大气探测学复习 第七章 地面风

地面风的观测内容风向风速。

风就是指空气的水平运动

风向是指风的来向

风速单位时间内气流走过的速度

瞬时风速 3S内的平均风速

最大风速在某个时间段出现的10min平均最大风速值

极大风速某个时间段内出现的最大风速值（3S）

测量仪器风杯风速计，风向标，超声风速仪，热线风速仪，皮托管

测风仪器的安装高度最好在10～20米之间

安装地点要求尽量开阔空旷，远离障碍物，

风向传感器传送和指示风向的方法有哪些？

有机械传送、电接式传送、电位计式传送、光电转换即格雷码盘等，其中最常用的是格雷码盘。

风速传感器传送和指示风速的方法有哪些？

传送和指示风速的方法有机械式、电接式、电机式、磁感式和光电式即多齿光盘等，其中最常用的风速传感器是多齿光盘

试述风向标测定风向的原理。各种风标各有什么优点？

当风的来向与风向标成某一个交角时，风对风向标产生压力，这个力可分解成平行和垂直于风向标的两个分力。由于风向标头部受风面积较小，尾翼受风面积较大，因而感受的风压不相等，垂直于尾翼的风压产生风压力矩，使风向标绕垂直轴旋转，直至风向标头部正好对着风的来向时，由于翼板两边受力平衡，风向标就稳定在某一位置。

特点：双叶型、菱型、流线型等。双叶型风向标稳定性也较好，但是尾翼对气流的破坏较严重，引起了尾翼后的涡流。菱型风向标是比较理想的风向标，它的体积和重量都较小，灵敏性、稳定性都很好。流线性风向标具有菱型风向标的优点，但是制造上较难，容易变形。

从风标响应的观点来说，对风标应有怎样的要求？

灵敏性：在小风速或风向改变不大的情况下，能很快地反映出风向变化来

稳定性：当风向改变时，由风向标本身惯性作用引起的摆动要小

为什么现在常见的风杯形风速器均采用三杯圆锥形？

实验认为三杯优于四杯，一方面是三杯的旋转力矩在整个回旋过程中分布比较均匀，转动比较稳定；另一方面，同样的材料和结构，单位质量所得到的旋转力矩是三杯大于四杯，因此比较灵敏，目前新型转杯风速表均是采用三杯的，试验还认为，锥形杯的性能比半球形的好。

试述旋转风速表的过高效应。

对于风杯型风速器，是根据受到的风压的作用，风杯顺着圆锥的凹面方向自由转动，再根据风杯的转速确定风速的大小。当风速增加时转杯能迅速增加转速，以适应气流速度，但当风速减小时，由于惯性影响，转速却不能立即下降。因此，旋转风速表在阵性风里指示的风速一般是偏高，就是所谓的过高效应。

格雷码盘特点

格雷码盘将风向标轴的转动角度的度数变换成一个二进制的数字信号。格雷码盘由等分的同心圆组成，由内到外分别作21、22、23、24、25等分，相邻两份做透光和不透光处理，通过位于码盘两侧同一半径上的光电耦合器件输出相应的格雷码

试述电接风向风速计的基本构成及各部分的作用。

基本组成

（1）感应器

a.风速部分的组成及各部分的作用

b.风向部分的组成及各部分的作用

（2）指示器

a.瞬时风速指示部分

b.瞬时风向指示部分

（3）记录器

a.瞬时风速记录部分

b.瞬时风向记录部分

热线风速表的测量原理是什么，有哪些类型，各有何特点？

热线风速表是利用一根被加热的金属丝置于空气中，散热速率与周围空气的流速有关，利用这种特性来测量风速。

声风速表的测量原理

声风速表是利用声波在空气中的传播速度与风速之间的函数关系测量风速的。

对测风仪器的安装要求

测风仪器必须垂直安装；安装测风仪器的杆不能太粗，否则会改变气流的自然状况；仪器应安装在杆的顶端，如果需要安装在杆的中间，则应使用一定长度的横臂，以使风速仪器远离杆柱。由于风比起其它要素来说，更容易受到地形特征的影响。因此，对测风仪器的安装，要尽可能地减小地形地物的影响，以提高记录的准确性和代表性。