南京信息工程大学__气象仪器____实验

南京信息工程大学气象仪器实验(实习)报告系计算机与软件专业软件工程班级12姓名学号
一. 实验目的：
了解测风测雨气象仪器的原理、组成、作用等，通过实践课，对气象观测仪器加深了解。

二．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
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
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两部分风杯、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型风向风向风速计感应部分
(3) EN型系列测风数据处理仪
EN型系列测风数据处理仪与特定感应器配套可以组成EN1型和EN2型两种自动测风仪。

主要功能有：定时打印输出二分钟、十分钟平均风向风速；打印输出大风报警、航危报大风报警及解除警报的风向、风速及其出现时间，发出报警信号；
每天20时打印输出日极大风速、最大风速及相应的风向、出现时间，日合计、日平均，并可随时显示各种瞬时值和平均值，存储24小时风向风速记录。

可代替EL型电接风速风向计的记录器、指示器和大风报警器。

(4)海岛自动测风系统
用途：该系统是专门为测量海岛出现的强风而设计的，其特点是具有较好的测强风力。

系统由两个部分组成：一个是自动采集部分，另一个是接收部分。

采集部分由风向风速传感器、数据处理器、调制解调器、无线电收发讯机、太阳能板和蓄电池等组成。

接收部分由计算机、调制解调器、无线电收发讯机和打印机组成。

原理：采集部分对风向风速传感器采样，然后计算出风向风速的平均值。

通
过无线通讯实现采集数据到接收部分的传输。

有日照时，采集部分采
用太阳能电池对蓄电池充电。

(5) 轻便风向风速表
轻便风向风速表，是测量风向和一分钟内平均风速的仪器，它用于野外考察或气象站仪器损坏时的备份。

组成：仪器由风向部分（包括风向标、方位盘、制动小套）、风速部分（包括十字护架、风杯、风速表主机体）和手柄三部分组成。

(6)单翼风向传感器
原理：风向感应器为单翼风标。

当风标转动时，带动格雷码盘（常用七位，分辨率为2.8°），按照码盘切槽的设计，码盘每转动2.8°，光电管组就会产生新的七位并行格雷码输出。

(7) 风杯风速传感器
风速传感器采用三杯式感应器，风杯由碳纤维增强塑料制成。

过程原理：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。

还有一种风速计的工作原理是：当风杯转动时，带动同轴的磁棒旋转，在霍尔集成电路中感应出与风速成正比的脉冲信号，经计数器处理后，输出实际风速值。

(8) 螺旋桨式风向风速感应器
该感应器的头部是一组螺旋桨叶片，风向标部分制成飞机机身相似的外形，保持良好的流线型。

工作原理：在风向尾翼作用下，叶片旋转平面始终对准风的来向。

叶片系统受到风压的作用，产生一定的扭力矩，使叶片旋转。

转速与外界风速成正比。

(10)自动观测风仪
传送和指示风向标所在方位的方法很多：有电触点盘，环形电位器，自整角机和光电码盘几种型式，其中最常用的是格雷码码盘。

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
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厘米。

雨量器的组成：雨量器是观测降水量的仪器，它由雨量筒与量杯组成。

雨量筒的组成：雨量筒用来承接降水物，它包括承水器、贮水瓶和外筒。

雨量筒的用途：雨量筒观测的降水主要用于旬月报，气候预报，气候资料的分析。

(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
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。

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
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) 自动站雨量传感器
过程原理：自动站雨量传感器降水通过承水器，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。

(6)双阀容栅式雨量传感器
组成：该传感器也是用来自动测量降水量的的仪器，主要由承水器、贮水室、浮子与感应极板，以及信号处理电路等组成。

过程原理：它是利用降水量贮水室内浮子随雨量上升带动感应极板，使容栅移位传感器产生的电容量变化，经转换为位移计量的原理测得降水量。

三. 实验感悟：
通过本次实验我对气象观测仪器有了一些了解，在学校观测场看到了书本上的仪器，增强了实践经验。

同时，经过老师耐心的讲解，使我对测量风和测量雨的操作过程有了更深的了解。