Розділ 2. Метеорологічні прилади

2.1. Вимірювання температури, види термометрів

На метеорологічних станціях вимірюють температуру повітря, грунту, снігу, води. Для отримання зіставних чисельних значень температури використовують температурні шкали, побудова яких основана на реперних(опорних) точках. В більшості практичних шкал реперними точками є точка танення льоду і точка кипіння води при нормальному атмосферному тиску[7].

Перший термометр, винайдення якого приписується Галілею(1598 р.), шкали не мав. Згодом в метеорології отримали поширення різноманітні шкали, які запропонували Фаренгейт(1715 р.), Реомюр (1736 р.), Цельсій (1748 р.), Кельвін (1848 р.).

В практичній метеорології в нашій країні і більшості країн Європи користуються шкалою Цельсія, а в США, Англії і ряді інших країн- шкалою Фаренгейту.

Принцип дії будь-якого термометру заснований на закономірній залежності певної вибраної фізичної властивості чутливого елементу від температури. На метеорологічній мережі знаходять застосування наступні види термометрів:

1) рідкі – дія їх заснована на вимірі рідини при зміні температури(рис. 2.1.);

2) деформаційні – дія заснована на зміні лінійних розмірів твердих тіл зі зміною температури;

3) електронні:

а) термометри опору – дія заснована на зміні електропровідності тілзі зміною температури;

б) термоелектричні – дія заснована на зміні електрорухомої сили при зміні різниці температур;

в) термотранзисторні термометри – дія заснована на залежності напруги еміттер-база транзистора від температури.

а)

б)

в)

Рис.2.1. Види рідких термометрів:

а - термометр психометричний ТМ-4; б - термометр ртутний максимальний ТМ-1; в – термометрспиртовий максимальний ТМ-2.

2.2. Вимірювання вологості повітря, прилади для вимірювання вологості повітря

Найбільш розповсюдженими методами вимірювання вологості повітря є психометричний і гігрометричний, а приладами відповідно є психометр та гігрометр[8].

Психометричний метод

Психометричний метод заснований на зміні вологості повітря по зниженню температури тіла при випаровуванні з його поверхності, за рахунок затрати тепла на випаровування води. Прилади, засновані на психометричному методі, називаються психометрами( рис.2.2.).

В психометрі використовуються два термометра, у одного з яких (змочений термометр) резервуар обгорнутий змочуваним батистом. Внаслідок випаровування з поверхні батисту температура змочуваного термометра буде нижче температури сухого термометра, показуючого температуру повітря, і чим нижче, тим менша вологість повітря[7].

Рис.2.2. Установка змоченого термометра в штативі стаціонарного психометра:

а - установка термометра: 1 – штатив, 2 – термометр, 3 – стаканчик з дистильованою водою; б – обов’язка резервуара термометра батистом при додатній (зліва) та від’ємній (зправа) температурі.

Гігрометричний метод

Гігрометричний метод вимірювання вологості повітря заснований на здатності тіл адсорбувати (поглинати) водяний пар із повітря і в результаті цього деформуються або міняються фізичні властивості. Пристрої, засновані на гігрометричному методі, називаються гігрометрами[7].

Розрізняють гігрометри: деформаційні, вагові (абсолютні), дифузійні, конденсаційні, електролітичні та інші. Найбільш давно відомі і застосовувані, в тому числі в метеорології, є волосяний та плівковий гігрометри.

Гігрометр волосяний метеорологічний М-19 (МВ-1) (рис.2.3) призначений для вимірювання відносної вологості повітря та найбільш розповсюджений на мережі метеорологічних станцій. Дія пристрою засноване на властивості знежиреної людської волосини змінювати свою довжину в залежності від вологості повітря.

Рис 2.3. Гігрометр волосяний:

а – загальний вигляд; б – вузел кріплення волосу до рамки; в – до стрілки; 1 – рамка; 2 – стрілка; 3 – хвостовик; 4 – скоба; 5 – гайка; 6 – контргайка; 7 – винт; 8 – рамка;

9 – шкала; 10 – волос; 11 – вісь стрілки; 12 – грузик; 13 – кулачок; 14 – винт;

15 – стержень.

Гігрометр плівковий метеорологічний М-39 (рис.2.4) призначений для вимірюванння відносної вологості повітря. Принцип дії приладу заснований на властивості гігроскопічної органічної плівки змінювати свої лінійні розміри в залежності від відносної вологості повітря.

Прилад складається з чутливого елементу у вигляді круглої діафрагми, із органічної плівки, передавального пристрою, стрілки і металічної рамки, на яку кріпляться деталі. Постійний натяг плівки забезпечується грузиком.

Гігрометр розрахований на роботу при температурі повітря від – 60 до + 35°С. Межі виміру від 30 до 100 %, похибка вимірювання 10%, ціна ділення шкали 1 %. Шкала, на відміну від волосяного гігрометра, рівномірна.

Рис.2.4. Гігрометр плівковий:

1 – плівка, 2 – тяга, 3 – стрілка, 4 – шкала, 5 – рамка, 6 – груз