，适用于苛刻的室外使用条件。

电子器件全部装在探头杆架中。这样仪器就可安装在塔顶运行，经得起十分恶劣的环境条件考验。换能器的运行，声波函数及所有数据的计算和传输，均由微机控制。

超

声

风

速

仪

83

特点：单分量风速、快速响应温度、极端精确、微机控制、固态数字运算、无活动部件

无人监管运行、易安装、抗糙建构、低功耗、直流电源

功能：可由串行口遥控、内标定保持精度、用户程选数据采样率，平均范围：1分钟至200Hz、选择数据平均或中位过滤、数种输出格式可选、数种波特率可选、同步声波运算至外部触发、可输出触发脉冲给其它仪器、选择“声速”和/或“温”度输出、改变风速﹑风向的水平速度矢量而保持垂直分量及温度、选择数据质量计算方法去除尖峰、用户调整数据质量的计算、可在输出格式中提供数据质量状

态、气流扭变校准可“开”或“关”、用户调整气流扭变校准的计算

(5).轻便风速表

构造：风杯感应部分、机械指示部分

感应部分：四个半球形风杯

刻度盘中心大指针指示十位数和个位数，右边小指针指示百位数，左边小指针指示千位数。

轻便风速表一般用于小气候观测或特殊观测。

2. 测雨：

常用的测量降水的仪器有雨量器、翻斗式雨量器、虹吸式雨量计和双阀容栅式雨量传感器等。

（1）. 雨量器是观测降水量的仪器，由雨量筒和量杯组成。雨量筒用来承接降水物，它包括盛水器、储水瓶和外筒。

气象站雨量器安装在观测场内固定的架子上。器口保持水平，距地面高70米。

（2）. 单翻斗传感器构造原理：是用来自动测量降水量的仪器，主要由承水器、过滤漏斗、翻斗、干簧管、底座和专用量杯等组成。降水通过承水器，再通过一个过滤斗流入翻斗里，当翻斗流入一定量的雨水后，翻斗翻转，倒空斗里的水，翻斗的另一个斗又开始接水，翻斗的每次翻转动作通过干簧管转成脉冲信号（1脉冲为0.1mm）传输到采集系统。仪器测量范围0-4mm/min。

安装与调整：单翻斗雨量传感器应安装在观侧场内预制水泥座上，筒口离地70cm 高，保持筒口水平。

安装与检查：先将承水器外筒安在观测场内，底盘用三个螺钉固定在混凝土底座或木桩上，要求安装牢固、器口水平。感应器安在外筒内，注意当上翻斗处于水平位置时，漏斗进水口应对准其中间隔板。最后将电缆线与室内仪器联接，电缆线不能架空，必须走电缆沟（管）。

安装完毕，将清水徐徐注入感应器漏斗，随时观察计数翻斗翻动过程，有无不发信号或多发信号现象。检查室内仪器上是否采集到数据。最后注入定量水(60-70mm)，如无不发信号或多发信号的现象，且室内仪器的数据与注入水量相符合，说明仪器正常，否则须检修调节。

单翻斗雨量器

（3）. SL3-1双翻斗雨量传感器由集水器、翻斗、调节螺钉、干簧管等构成。在测量过程中，随着翻斗间歇翻倒动作，带动开关，发出一个个脉冲信号，将非电量转换成可以进行计量的物理信号。

产品特点：采用双翻斗，测量精度高；适合气象常规业务观测；传统测量方法，可靠性高

机械原理设计，易维护；国产自主创新研发，性价比高；采用不锈钢材质，美观耐用机械原理设计，易维护。

典型应用：适用于各种常规气象站、水文站、环保、防汛排涝以及农、林等有关部门用来测量降水量，并将降雨量转换为可以进行计量的物理信号。

SL3-1型雨量传感器

（4）. 虹吸式雨量计是用来连续记录液体降水的自动仪器，由承水器（通常口径为20cm）、浮子室、自记钟和虹吸管等组成。

开始使用前必须按照顺序进行调整检查：

1. 调整零点，往承水器里倒水，直到虹吸管排水为止。

2. 用10ml清水，缓缓注入承水器，注意自计笔尖移动是否灵活；如摩擦太大，要检查浮子顶端的直杆能否自由移动，自计笔右端的导轮或导向卡口是否能顺着支柱自由滑动。

3. 继续将水注入承水器，检查虹吸管位置是否正确。

虹吸式雨量器

(5).测雨雷达：组成部分测雨雷达是利用物体对电磁波的散射作用来对云、雨、雪、雹等进行观测的.当雷达天线发射出去的电磁波在空间传播时，若遇到云、雨、雪、雹等目标物，就有一部分辐射能会被反射回来，并被雷达天线接收，这时在显示器上就会出现许多亮度不等的区域，即云、雨、雪、雹等的回波图像，

简称气象回波。所以，用测雨雷达可似随时提供几百公里范围内的降水分布和结构等气象情报.与气象卫星云图相比，测雨雷达提供中尺度的降水信息，对于补充地面站的不足十分有效.利用雷达回波可以测定降雨云团的方位、高度、距离等三维信息，通过纪录还可以测定降雨的历时和变化过程，配合地面雨量站的实时校正，雷达测雨的精度很高

二、实验感悟：

通过这次实验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。