气象观测场设备及使用原理
GPS／MET站工作原理及日常维护
GPS／MET站工作原理及日常维护导航卫星（如GPS）发射的载波信号在穿过大气层时受到大气的影响而延迟，可以通过对这种延迟信号的测量来反演大气折射率，从而遥感大气水汽参数。
GPS/MET站的数据采集就是通过测量导航卫星的码距和相位，来获取站点上空整个气柱的水汽含量。
GPS/MET站投入业务运行时间较短，目前本站将近1年时间，为了设备的稳定运行，所以了解台站仪器设备的工作原理以及日常使用维护非常重要。
关键詞：GPS/MET站；工作原理；日常维护1 GPS/MET站工作原理GPS卫星发出的无线电信号在穿越大气层时，受到对流层折射影响，传播路径会发生弯曲和延迟。
在GPS气象学中，正式利用大气折射量得到大气折射率，进而通过折射率与温度、气压和水汽压之间的函数关系，最后估算出大气层中的可降水分；连续工作的地基GNSS遥感水汽探测系统可用来估算测站上空的水汽总量、廓线、电子浓度总量等。
全球定位系统气象观测站（GPS/MET）由卫星接收天线、机柜、UPS等构成，原始观测资料通过通信网络连接到国家气象信息中心，由国家气象信息中心将原始资料传至气象探测中心处理成水汽数据并进行质量控制，形成可用的水汽数据产品。
1.1 电离层的延迟最大的大气信号延迟来自电离层，距地面大约为50-500公里，这个层面含有大量的电离子；由于电离层折射与信号频率直接相关，利用双频信号的线性组合即可消除其影响。
这就是为什么GPS发射双频信号的一个主要原因，也是为什么在高端应用中要采用双频接收机的主要原因。
1.2 对流层的延迟距地面高度50公里以下的被称为中性大气，在该区域发生的信号延迟主要是由于气温、气压和水汽的不断变化所引起的；中性大气所引起的延迟最主要来自于9-16公里以下的对流层中的水汽在含量与分布上的变化；由于对流层的延迟与信号频率有关，并且是高精度GPS卫星大地测量与地球动力学的主要误差源之一，因此，在GPS大地测量与地球动力学的精密计算中都需要把对流层的延迟作为误差参数来进行解算和分离。
第八讲 现代气象观测资料及应用
天气雷达对气象目标的探测
1. 对降水区的探测 对降雨区而言，雨滴的直径越大，则该雨区所产生的雷 达回波就越强。 湿雪和湿冰雹，能形成很强的回波。干冰雹和较小的冰 雹区回波很弱。 2. 对湍流的探测 天气雷达是通过与湍流夹杂在一起的水滴反射雷达波时 的多普勒效应而检测湍流的。 3. 结论 猛烈的暴雨区域，与之相伴随的夹带雨滴的中度以上的 湍流区域、表面包裹着水层的冰雹以及直径较大的干冰雹， 均可产生较强的雷达回波。 直径较小的干冰雹对雷达电波的反射很微弱，因而不能 有效地被雷达检测；与此相似，干的雪花也不能产生有效 的回波，只有潮湿的较大雪晶，才可能产生较弱的回波； 此外，天气雷达也不能直接深测晴空湍流区。
4.细胞状云系： 细胞状云系主要出现在湖面和洋面上。在冬季， 当冷锋移到洋面时，锋后的冷空气由于受暖洋面 的加热作用，气层很不稳定，引起强烈对流，造 成大片的积云区，这种由大片的积云组成的云系 就称为细胞状云系。每个细胞直径大约有40～ 80km，由于它的尺度较大，一般不能在地面上观 测到。 未闭合的细胞（由浓积云或积雨云组成）； 闭合的细胞（由层积云组成） 5.波状云系： 排列整齐，有波纹结构的云系。 1）山脉背风坡后由重力波造成的云系； 2）高空急流区中的横向波动云系。
在可见光云图上的纹理不均匀是由于积云内部高度不一、 厚度有参差、云的形状不规则以及有暗影等原因造成的。在 红外云图上的纹理不均匀则是由于云区内对流云顶高度不一 而使云顶温度不一致引起的，对流较强的浓积云云顶较冷、 色调较白，对流较弱的积云云顶较暖、色调较暗，由此造成 暗淡相间的纹理。
5. 低云： 1）层积云： 在可见光云图上表现为多起伏 的球状闭合细胞状云系；在红 外云图上色调为灰色。 2）云和雾： 在可见光云图上表现为一片光 滑均匀的云区，边界形状常和 地形走向一致；在红外云图上 有‘黑层云’、‘黑雾’现象。 3）雨层云： 在可见光云图上表现为白色 到灰白色不等，在红外云图上 为均匀的浅灰色。
气象站工作原理
气象站工作原理气象站是专门用来观测、记录和分析大气现象和气象要素的设备。
它的作用非常重要，对于准确预测天气变化、保障航空航海安全以及农业、林业等决策具有至关重要的意义。
本文将详细介绍气象站的工作原理。
一、气象要素的观测气象站主要观测气象要素，包括气温、气压、湿度、风速、风向、降水等。
观测这些气象要素的仪器有温度计、气压计、湿度计、风速风向仪、降水量计等。
1. 温度观测气象站通常使用最常见的气温计进行温度观测。
气温计有许多种类，其中最为常见的是水银温度计和最高最低温度计。
水银温度计利用水银的膨胀量来测量温度，最高最低温度计则能够记录一段时间内的最高和最低温度。
2. 气压观测气压是指大气对单位面积的压力，用于衡量大气的稳定性和气象变化。
气象站使用的主要气压计有水银气压计和气压传感器。
水银气压计利用水银在管内的上升或下降来测量气压变化，而气压传感器则是通过检测压力变化来进行气压观测。
3. 湿度观测湿度是空气中水蒸气含量的多少，用于描述空气中水分含量的大小。
常见的湿度计有干湿球温度计和电子湿度计。
干湿球温度计通过测量湿度对温度的影响来计算湿度值，而电子湿度计则是利用电子传感器来测量湿度。
4. 风速和风向观测风速和风向是描述风的重要要素。
气象站常用的风速风向仪有风筝风速仪、杠杆风速仪和超声波风向风速仪。
风筝风速仪利用风筝的位置来测量风向和风速，杠杆风速仪通过杠杆的摆动来测量风速，而超声波风向风速仪则通过超声波信号的传播和接收来测量风速和风向。
5. 降水观测气象站通常使用雨量计来测量降水量。
雨量计有瓶式雨量计和自动记录雨量计。
瓶式雨量计通过收集雨水的量来测量降水量，而自动记录雨量计则能够自动记录并储存降水数据。
二、数据收集与分析气象站观测到的各种气象要素数据需要及时收集和分析，以便进行天气预报和气象研究。
现代气象站多采用自动化设备进行数据的收集和传输。
气象站会使用数据采集设备将观测到的气象要素数据进行记录并传输到气象中心。
民航自动气象观测系统(AWOS)原理及维护
民航自动气象观测系统（AWOS）原理及维护作者：王国强来源：《山东工业技术》2014年第01期【摘要】民航自动气象观测系统（AWOS）是指安装在机场跑道附近的一套传感器系统，它通过测量、收集和传输来为航空器的起降提供客观、可靠、准确的气象数据。
本文以芬兰VAISALA公司生产的的MIDAS600机型为例，对民航自动气象观测系统的原理及日常维护进行了总结。
【关键词】民航；自动气象观测系统（AWOS）；维护0 引言随着民航气象建设的不断发展，目前全国大多数主要民航机场都配备了由芬兰VAISALA 公司生产的自动气象观测系统（AWOS）。
该系统的主要功能是将通过分布在机场跑道一侧的各要素传感器所采集的气象要素传输至中央数据单元（CDU）进行处理，然后通过网络把实时气象资料传送给各类用户（如管制塔台、预报、观测、机场指挥中心、航空公司运行控制中心等），为这些用户的决策提供气象数据的支持。
芬兰VAISALA公司生产的的MIDAS600机型为民航机场常见配置机型，本文从该设备原理、组成以及常见维护程序角度进行阐述，以期对设备维护人员提供一些参考。
1 系统原理及组成机场气象自动观测系统由MILOS500、MIDAS600、风系统WAT15、大气透射仪、云高仪组成。
1）MILOS500是一套测量、收集和预处理天气数据可独立应用系统，能自动采集湿度、温度、气压、降水等传感器的数据，再以调制解调方式向MIDAS主机发送数据。
2）MIDAS600与各传感器以点对点FSK方式通信，具有传感器数据收集、数据计算处理、编报、发报、AFTN、故障判断告警、气象数据显示输出等功能。
而且在主机可查询某个传感器的工作参数和发出控制命令，方便的了解传感器的工作状态和故障的可能部位，为快速查明故障和排除故障提供了良好的条件。
3）风系统WAT15采用FSK方式，可独立的完成数据采集、传输、处理和终端显示工作，并将处理好的数据送至MIDAS主机。
AWOS知识简介
RVR 使用三个变量来评估： MOR （散射或消光系 数）、跑道光强、背景亮度
利用设备观测MOR，不得采用人工观测方式，探测仪 故障时，应停止观测，不得使用主导能见度或其他能
见度替代
观测知识
人工能见度：《民用航空气象地面观测规范》第七十七条 可以参考能 见度测量仪器测量的能见度值(PRE VIS) 。《民用航空气象地面观测规 范》第七十八条在MET REPORT和SPECIAL中，应当报告跑道方向的能见度 （ VIS)，在METAR和SPECI中，应当报告主导能见度。
AWOS 传感器数据输出、显示
中央数据处理单元（CDU） 点对点 RS-232或RS-485连接线
大气压力、温湿度传感器15S测量一次，发送间隔60S；降水60S测量、发送一 次；风3S测量、计算、发送一次；透射仪1S测量一次，15S发送一次；FD12P 能见度仪15S测量、发送一次；云高30S测量、发送一次到CDU
《民用航空气象地面观测规范》第十四条 对时情况应当记录在 值班日记中 协议中明确
《民用航空气象地面观测规范》第三十五条 实施24小时观测的 机场气象台应当将无人值守期间的观测数据补记在《地面观测簿 （例行）》 。
观测仪器设备应当定期进行计量检定
观测知识
《民用航空自动气象观测系统技术规范》 《工作规则》
观测知识
《民用航空自动气象观测系统技术规范》
第二十六条民用航空自动气象观测系统应当具有24 小时连续工作 的能力，系统稳定工作时间应当大于15年。
第二十七条民用航空自动气象观测系统平均故障间隔时间 （MTBF）应当大于4500 小时；其重要部件的平均故障间隔时间 （MTBF）应当大于26300小时。
掌握气象观测设备和降水量测量方法教案
掌握气象观测设备和降水量测量方法教案一、教案概述气象观测设备和降水量测量方法是气象学的基础知识，是气象观测的重要组成部分。
掌握气象观测设备和降水量测量方法对于气象科学工作者和气象应用人员至关重要。
本教案旨在帮助学生了解气象观测设备的使用方法和降水量的测量方法，从而提高他们的气象学习水平和实践能力。
二、教学目标1.知道什么是气象观测设备和降水量测量方法。
2.能够熟练掌握气象观测设备（如气象站、雷达等）的结构、工作原理和使用方法。
3.能够掌握降水量测量法（如雨量计、蒸发计等）的使用方法，熟练掌握测量、记录和分析降水量的技巧。
4.能够理解气象观测设备和降水量测量方法在气象科学和气象应用中的作用和重要性。
三、教学内容1.气象观测设备的介绍(1) 气象站的结构和工作原理(2) 雷达的结构和工作原理(3) 卫星遥感的结构和工作原理2.降水量测量法的介绍(1) 雨量计的使用方法(2) 蒸发计的使用方法(3) 地面沉降量的测量方法(4) 雪深和积雪量的测量方法3.气象观测的地点选择(1) 气象站的规划和布置(2) 气象观测的地理条件选择四、教学方法1.理论授课法：通过讲授基本知识和理论，使学生理解气象观测设备和降水量测量方法的结构、工作原理和使用方法，以及在气象科学和气象应用中的作用和重要性。
2.实践教学法：通过亲身操作和实践，让学生掌握气象观测设备和降水量测量方法的使用方法，并熟练掌握测量、记录和分析降水量的技巧。
3.图片展示法：通过图片和幻灯片的展示，让学生了解气象观测设备和降水量测量方法的各种特点，以及在气象科学和气象应用中的应用情况。
五、教学步骤1.气象观测设备的介绍。
讲解气象站、雷达和卫星遥感的结构、工作原理和使用方法。
2.降水量测量法的介绍。
讲解雨量计、蒸发计、地面沉降量、雪深和积雪量的测量方法和使用技巧。
3.气象观测的地点选择。
讲解气象观测的地点选择与规划，并结合实际例子进行讲解。
4.实践教学。
学生通过亲身实践，掌握气象观测设备和降水量测量方法的使用方法，并熟练掌握测量、记录和分析降水量的技巧。
新型自动气象站工作原理、操作及维护
避雷针安装
• 用铜螺丝把接地线固定在避雷针下方螺杆 上，将接地线沿上层拉线从绝缘端子的下 方开始用扎带每隔50CM绑在拉索上引到接 地体处。
风传感器安装
1. 将风横臂底座用三个M8*16螺丝固定在风杆 顶部，再将风横臂与横臂底座用两个M8*16 螺丝固定。 2. 调整风横臂至水平并使其风向安装端朝北 （风速朝南），分别把风向传感器（指北针 需固定在上面）和风速传感器的电缆分别插 入插座后，再安装在风横臂上，旋转调整风 向传感器使指北针、风横臂在同一直线上。 3. 如果风杆不是正东西倒向，需根据底座实际 的方位角和当地的磁偏角调整风向传感器使 指北针指北。
风塔外形
带拉索风杆底座的安装
1. 用5个M20螺母将风杆合页底座试安装在底座 预埋件上 。
风杆底座的安装
2. 调整合页内侧两个M20螺母使底座表面水平， 拧紧这螺母，再调整外侧螺母使底座上的圆 管十字方位垂直于地面。
组合风杆 • 将三根主杆（60，80，100）按照大小顺序 一字排开，Φ60主杆和Φ80主杆分别套上过 渡套。
4.5、风向测量传感器
风向传感器用于10米风向的观测。 传感器采用轴式风向标，通过磁 码盘或光码盘转换方式。 电源电压：5VDC。 风向输出信号类型：7位数字量 （格雷码）。
4.6、翻斗式雨量测量传感器
• 翻斗雨量传感器用于降水观测。 • 传感器采用翻斗计数转换方式。 • 输出信号类型：通断信号（两根信号线）
棕 1 1
白 2 2
兰 3 3
黑 4 4
采 集 器 机 箱 内 采 集 器 机 箱 外 3 2 20 25孔插头 GC-25T 25针插头 3 2 4 7 接 主 机 7
新型自动气象站主采集器与终端计算机连接图
自动气象观测系统简介
H=c*t
100 ft SAMPLE #2 (200 ns)
REFLECTED LIGHT
数据获取与传播 数据处理与分析
告警处理
数据显示与编辑
实况数据显示 Weather View 人工修正 Actuals
数字显示器
信息生成
发报模块
METAR/SPECI
文本记录监视
ASCII Log View
气象数据计算 输入/输出 系统
TCP/IP TCP/IP
系 统 对 象
TCP/IP
事件查看器
Event Monitor
数据状态
数据正常 (NORMAL)
数据值超过预设的数据有效范围
字符颜色
灰色背景，黑色字符
红色背景，黑色字符
(INVALID)
数据是人工输入值 (MANUAL)或是由 备份传感设备提供的 (BACKUP)
数据最近未更新 还没有足够的数据计算出统计平均
黄色背景，黑色字符
白色背景，黑色字符
MIDAS IV CDUs 与工作站应用软件是相互独立的 工作站的数量没有特别限制 工作站和 MIDAS IV 应用程序分为以下四种用户
观测员 (OWS)
预报员 (FWS) 维修人员 (RCM)
实时天气信息的使用者 (WV)
工作站连接系统主机
每个工作站都同时与两个 MIDAS IV CDU 连接 每个应用程序都自动接收在线 (active) CDU 的数据
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气象观测场设备及使用原理
一、引言
气象观测场设备是进行气象观测的重要工具，它能够收集大气中的各种气象要素数据，为气象预报和科学研究提供准确的观测资料。
本文将介绍几种常见的气象观测场设备及其使用原理。
二、气温观测设备
1. 气温计
气温计是最常见的气象观测设备之一，它用于测量空气的温度。
常见的气温计有普通温度计和最高最低温度计。
普通温度计的使用原理是通过液体的膨胀和收缩来测量温度变化，而最高最低温度计则利用汞柱的上升和下降来记录过去一段时间内的最高和最低温度。
2. 热电偶温度计
热电偶温度计利用两种不同金属材料的热电效应来测量温度。
当两种金属接触时，由于温差的存在，会产生电动势，通过测量电动势的大小可以确定温度。
热电偶温度计具有响应速度快、测量范围广的优点，被广泛应用于气象观测中。
三、湿度观测设备
1. 湿度计
湿度计是测量空气湿度的设备。
常见的湿度计有干湿球湿度计和电子湿度计。
干湿球湿度计通过测量干球温度和湿球温度之间的差值
来计算相对湿度，而电子湿度计则利用传感器测量空气中水汽的含量来确定湿度。
2. 雷达回波
雷达回波可以用于测量降水的强度和类型，进而推断出降水的形态和强度。
雷达回波的原理是通过向大气中发射微波信号，然后测量这些信号与降水粒子的散射情况。
根据散射信号的强度和频率，可以推断出降水的类型和强度。
四、风速观测设备
1. 风速计
风速计是测量风速的设备，常见的风速计有杯式风速计和超声波风速计。
杯式风速计利用风力使转杯旋转的原理来测量风速，而超声波风速计则通过向空气中发射超声波信号，并测量信号的传播时间来计算风速。
2. 风向仪
风向仪用于测量风的方向，常见的风向仪有风向标和风向传感器。
风向标是一种具有指示箭头的仪器，利用风力使箭头指向风的方向。
而风向传感器则通过测量风对传感器的作用力来确定风的方向。
五、气压观测设备
1. 气压计
气压计是测量大气压强的设备，常见的气压计有水银气压计和气压
传感器。
水银气压计利用水银在管内的上升和下降来测量气压的变化，而气压传感器则通过测量传感器内部气体的压力来计算气压。
2. 高空探空仪
高空探空仪是一种用于测量大气压强和温度等参数的仪器。
它通常是通过气球将探测仪器送入大气中，利用仪器上的传感器测量各种参数，并通过无线通信将数据传回地面。
六、总结
气象观测场设备是进行气象观测的重要工具，本文介绍了几种常见的气象观测场设备及其使用原理。
通过了解这些设备，我们可以更好地理解气象观测的原理，并为气象预报和科学研究提供准确的观测数据。
希望本文能够对读者对气象观测场设备有所了解，进而提高对气象观测的认识和理解。