4.2. Описание и устройство приборов для измерения и контроля параметров метеорологических условий

Для определения температуры в обычных условиях используются термометры (ртутные или спиртовые) термографы (регистрирующие на ленте изменения температуры за определенное время).

Для измерения влажности применяют гигрометры, гигрографы и психрометры. Наиболее распространены стационарные психрометры Августа и аспирационные психрометры Ассмана. Принцип работы основан на разности показаний сухого и смоченного термометров в зависимости от влажности окружающего воздуха.

Стационарный психрометр Августа (рис. 4.1, а) состоит из двух одинаковых спиртовых термометров. Резервуар одного из них обёрнут гигроскопичной тканью, конец которой опущен в наполняемый дистиллированной водой стаканчик. По ткани к резервуару этого термометра поступает влага взамен испаряющейся. Другой термометр (сухой) показывает температуру воздуха. Показания влажного термометра зависят от содержания в воздухе водяных паров. Определив разность температур, по психрометрической таблице на корпусе прибора, находят относительную влажность воздуха.

Рис. 4.1. Психрометры:

а) стационарный Августа: 1 – термометры со шкалами; 2 – основание; 3 – ткань; 4 – питатель;

б) аспирационный Ассмана:

1 – металлические трубки; 2 – термометры; 3 – аспиратор; 4 – предохранитель от ветра; 5 - пипетка для смачивания влажного термометра.

Аспирационный психрометр Ассмана (рис. 4.1, б) устроен аналогично. Отличие его заключается в том, что для исключения влияния подвижности воздуха на показания влажного термометра в головной части прибора размещён вентилятор с механическим или электрическим приводом.

Показание с термометров снимаются не ранее, чем через 3-4 минуты.

При работе с аспирационным психрометром Ассмана величина абсолютной влажности находится в зависимости:

(1)

где - максимальная влажность при температуре влажного термометра(берётся из приложения 8);;- температуры, показанные соответственно сухим и влажным термометрами,⁰С; - барометрическое давление, мм рт. ст.

Относительная влажность воздуха определяется по следующей формуле:

(2)

где - относительная влажность, %;- значение максимальной влажности при температуре сухого термометра(берется из приложения 8).

Помимо формул, определение относительной влажности по показаниям психрометра можно производить по психрометрическому графику или психрометрической таблице (приложение 10).

Определение относительной влажности по психрометрическому графику производится следующим образом; по вертикальным линиям отмечают показания сухого термометра, по наклонным - показания смоченного термометра, по наклонным - показания смоченного термометра; на пересечение этих линий получают значения относительной влажности, выраженные в процентах. Линии, соответствующие десяткам процентов, обозначаются на графике цифрами: 20, 30, 40, 50 и т.д.

Гигрометром (рис. 4.2) пользуются для прямого определения относительной влажности воздуха.

Воснову его устройства положена способность человеческого волоса (благодаря гигроскопичности) удлиняться во влажном и укорачиваться в сухом воздухе.

Гигрографы используют для регистрации на ленте изменения относительной влажности во времени. Для определения скорости движения воздуха применяются крыльчатке и чашечные анемометры.

Рис. 4.2 Гигрометр

К

Рис. 4.3. Крыльчатый анемометр

1 – крыльчатка;

2 – счетный механизм;

3 - арретир

рыльчатый анемометр (рис. 4.3) применяется для измерения скоростей движения воздуха в диапазоне от 0,3 до 5 м/с. Ветроприемником анемометра служит крыльчатка 1, насаженная на один конец, который закреплен на подвижной опоре, второй – через червячную передачу передает вращение редуктора счетного механизма 2. Его циферблат имеет три шкалы: тысяч, сотен, единиц. Включение и выключение механизма производится арретиром 3. Чувствительность прибора – не более 0,2 м/с.

Чашечный анемометр (рис. 4.4) служит для измерения скорости движения воздуха от 1 до 20 м/с.

В

Рис. 4.4. Чашечный анемометр

1 – стрелка сотен; 2 – циферблат; 3 – стрелка; 4 – четырехчашечная вертушка; 5 – ось; 6 – червяк; 7 – стрелка шкалы тысяч; 8 – ушка; 9 – арретир; 10 - винт

етроприемником анемометра служит четырехчашечная вертушка 4, насаженная на ось 5, вращаются в опорах. На нижнем конце оси 5 нарезан червяк 6, связанный с редуктором, передающий движение трем указывающим стрелкам. Циферблат 2 имеет, соответственно, шкалы единиц, сотен, тысяч. Червяк 6 через червячное колесо и триб передает движение центральному колесу, на оси которого закреплена стрелка 3 шкалы единиц. Триб центрального колеса через промежуточное колесо приводит во вращение малое колесо, на оси которого насажена стрелка шкалы сотен. От малого колеса через второе промежуточное колесо вращение передается второму малому колесу, ось которого несет на себе стрелку шкалы тысяч 7.

Включение и выключение механизма производится арретиром 9, один конец которого находится под изогнутой пластинчатой пружиной, являющейся подпятником червячного колеса. Для включения счетного механизма арретир 9 проворачивают по часовой стрелке.

Другой конец арретира при этом поднимает пластинчатую пружину, которая, перемещая ось колеса в осевом направлении, выводит червячное колесо из зацепления с червяком 6.

При повороте арретира против стрелки червячное колесо входит в зацепление с червяком и ветроприемник анемометра соединяется с редуктором.

Механизм анемометра закреплен в корпусе из пластмассы, нижняя часть корпуса заканчивается винтом 10, служащим для крепления анемометра на стойке или шесте. В корпусе анемометра по обе стороны арретира 9 ввернуты ушки 8, через которые пропускается шнур для включения и выключения анемометра, поднятого на стойке (шесте). Шнур привязывается за ушко арретира 9.

Ветроприемник анемометра защищен крестовиной из проволочных дужек, служащей также для крепления верхней опоры оси ветроприемника.

Для определения скорости движения воздуха, измеренной с помощью анемометра (крыльчатого и чашечного), используется формула:

(3)

где - скорость движения воздуха, дел./с;;- соответственно начальные и конечные показания анемометра, дел.;- продолжительность измерения, с.

Чтобы перевести значение скорости движения дел./с в м/с, следует воспользоваться графиками к данному анемометру (приложение 11 а,б). Для этого на оси ординат графика отыскивают число, соответствующее числу делений в секунду, от этой точки проводится горизонтальная линия до пересечения с линией графика, а из полученной точки проводится вниз вертикальная линия до пересечения с осью абсцисс. Эта точка даёт искомую скорость движения воздушного потока, м/с.

Для измерения малых скоростей движения воздуха (менее 0,5 м/с) применяют термоанемометры и кататермометры.

Для измерения барометрического давления в данной работе применяется барометр-анероид (рис. 4.5). Пределы измерения атмосферного давления от 600 до 800 мм рт. ст. при температуре от минус 10 до плюс 40⁰С. Цена деления шкалы 0,5 мм рт. ст.

Рис. 4.5. Барометр-анероид

Лучистую тепловую энергию (интенсивность теплового излучения) измеряют актинометром. В этом приборе приемником тепловой энергии является экран из затемнынных и блестящих алюминиевых пластин, к которым присоединены микротермометры, подключенные к гальванометру. Электродвижущая сила, возникающая в термобатареях под действием теплового излучения, передается гальванометру. По показаниям гальванометра регистрируют значения температур.