Оборудование

Термометры – срочный, максимальный, минимальный.

Психрометры – станционный, аспирационный.

Гигрометры – волосной, пленочный.

Самописцы – термограф, гигрограф.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Краткая характеристика устройства и назначения станционного и аспирационного психрометров.

2. Назначение и устройство пленочного гигрометра.

3. Описание психрометрического и гигрометрического методов опре­деления влажности.

4. Краткое описание термографа.

5. Результаты измерений температуры, влажности воздуха и расчеты соглас­но заданию.

Результаты измерений метеопараметров и расчеты представить в виде таблицы (табл. 2).

Таблица 2

Результаты измерений и расчетов

Наименование приборов

Термометры

Термограф

Гигрограф

Срочный

Максимальн.

Минимальн.

tп

Δtи

t

tп

Δtи

tmax

tп

Δtи

tmin

Δ t / Δ r

Характер изменения

Δ f / Δ τ

Характер изменения

Наименование приборов

Станционный психрометр Аспирационный психрометр

Станционный психрометр

tп

Δtи

t

tп′

Δtи′

t′

e

f

d

td

α

q

f

Δ td

tv

Литература: [1,2,4-6].

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Приборы для измерения и регистрации температуры воздуха

Измерение и регистрация температуры и влажности воздуха на аэродромах ГА производится на метеорологической площадке в двух специальных психрометрических будках.

Рис. 1. Метеорологическая площадка

В одной устанавливаются станционный психрометр, макси­мальный и минимальный термометры, гигрометр (рис. 2), в другой – термограф и гигрограф. Датчики термометров устанавливаются на высоте 2 м. При отсутствии будок и в полевых условиях измерения производятся с помощью аспирационных психрометров.

Для измерения температуры воздуха применяются термометры. Они могут быть различными в зависимости от принципа действия и назначения.

Рис. 2. Приборы в защитной психрометрической будке

По принципу действия термометры подразделяются на:

• жидкостные (ртутные и спиртовые), основанные на принципе изменения объема жидкости при изменении температуры;

• металлические (термометры сопротивления, биметаллические пластины и спирали), функционирующие на основе изменения линейного размера твердых тел с изменением температуры;

• полупроводниковые (термометры, основанные на принципе измене­ния электрического сопротивления металла с изменением температуры).

По назначению термометры бывают срочные, максимальные и мини­мальные.

Срочные термометры измеряют температуру воздуха в момент наблюдения, максимальные – максимальную температуру за период между наблюдениями, мини­мальные – минимальную температуру между наблюдениями.

Для непрерывной записи температуры воздуха используются суточ­ные и недельные термографы. Для измерения температуры термометры помещают в психрометрические будки, в которых они защищены от прямого воздействия солнечных лучей благодаря конструкции стенок (жалюзи). Им обеспечена хорошая вентиляция – свободный доступ воздуха. Измеренную таким образом в условиях тени и хорошей вентиляции температуру воздуха принято назы­вать истинной или кинетической температурой.

Срочный ртутный термометр имеет пределы измерений –35  +40 или -25 +50°С; цена деления шкалы 0,2°С; максимальные погрешности измерений при t > 0° составляют ±0,2°С, при t < 0°С – ± 0,3°С . Для измерения температуры ниже –50°С используются спиртовые термометры.

Максимальный ртутный термометр имеет пределы из­мерений –30  +50°С или –20  +70°С; цена деления шкалы 0,5°; макси­мальные погрешности измерений составляют ± 0,5°.

Рис.3. Термометр ртутный ТМ-1

а) б)

Рис. 4. Термометры: а) максимальный; б) минимальный

Сохранение максимальных показаний термометра достигается осо­бенностями его конструкции (рис. 4,а). В дно резервуара термометра впаян стеклянный штифт, верхний конец которого входит в капилляр; при этом образуется сужение пространства между штифтом и стенкой капилляра. При повыше­нии температуры ртуть проникает из резервуара в капилляр, а при пониже­нии температуры объем ртути уменьшается, и в месте сужения происходит разрыв столбика ртути. При этом фиксируется максимальное значение температуры в период между измерениями.

1-резервуар, 2-штифт, 3-капилляр 1-капилляр, 2-штифт, 3-мениск спирта

Рис.5. Резервуар и шкала максимального термометра

Для подготовки максимального термометра к следующему измерению его берут за середину (резервуаром вниз) и встряхивают до показаний срочного термометра.

Минимальный спиртовой термометр имеет пределы измерений –51  +21°С или –75  +31°С; максимальная погрешность составляет при температурах –20°С – ±0,5°С; –30°С – ±0,8°С; –40°С – ±1,0°С; –50°С – 1,5°С; –60°С – ± 2,0°С.

Рис.6. Термометр спиртовой ТМ-2

Сохранение минимальных показаний термометра достигается в ре­зультате его конструктивных особенностей (рис. 4,б). Внутри капилляра со спиртом размещается небольшой штифтик из темного стекла, имеющий на концах утолщения. Для того, чтобы подготовить термометр для измерений, его устанавливают в наклонное положение и держат резервуаром вверх, пока штифтик не дойдет до мениска спирта в капилляре, и помещают в психрометрическую будку. При повышении температуры воздуха спирто­вой столбик расширяется, и спирт свободно обтекает штифтик, не сдвигая его с места.

Сила трения головок штифтика о стенки капилляра достаточна для удержания его на месте. С понижением температуры воздуха объем спирта уменьшается, и он переходит из капилляра в резервуар. При этом поверхностная пленка спирта будет перемещать штифтик к резервуару, так как сила трения головок штифтика о стенки капилляра будет значительно меньше силы сопротивления поверхностной пленки на разрыв. Конец штифта, удаленный от резервуара, показывает минимальную температуру между сроками измерений. Если температура в дальнейшем начнет повышаться, то штифтик останется на месте, показывая минимальную темпера­туру.

Для определения дополнительной поправки к показаниям минималь­ного термометра, возникающей за счет частичного испарения спирта со временем, отсчитывают не только положение штифта (по концу, противоположному резервуару), но и положение мениска спирта, т.е. температуру окружающего воздуха. Это делается для того, чтобы сравнить показания спирта минимального термометра с показаниями ртутного метеорологиче­ского термометра.

Термограф. Для непрерывной регистрации изменений температу­ры воздуха используются самопишущие приборы – термографы (рис.7)

Рис.7. Термограф.

Термограф состоит из чувствительного элемента – биметаллической плас­тины, – передаточной системы, регистрирующей части и корпуса.

Биметаллическая пластина состоит из двух разнородных металличе­ских пластинок, обладающих различными термическими коэффициентами линейного расширения, которые спаивают или сваривают между собой. При изменении температуры биметаллическая пластина изгибается вследствие различных термических коэффициентов расширения двух ее со­ставляющих.

Термограф выпускается в пластмассовом корпусе, (рис.8а) на основании которого с помощью винтов крепится плата с вмонтированным в нее механизмом термографа. Биметаллическая пластина через систему рычагов соединяется со стрелкой, оканчивающейся пером (рис.8б). При изменении температуры деформация биметаллической пластины с помощью передаточного меха­низма преобразуется в перемещение стрелки с пером по диаграммной ленте, закрепленной на барабане часового механизма.

Часовые механизмы выпускаются двух видов: суточные и недельные. Часы могут работать при изменении температуры воздуха в пределах -35° – +45°С, погрешность хода суточного часового механизма составляет ± 5 мин за 24 часа, недельного ± 30 мин за 168 часов.

Диаграммная лента термографа разделена по горизонтали линиями с ценой деления 1°С, а по вертикали – дугообразными линиями с ценой деле­ния 15 мин для суточного и 2 ч для недельного. Прибор имеет приспособ­ление, с помощью которого на диаграммной ленте пером стрелки можно делать отметки (засечки) времени записи, не открывая корпуса.

Возможные диапазоны регистрации температуры: -45 – +45°С; -25 – +35°С; -35 – +55°С. Допускается погрешность ± 1°С.

Начальная установка пера стрелки на требуемом делении диаграмм­ной ленты осуществляется с помощью установочного винта.

Термографы устанавливаются на метеорологической площадке в специальной будке для самописцев, аналогичной психрометрической будке по своему устройству. Термограф располагается на нижней полочке будки так, чтобы его чувствительный элемент находился в 2 м от земли.

а)

б)

Рис. 8. Термограф: а) общий вид;

б) регистрирующая часть, передаточная система.