波文比法的原理仪器及问题分析_图文
波前测量仪原理范文
波前测量仪原理范文
干涉图案的记录一般有两种方法。
一种是将干涉图案直接记录下来，如通过CCD相机，这样便可以获得一个静态的干涉图案。
另一种是将干涉图案分解成一系列空间频率的分量，这些分量可以通过傅里叶变换得到。
在记录下干涉图案后，波前测量仪会对干涉图案进行处理，以得到波前的相位信息。
常见的处理方法有移相法、频率解析法等。
在移相法中，干涉图案会和一个已知相位的参考图案进行干涉，通过调整参考图案的相位，直到达到干涉图案的最大对比度，这时参考图案的相位信息就是待测波前的相位信息。
在频率解析法中，波前测量仪会对干涉图案进行傅里叶变换，将干涉图案分解成一系列频率分量。
这些频率分量的幅度和相位信息可以用来得到波前的形状和相位信息。
总之，波前测量仪通过干涉现象来测量光学系统中的波前形状和相位信息，它能够提供准确的波前形状分析和像差检测。
在光学系统的设计和优化中，波前测量仪是一种非常有用的工具。
波谱图的分析原理,方法和典型实例分析
波谱图的分析原理，方法和典型实例分析（荆州市神舟纺织有限公司）欧怀林一·波谱图分析的基本原理与方法：1.机械波和牵伸波的概念与计算方法：⑴．机械波在波谱图中，呈现“烟囱”柱形状，在一个或多个频道上出现。
当宽度占据二个频道时称为双柱机械波；超过二个频道以上时称为多柱机械波。
⑵．机械波长计算公式：a.牵伸倍数法：λ＝πDxE。
λ-产生机械波的回转部件的波长；Dx-产生机械波的回转部件的直径；E-输出罗拉（前罗拉）到产生机械波的回转部件的牵伸倍数。
b.传动比法：λ＝πD1i。
λ-产生机械波的回转部件的波长；D1-输出罗拉（前罗拉）的直径；i-产生机械波的回转部件到输出罗拉（前罗拉）之间的传动比。
c.速度法：λ＝V/n。
λ-产生机械波的回转部件的波长；V-出条速度；n-产生机械波的回转部件的转速。
下图为典型的机械波波谱图：下面几张图例为前道工序产生的机械波，随后道工序牵伸后其波长变化情况：上图为并条胶辊产生的机械波波谱图。
上图为对应的粗纱波谱图。
上图为对应的细纱波谱图。
⑶．机械波危害程度的评价：当基本波谱上的峰高超过该峰所在波长处基本波谱高度的50%时，会对织物造成不良影响。
对于连续两个或者多个机械波，其波峰必须叠加后来评价。
机械波产生的疵点绝大多数呈现为规律性，机械波波峰越高，曲线图上的振幅就越大，疵点在布面体现越明显。
⑷．牵伸波在波谱图中，跨越三个或三个以上频道，形成像小山形隆起状的波形。
⑸．牵伸波计算公式：λ＝KEL W。
E-输出罗拉到产生牵伸波部位的牵伸倍数；L W-纤维的平均长度；K-常数，细纱2.75；粗纱3.5；并条4.0；精梳条4.0；气流纺5.0。
⑹．牵伸波危害程度的评价：牵伸波波峰越高，曲线图上的振幅就越大，疵点在布面的体现越明显。
牵伸波波长不像机械波波长那样基本固定，而在一定范围内波动，故触发多个频道，形成小山包状的波形。
典型的牵伸波波谱图如下：2.波谱仪及各种波形分解的基本原理及特点：基于经济性的考虑，波谱仪对波谱的识别分析是建立在正弦波的基础上的。
高中物理鲁科版(2019)选择性必修一课件5.2科学测量：用双缝干涉测光的波长(共27张PPT)
例1.在用双缝干涉实验测定光的波长时(实验装置如图所示)：
(1)下列说法错误的是
.(填选项前的字母)
A.调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝
和双缝
B.测量某条干涉明条纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与
该明条纹的中心对齐
C.为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条明条纹间的距离a，
−1
，选项C正确.故选A.
(2)主尺读数是1.5 mm，螺旋读数是47.0×0.01 mm，
因此示数为1.970 mm.
答案 ： (1) A
(2) 1.970
例2.在用双缝干涉实验测定光的波长时，将双缝干涉实验仪按要求
安装在光具座上(如图甲所示)，并选用缝间距d=0.20 mm 的双缝屏.
从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离l=700 mm.然后，
D.将单缝与双缝的位置互换，其他不动
3.双缝干涉测光的波长的实验装置如图甲所示，已知单缝与双缝间
的距离l1=100 mm，双缝与屏的距离l2=700 mm，双缝间距d=0.25
mm.用测量头来测量明条纹中心的距离.测量头由分划板、目镜、
手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻
线对准明条纹的中心(如图乙所示)，记下此时手轮上的读数，转动
y2=7.5 mm+0.01×37.0 mm=7.870 mm.
2 −1
2 −1
(2)相邻两明条纹中心间距Δy=
=
；
4−1
3
(2 −1 ) 2.5×10−4 ×(7.870×10−3 −2.190×10−3 )
可得λ=
=
m=6.762×10-7 m.
32
《仪器分析原理》word版
I 篇.光谱学分析方法第二章.光谱分析法导论§2—1 电磁辐射的波动性一.电磁辐射的波动性二.电磁波谱：将电磁波按其波长（或频率、能量）次序排列成谱。
三.电磁波的波动性质1.散射：由于碰撞而导致传播方向的改变。
（胶体） ①丁铎尔散射：粒子的直径等于或大于入射光的波长。
②分子散射：粒子的直径小于入射光的波长时：非弹性碰撞——拉曼散射弹性碰撞——瑞利散射441λν∝∝II ：散射光强度。
2.折射和反射：由于光在两种介质中传播速度不一样而引起的。
折射率：在真空中的速度c 与其在介质中传播速度v 的比值：vc n =3.干涉：频率相同、振幅相同、周相相同（或保持恒定）的波源。
λδK ±= .2.1.0=K()212λδ+±=K.2.1.0=K4.衍射：光波绕过障碍物而弯曲地向它后面传播的现象。
ϕsin a =∆ϕ一定 若狭缝可以分成偶数波带（2λ），P 点出现暗条纹；若狭缝可以分成奇数波带（2λ），P 点出现明条纹；当0=ϕ时，零级明条纹；ϕ符合22sin λϕK a = 3.2.1±±±=K 时暗条纹 ϕ符合()212sin λϕ+=K a 3.2.1±±±=K 时明条纹§2—2 辐射的量子力学性质一、电磁波的微粒性光子能量： v h E ⨯=v ：Planch 常量，为sJ ⋅⨯-3410626.6二、物质的能态λch v h E E ⨯=⨯=-01三、辐射的发射1、线光谱：谱线宽：nm 510-()hE E v 011-=()011E E hc-=λ2、带光谱：由几组线光谱组成。
3、连续光谱：黑体辐射：固体加热至炽热会发射连续光谱的一类热辐射。
四、辐射的吸收 1、原子吸收 2、分子吸收转动振动电子分子E E E E ++=3、磁场的诱导吸收4、驰豫过程 ①非辐射驰豫 ②荧光和磷光驰豫共振荧光与非共振荧光§2—3 光学分析仪器一、典型仪器的组成： 1、稳定的辐射源；2、固定试样样的透明容器；3、色散元件；4、辐射检测器或换能器；5、信号处理器或读出装置。
大气探测学作业习题及参考答案
6 精品课程《大气探测学》作业习题第1章绪论1.名词解释：大气探测的精确度、灵敏度、惯性、分辨率、量程、代表性、可比性。
2.大气探测学研究的对象、范围和特点是什么？3.大气探测的发展主要有哪几个时期？4.简述大气探测原理有哪几种方法？5.大气探测仪器的性能包括哪几个？6.如何保证大气探测资料的代表性和可比性？第2章云的观测7.熟记三族、十属、二十类云的中文名和国际简写。
8.解释积状云、层状云、波状云的形成机理和基本特征。
9.解释卷积云与高积云、高积云与层积云各有何异同？10.解释卷层云与高层云、高层云与雨层云、雨层云与层云有何异同？11.解释荚状、堡状、絮状云、钩状云的形成机理，各代表什么大气气层结状况？12.解释碎积云、碎层云、碎雨云的外形与成因有何不同？13.简述对流云从淡积云Cu hum发展到鬃积雨云Cb cap的物理过程。
14.熟记CH、CM、CL云码所代表的云属、云状及其天气意义和演变规律。
15.对下面的记录进行分析，并描述天空状况，包括云状、云量、云的特征及可能伴随出现的天气现象等。
时间8h 10h 12h 14h 16h云码CL1，CM8，CH1 CL2，CM6，CH2 CL2，CM6，CHX CL9，CMX，CHX CL7，CM9，CHX云量4/2 6/4 8/6 10/10 10/10-第3章能见度的观测16.影响能见度的因子有哪些？17.气象能见度的定义是什么？18.白天能见度与夜间能见度的观测有何不同？19.能见度的器测法主要有哪几种，说明它们的优缺点和工作原理。
20.请写出水平均一大气的目标物亮度方程，并说明方程各项的意义。
21.请写出人眼所见目标物的总视亮度方程，并说明方程各项的意义。
22.请写出目标物一水平天空背景亮度对比度衰减规律方程，并说明各项意义。
第4章天气现象的观测23.简述形成连续性、间歇性和阵性降水的物理机理及判断特征。
24.如何区别吹雪和雪暴？25.阐述浮尘与霾；霾与轻雾；浮尘、扬沙、沙尘暴及尘卷风天气现象的形成机理，并写出其符号。
作物蒸发蒸腾量试验与土壤作物气象及水分条件观测
灌溉需水量：除降水外，为了保证作物正常的生理活动， 并维持作物生长发育的适宜环境所需补充灌溉的水量。维持
作物的适宜环境条件所需的水量包括冲洗盐碱所需的淋洗需水量和防霜 冻、植株降温、施用化学物质及耕作等所需额外增加的灌溉用水量。
二、作物需水量的概念
作物需水系数：作物每生产单位产量（目标收获物）所需消耗 的水量（mm/kg或m3/kg ）。 作物水分利用效率：作物每消耗单位水量所能生产的产量 (kg/mm或kg/m3），常表示为:WUE(water use efficiency)。 田间需水量=作物需水量+改善田间条件所需水量。 田间耗水量=作物耗水量+创造农业生态环境所需水量
二、作物需水量的概念
由于各种因素相互联系，错综复杂，目前还 难以从理论上进行精确计算，但可以以一两种主
要因素建立模型计算。
实践中，常采用试验测定法和计算法 来确定需水量。
三、作物蒸发蒸腾量测定
测定作物蒸发蒸腾量时的各项基础条件要严格符 合作物需水量定义及《灌溉试验规范》第5章的要求。
试 验 场 选 择 观 测 场 布 设 开阔、平坦的大田之间
作物在不同生育时期对缺水的敏感程度不同，在作物 整个生育期中通常把对缺水最敏感、缺水对产量影响最大 的时期称为作物需水临界期或需水关键期。各种作物需水 临界期不完全相同，但大多数出现在从营养生长向生殖生 长的过渡阶，在作物需水临界期缺水，会对产量产生很大 影响。 不同种类作物的需水模式和绝对数量的差异也表现在 许多方面。一是不同作物的生育过程所处的时期不同，环 境条件不同，需水量不同；二是不同作物生存所要求的水 分环境不同，造成需水量不同；三是不同作物需水特性有 明显差异。
4.22-6.8
6.9-7.05 7.06-7.25 7.26-8.20 8.21-9.19
经典实验讲义-杨氏双缝干涉 (测量实验)
杨氏双缝干涉 (测量实验)一、实验目的观察双缝干涉现象及测量光波波长二、实验原理用两个点光源作光的干涉实验的典型代表，是杨氏实验。
杨氏实验以简单的装置和巧妙的构思就实现普通光源来做干涉，它不仅是许多其它光学的干涉装置的原型，在理论上还可以从中提许多重要的概念和启发，无论从经典光学还是从现代光学的角度来看，杨氏实验都具有十分重要的意义。
杨氏实验的装置如附图4所示，在普通单色光源（如钠光灯）前面放一个开有小孔S的，作为单色点光源。
在S照明的范围内的前方，再放一个开有两个小孔的S1和S2的屏。
S1和S2彼此相距很近，且到S等距。
根据惠更斯原理，S1和S2将作为两个次波向前发射次波（球面波），形成交迭的波场。
这两个相干的光波在距离屏为D的接收屏上叠加，形成干涉图样。
为了提高干涉条纹的亮度，实际中S，S1和S2用三个互相平行的狭缝（杨氏双缝干涉），而且可以不用接收屏，而代之目镜直接观测，这样还可以测量数据用以计算。
在激光出现以后，利用它的相干性和高亮度，人们可以用氦氖激光束直接照明双孔，在屏幕同样可获得一套相当明显的干涉条纹，供许多人同时观看。
附图4 杨氏实验原理图参看附图4，设两个双缝S1和S2的间距为d，它们到屏幕的垂直距离为D（屏幕与两缝连线的中垂线相垂直）。
假定S1和S2到S的距离相等，S1和S2处的光振动就是具有相同的相位，屏幕上各点的干涉强度将由光程差L∆决定。
为了确定屏幕上光强极大和光强极小的位置，选取直角坐标系o-xyz，坐标系的原点O位于S1和S2连线的中心，x轴的方向为S1和S2连线方向，假定屏幕上任意点P的坐标为（x,y,D），那么S1和S 2到P点的距离r1和r2分别写为：1122r S pr S p====(1)由上两式可以得到22212r r xd -=若整个装置放在空气中，则相干光到达P 点的光程差为： 21122xdL r r r r ∆=-=+ 在实际情况中，，这时如果x 和y 也比D 小的多（即在z 轴附近观察）则有122r r D +≈。
《波的干涉》课件ppt
为减弱点,故选项B错误;相干波源叠加产生的干涉是稳定的,不会随时间变
化,故选项C错误;因形成干涉图样的介质质点也是不停地做周期性振动,经
半个周期步调相反,故选项D正确。
答案 AD
当堂检测
1.下列现象属于波的干涉现象的是(
)
A.面对障碍物大喊一声,过一会听见自己的声音
B.将一个音叉敲响,人围绕它走一周,将听到忽强忽弱的声音
S1 、S2 的波程相等，则S1 与S2 到各点的波程差为零，S1 与S2 振动情况相
同，则a、b、c各点振动加强，振动加强并不是位移不变，而是振幅为
2A.故C、D正确．
本 课 结 束
干涉图样的所有介质质点都在不停地振动着,其位移的大小和方向都在不
停地变化着。但要注意,对于稳定的干涉图样,振动加强和减弱的区域的空
间位置是不变的。a点是波谷和波谷相遇的点,c点是波峰和波峰相遇的点,
都是振动加强的点,而b、d两点都是波峰和波谷相遇的点,是振动减弱的点,
故选项A正确;e点位于加强点的连线上,为加强点,f点位于减弱点的连线上,
质中相遇。图中实线表示某时刻的波峰,虚线表示的是波谷,下列点的振动加强,b、d两点的振动减弱
B.e、f两点的振动介于加强点和减弱点之间
C.经适当的时间后,加强点和减弱点的位置互换
D.经半个周期后,原来位于波峰的点将位于波谷,原来位于波谷的点将位于
波峰
解析 波的干涉示意图所示的仅是某一时刻两列相干波叠加的情况。形成
3.能发生干涉现象的条件
(1)两列波的频率相同。(2)两列波的相位差恒定。(3)两列波的振动方向相
同。
4.干涉是波特有的现象,只要满足干涉条件,一切波都能发生干涉现象。
[自我检测]
BET的原理及使用方法ppt课件
➢
中孔：低温静态容量法测定。液氮温度下，以氮气作为吸附气
体。
➢ 大孔：压泵法
中级仪器实验室ASAP2010快速比表面及孔径分布测定仪只
能测定中孔范围的孔径分布，不能测定微孔孔分布。测微孔分
布，仪器需要再配置低压测定装置和分子扩散泵。
6. 比表面积的测定与计算
为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益
吸附量，可得到吸附等温线。吸附等温线是对吸附现象以及
固体的表面与孔进行研究的基本数据，可从中研究表面与孔
的性质，计算出比表面积与孔径分布。
吸附等温线有以下六种（图1）。前五种已有指定的类型编
号，而第六种是近年补充的。吸附等温线的形状直接与孔的
大小、多少有关。
为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益
较粗略的计算中可忽略，即把P/P0在0.20—0.25左右的一个实验点和原点相连，由它的
斜率的倒数计算Vm值，再求算比表面积
3.V-t作图法求算比表面
为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益
计算比表面积还可以用经验的厚层法（即t-Plot法）。此法在一些情况下可以分别求出不同尺寸
吸附质发生毛细管凝聚，等温线迅速上升。当所有孔均发生凝
聚后，吸附只在远小于内表面积的外表面上发生，曲线平坦。
在相对压力1接近时，在大孔上吸附，曲线上升。
由于发生毛细管凝聚，在这个区内可观察到滞后现象，即在脱
附时得到的等温线与吸附时得到的等温线不重合，脱附等温线
26种仪器分析的原理及谱图方法大全
26种仪器分析的原理及谱图方法大全1.紫外吸收光谱 UV分析原理：吸收紫外光能量，引起分子中电子能级的跃迁谱图的表示方法：相对吸收光能量随吸收光波长的变化提供的信息：吸收峰的位置、强度和形状，提供分子中不同电子结构的信息2.荧光光谱法 FS分析原理：被电磁辐射激发后，从最低单线激发态回到单线基态，发射荧光谱图的表示方法：发射的荧光能量随光波长的变化提供的信息：荧光效率和寿命，提供分子中不同电子结构的信息3.红外吸收光谱法 IR分析原理：吸收红外光能量，引起具有偶极矩变化的分子的振动、转动能级跃迁谱图的表示方法：相对透射光能量随透射光频率变化提供的信息：峰的位置、强度和形状，提供功能团或化学键的特征振动频率4.拉曼光谱法 Ram分析原理：吸收光能后，引起具有极化率变化的分子振动，产生拉曼散射谱图的表示方法：散射光能量随拉曼位移的变化提供的信息：峰的位置、强度和形状，提供功能团或化学键的特征振动频率5.核磁共振波谱法 NMR分析原理：在外磁场中，具有核磁矩的原子核，吸收射频能量，产生核自旋能级的跃迁谱图的表示方法：吸收光能量随化学位移的变化提供的信息：峰的化学位移、强度、裂分数和偶合常数，提供核的数目、所处化学环境和几何构型的信息6.电子顺磁共振波谱法 ESR分析原理：在外磁场中，分子中未成对电子吸收射频能量，产生电子自旋能级跃迁谱图的表示方法：吸收光能量或微分能量随磁场强度变化提供的信息：谱线位置、强度、裂分数目和超精细分裂常数，提供未成对电子密度、分子键特性及几何构型信息7.质谱分析法 MS分析原理：分子在真空中被电子轰击，形成离子，通过电磁场按不同m/e分离谱图的表示方法：以棒图形式表示离子的相对峰度随m/e的变化提供的信息：分子离子及碎片离子的质量数及其相对峰度，提供分子量，元素组成及结构的信息8.气相色谱法 GC分析原理：样品中各组分在流动相和固定相之间，由于分配系数不同而分离谱图的表示方法：柱后流出物浓度随保留值的变化提供的信息：峰的保留值与组分热力学参数有关，是定性依据；峰面积与组分含量有关9.反气相色谱法 IGC分析原理：探针分子保留值的变化取决于它和作为固定相的聚合物样品之间的相互作用力谱图的表示方法：探针分子比保留体积的对数值随柱温倒数的变化曲线提供的信息：探针分子保留值与温度的关系提供聚合物的热力学参数10.裂解气相色谱法 PGC分析原理：高分子材料在一定条件下瞬间裂解，可获得具有一定特征的碎片谱图的表示方法：柱后流出物浓度随保留值的变化提供的信息：谱图的指纹性或特征碎片峰，表征聚合物的化学结构和几何构型11.凝胶色谱法 GPC分析原理：样品通过凝胶柱时，按分子的流体力学体积不同进行分离，大分子先流出谱图的表示方法：柱后流出物浓度随保留值的变化提供的信息：高聚物的平均分子量及其分布12.热重法 TG分析原理：在控温环境中，样品重量随温度或时间变化谱图的表示方法：样品的重量分数随温度或时间的变化曲线提供的信息：曲线陡降处为样品失重区，平台区为样品的热稳定区13.热差分析 DTA分析原理：在控温环境中，样品重量随温度或时间变化谱图的表示方法：样品的重量分数随温度或时间的变化曲线提供的信息：曲线陡降处为样品失重区，平台区为样品的热稳定区14.示差扫描量热分析 DSC分析原理：样品与参比物处于同一控温环境中，记录维持温差为零时，所需能量随环境温度或时间的变化谱图的表示方法：热量或其变化率随环境温度或时间的变化曲线提供的信息：提供聚合物热转变温度及各种热效应的信息15.静态热―力分析 TMA分析原理：样品在恒力作用下产生的形变随温度或时间变化谱图的表示方法：样品形变值随温度或时间变化曲线提供的信息：热转变温度和力学状态16.动态热―力分析 DMA分析原理：样品在周期性变化的外力作用下产生的形变随温度的变化谱图的表示方法：模量或tgδ随温度变化曲线提供的信息：热转变温度模量和tgδ17.透射电子显微术 TEM分析原理：高能电子束穿透试样时发生散射、吸收、干涉和衍射，使得在相平面形成衬度，显示出图象谱图的表示方法：质厚衬度象、明场衍衬象、暗场衍衬象、晶格条纹象、和分子象提供的信息：晶体形貌、分子量分布、微孔尺寸分布、多相结构和晶格与缺陷等18.扫描电子显微术 SEM分析原理：用电子技术检测高能电子束与样品作用时产生二次电子、背散射电子、吸收电子、X射线等并放大成象谱图的表示方法：背散射象、二次电子象、吸收电流象、元素的线分布和面分布等提供的信息：断口形貌、表面显微结构、薄膜内部的显微结构、微区元素分析与定量元素分析等19.原子吸收AAS原理：通过原子化器将待测试样原子化，待测原子吸收待测元素空心阴极灯的光，从而使用检测器检测到的能量变低，从而得到吸光度。
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多通道波文比仪框架图
3.有关仪器介绍
3.3 多通道波文比观测仪
各传感器主要性能：
(2)TBQ-2型辐射传感器 (a)灵敏度:11.022μvw·m-2 (b)响应时间:≤30sec(99%) (c)线形误差:≤3% (d)温度特性:≤5%℃
(-40～+40℃) (e)稳定度:≤2% 辽宁锦州323研究所生产.
烈逆温下KH不等于Kq，必须做KH≈Kq假定的补充订正； 波文比法尤适合于较潮湿的大气条件；在风速较小时能量平
衡法优于空气动力学方法； 测点应位于田块中央，风浪区长度为所布设的温度传感器和
风速仪器高度的100-200倍； 观测高度应为株高的1.5倍，这样才能使KH≈Kq成立； 要求天气平稳少变,辐射和风速没有过于剧烈的变化；
波文比法的原理仪器及问题分析_图文.ppt
内容提纲
1. 波文比-能量平衡法的测定原理 2. 波文比-能量平衡法的问题探讨 3. 有关仪器介绍
1.波文比-能量平衡法的测定原理
1.1 波文比的提出
波文比(Bowen ratio)是1926年英国物理
学家Bowen IS在研究自由水面的能量平衡时
在仪器及观测技术良好的条件下,β值越小,1 在(1＋β)中所占的比重越大,(1＋β)的误差 就越小，最后结果越准确。
只需两个高度的要素梯度观测值。
2.波文比-能量平衡法的问题探讨
2.2 存在的问题：
RN和QS的误差，在计算LE的过程中是累积的 。因Δθ和Δe的符号可以相反，所以LE的误 差范围可以是零到无穷大。
波文比法在实际应用中，还存在着更为严重 的不足，用波文比法计算出的LE，可能与实 际方向相反。
在应用波文比法时，有时会出现计算结果与 实际情况在数量级上相差很大。
2.波文比-能量平衡法的问题探讨
2.3 观测时应注意的问题
要求观测仪器误差小； KH≈Kq假定与实际情况不符所引起的误差不能忽略，尤其强
多通道波文比仪框架图
3.有关仪器介绍
3.3 多通道波文比观测仪
各传感器主要性能：
(4) HF-1型热流传感器 (a)内阻:<300Ω (b)温度范围:-40～120℃ (c)尺寸:120×14×4(mm) (d)热流量(W·m-2)
=系数(W·m-2·mv)·输出(mv) (e)测量范围:0～2000%W·m-2 (f)精度:≤5% 辽宁锦州阳光科技发展有限公司
0
±15 ＋5 －10 ＋2 ＋3
午 夜 －50 ±10 －25 －2
－3 －20
表1 植被上方典型的能量平衡（单位：瓦/米2）
1.波文比-能量平衡法的测定原理
1.2 波文比-能量平衡方程的导出
由
(1.1)可得
(1.4)
(1.3) 又知湍流扩散方程：
(1.5) (1.6)
(1.7)
将(1.6)(1.7)代入(1.1),设KH≈Kq,
所测变量：
H2O 梯度 用热电偶测两层高度空气温度 净辐射 总土壤热通量
3.有关仪器介绍
3.2 换位式波文比仪
1:支架 2:倒向电机 3:皮带 4:托架2个 5:通风干湿表2个 6:限位开关 7:温湿度测量电路 8:换位控制电路 9:数据采集及控制电路 10:电源电路 11:计算机 12:立柱2根 13:高度标尺
多通道波文比仪框架图
3.有关仪器介绍
3.3 多通道波文比观测仪
各传感器主要性能：
(3)数据采集仪 采用自行研制的多通道温度测量 仪,可自动并行测量8个通道的温 度，各2个通道的热流和辐射,获 得各测点的同步变化信息，消除 测量过程由于人为原因造成的误 差。采用软件同时检测各通道电 平高低,进行逻辑分析运算,对各 通道的测量值同时进行计数，再 经80C31单片机数学处理后转换 为温湿度,热流,辐射值并同时将 数据贮存。
KH:热量湍流交换系数 Kq:水汽湍流交换系数 θ:位温(用气温代替)
q:比湿
CP:空气定压比热 e:水汽压
P:大气压
ε＝18/29
γ:干湿球湿度计常数
L:水的汽化潜热
∵
用差分代微分得:
(1.8)
2.波文比-能量平衡法的问题探讨
2.1 优点：
此方法不用求湍流交换系数K，便可得到湍流 通量。用空气动力学方法需求K值但是较难得 到且往往误差很大。能量平衡法避开了这一 难点。
应避开早晚(RN-QS)很小或为负值的短暂时段。
3.有关仪器介绍
3.1 波文比系统
3.有关仪器介绍
3.1 波文比系统
波文比全自动观测系统测定冬小麦冠层能量平衡
波文比控制 箱
3.有关仪器介绍
3.1 波文比系统
023/CO2波文比流动控制器
应用能量平衡波文比技术测量 水蒸气、CO2、温度梯度 CR23X 数据采集器 Li-Cor6262 CO2/H2O红外分 析仪
3.有关仪器介绍
3.2 换位式波文比仪
注意：(1)温度传感的换位平衡时间 对系统的影响:该仪器在工作中，每 一次换位必然带来温度传感器重新 建立平衡的问题。故在换位完成后, 不能立即进行温度采样，要在两温度传感器与换位后的气温建立新的平衡 后再开始采样才能保证仪器的正常使用。 (2)换位周期对测量的影响:由于该仪器的工作过程是建立在一个换位周期 时间内的，在这一周期中气温剖面会有变化，气温梯度也可能不稳定，所 以换位周期的时间长短程度及气温的变化程度决定了对整个系统的影响程 度，一般换位时间周期越长对系统的影响越大。但在实际大气中，高低两 点间的气温的变化是很有限的。所以只要把两次测量之间的实际大气变化 量控制在仪器固有的精度以内，就对换位式测量没有影响。 (3)换位距离的选择:一般说两传感器间的距离越大，△θ的测量越容易但 在实际大气中使用却不一定完全如此。一旦两传感器之间的气温剖面不是 单调剖面就会造成方法上的失败。故换位距离近一点更保险些。
1
图为高度为ZR，底面积为单位水平面积的气柱中，典型的白天能量通量密 度（Hl为均一植物的高度）。（a）：方程（1.2）中的输入项与贮存项； （b）：方程（1.2）中的输出项。
1.波文比-能量平衡法的测定原理
1.2 波文比-能量平衡方程的导出
对各项分析的结果: RN是支配项; μA很小,可以忽略; 一般情况下J也可忽略,
但日出日落时、果林和 森林中,不能忽略; D难以估计,故往往忽略; H、LE、QS不能忽略。
(1.3)
1.波文比-能量平衡法的测定原理
1.2 波文比-能量平衡方程的导出
RN
D
QS
J
μA H＋LE
近日出
0
±5
－5 ＋10 ＋3 －8
中 午 ＋500 ±25 ＋25 ＋2 ＋12 ＋461
近日落
3.有关仪器介绍
3.2 换位式波文比仪
工作原理:两根立柱垂直放置，支架 上端安装倒向电机2，倒向电机带动 皮带3,两个通风干湿表5分别安装在 托架4上，两个托架分别与两个立柱 滑动配合，皮带的两端分别系住两个托架。在倒向电机的下面，每个立柱 的上端各安装一个限位开关6。托架在倒向电机的带动下沿立柱向上滑动, 托架触及到限位开关后，倒向电机停止转动。两个通风干湿表分别达到最 高检测点和最低检测点。经过一段稳定时间，两个通风干湿表开始检测数 值，该数值送到温湿度测量电路7进行放大等信号处理,计算机11发出指令 指挥数据采集及控制电路9,按照特定的时间发出数据采集指令给温湿度测 量电路7进行下一步数据采集,换位控制电路8按照数据采集及控制电路9的 指令控制倒向电机的转动,电源电路10给各电路7,8,9提供动力电源。一般 情况,两个通风干湿表每隔5-10分钟换位一次,换位时间可调，换位后通风 干湿表达到稳定后开始检测数值。
通量密度RN可由下式表达:
(1.2)
H：显热通量密度;
LE：潜热通量密度;
QS：土壤热通量密度; J：贮存在植物群体内的能量
μA：作物进行光合作用转变为化学能贮存在高级有 机化合物中的能量
D：向其他方向(主要指水平方向)移走或其他方向移 入的能量。
1.波文比-能量平衡法的测定原理
1.2 波文比-能量平衡方程的导出
多通道波文比仪框架图
3.有关仪器介绍
3.3 多通道波文比观测仪
优点： 该套仪器可以同时测 量地面上 4个不同高 度的温湿度，这样可 以减少测量过程中人 为因素造成的误差， 提高实验数据准确性。
3.有关仪器介绍
3.2 换位式波文比仪
优点：在实际使用的各种梯度 测量中，一般都采用通过空气 中两点的测量计算得到梯度。 同样，当温度传感器的精度高 于实际温度梯度时，可以通过使用换位式波文比观测仪，达到 进一步提高测量精度的目的。其具体方法是：采用两个温、湿 度传感器在一个换位周期的两组测量值之差取平均的方法，以 达到消除系统误差的目的，从而提高了波文比仪的测量精度。
提出的。他认为，水分子的蒸发扩散过程与
同一水面向空气中的热量输送过程是相似的
。于是，他提出了波文比(β)的概念，即水
面与空气间的湍流交换热量(H)
与自由水面向空气中蒸发水
(1.1)
汽的耗热(LE)之比。
1.波文比-能量平衡法的测定原理
1.2 波文比-能量平衡方程的导出
根据能量守恒仪框架图
3.有关仪器介绍
3.3 多通道波文比观测仪
组成：
本套波文比观测仪由 温湿度传感器、数据 采集仪、热流传感器 、通风电机、太阳能 供电装置、辐射表和 支架等部分组成。
多通道波文比仪框架图
3.有关仪器介绍
3.3 多通道波文比观测仪
各传感器主要性能：
(1)干湿球温度传感器 (a)空气温度传感器测量 范围:-20～+60℃ (b)精度:±0.1℃ 该传感器经调试其电阻值与 温度之间呈强负相关。