Описание приборов для измерения параметров метеорологических условий

Температура воздушной среды измеряется с помощью ртутных или спиртовых термометров, а также с помощью термографов, обеспечивающих непрерывную запись температуры на ленте за определенный период времени.

Если в помещении имеются тепловые излучения, то используется парный термометр (рис. 1.1), в котором один из термометров зачернен. При этом значение истинной температуры

,

где Т_с и Т_ч – показания светлого и черного термометров соответственно; К_Т – постоянная парного термометра (берется из паспорта прибора).

Температуру воздушной среды можно измерить также с помощью психрометров и термометров.

Влажность воздуха – абсолютная и относительная – определяется с помощью психрометров. Психрометр состоит из сухого и влажного термометров. Резервуар влажного термометра покрыт тканью, которая опущена в мензурку с водой. Испаряясь, вода охлаждает влажный термометр, поэтому его показания всегда ниже показаний сухого. Относительная влажность воздуха определяется по психрометрической таблице, основываясь на показаниях сухого и влажного термометров (табл. 1.2).

Таблица 1.2

Психрометрическая таблица к психрометру с вентилятором для определения относительной влажности воздуха, движущегося в приборе со скоростью 2,5 м/с и выше

Психрометрическая разность	Влажность, %, при температуре сухого термометра, Со
	10	12	14	16	18	20	22	24	26	28	30
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
0,5	94	95	95	96	96	96	96	96	96	96	96
1	88	89	90	91	91	91	91	92	92	93	93
1,5	82	84	85	86	87	87	87	88	88	88	88
2	76	78	80	81	81	82	82	83	83	85	86
2,5	71	73	75	77	78	79	79	80	80	91	82
3	65	68	70	72	73	74	74	76	77	78	79
3,5	60	63	65	67	67	70	71	72	73	74	75
4	54	57	60	62	64	66	68	69	70	71	72
4,5	49	52	55	57	59	62	63	65	66	67	68
5	44	48	51	54	56	58	60	62	64	65	66
5,5	39	43	47	49	51	53	57	58	60	61	63
6	34	38	42	46	48	51	54	56	58	59	61
6,5	29	33	38	41	44	47	50	52	54	55	57
7	24	28	34	38	41	44	46	48	51	53	55
7,5	19	24	30	33	36	39	43	45	48	51	53
8	15	20	25	30	34	36	40	43	45	47	50
8,5	9	15	22	26	30	32	36	39	42	44	46
9	-	11	18	23	27	30	34	37	40	42	44
9,5	-	-	13	19	23	26	30	33	36	30	41
10	-	-	10	16	20	24	28	31	34	37	40

Психрометры бывают стационарными, типа Августа (см. рис. 1.2), и переносными, типа Ассмана (см. рис 1.3). Психрометр Ассмана является более совершенным и точным прибором по сравнению с психрометром Августа. Принцип его устройства тот же, но термометры заключены в металлическую оправу, шарики термометра находятся в двойных металлических гильзах, а в головке прибора помещается вентилятор с постоянной скоростью 4 м/с. Для непрерывной записи относительной влажности воздуха используется прибор – гигрограф М-21.

Рис. 1.1. Парный термометр	Рис. 1.2. Психрометр типа Августа	Рис. 1.3. Психрометр переносной типа Ассмана

Абсолютная влажность воздуха – это упругость водяных паров в момент исследования, выраженная в Па (мм рт. ст.), или массовое количество водяных паров (в граммах), находящихся в 1 м³.

При работе с психрометром без вентилятора абсолютная влажность

,

где А – абсолютная влажность воздуха; F_вл – максимальная влажность воздуха при температуре влажного термометра (см. табл. 1.3), г/м; а – психрометрический коэффициент, зависящий от скорости движения воздуха (табл. 1.4); T_сух, T_вл – показания температуры соответственно сухого и влажного термометров, °С; В – барометрическое давление, Па (мм рт. ст.).

Зная абсолютную влажность, можно найти относительную влажность

,

где  – относительная влажность, %; F_сух – максимальная влажность при температуре сухого термометра, г/м³ (табл. 1.2).

При использовании термометра с вентилятором значение абсолютной влажности

,

где 0,5 – постоянный психрометрический коэффициент; 755 – среднее барометрическое давление, Па (мм рт. ст.).

Таблица 1.3

Абсолютная влажность водяных паров при разных температурах

Температура воздуха, измеренная сухим или влажным термометром, оС	Максимальная влажность при температуре, г/м3	Температура воздуха, измеренная сухим или влажным термометром, оС	Максимальная влажность при температуре, г/м3
10	9,209	21	18,650
11	9,844	22	19,827
12	10,518	23	21,068
13	11,231	24	22,377
14	11,987	25	23,756
15	12,788	26	25,209
16	13,684	27	26,739
17	14,530	28	28,344
18	15,477	29	30,043
19	16,477	30	31,842
20	17,735	31	33,695

Таблица 1.4

Значение психрометрического коэффициента

Температура воздуха, измеренная сухим или влажным термометром, оС	Скорость движения воздуха, м/с	Величина
10	0,13	0,00130
11	0,16	0,00120
12	0,20	0,00110
13	0,30	0,00100
14	0,4	0,00090
15	0,8	0,00080
16	2,30	0,00070
17	3,00	0,00069
18	4,00	0,00067
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31

Относительная влажность может быть определена также на основании разности показаний сухого и влажного термометров по психрометрической таблице или номограмме.

Скорость движения воздуха измеряется с помощью крыльчатых или чашечных анемометров (рис 1.4). Крыльчатый анемометр применяется для измерения скорости воздуха до 10 м/с, а чашечный – до 30 м/с. Принцип действия анемометров обоих типов основан на том, что частоты вращения крыльчатки тем больше, чем больше скорость движения воздуха. Вращение крыльчатки передается на счетный механизм. Разница в показаниях до и после измерения, деленная на время наблюдения, показывает число делений в 1 с. Специальный тарировочный паспорт, прилагаемый к каждому прибору, позволяет по вычисленной величине делений определить скорость движения воздуха.

а	б
Рис. 1.4. Анемометры: а – крыльчатый; б - чашечный		Рис. 1.5. Кататермометр

Скорость движения воздуха в интервале величин от 0,1 до 0,5 м/с можно определить с помощью кататермометра (рис. 1.5). Шаровой кататермометр представляет собой стартовый термометр с двумя резервуарами: шаровым внизу и цилиндрическим вверху. Шкала кататермометра имеет деления от 31 до 41 градуса. Для работы с этим прибором его предварительно нагревают на водяной бане, затем вытирают насухо и помещают в исследуемое место. По величине падения столпа спирта в единицу времени на кататермометре при его охлаждении судят о скорости движения воздуха. Для измерения малых скоростей воздуха (от 0,03 до 5 м/с) при температуре воздуха в производственных помещениях не ниже 10 ^оС, применяется термоанемометр. Это электрический прибор на полупроводниках, принцип его действия основан на измерении величины сопротивления датчика при измерении температуры и скорости движения воздуха.