《氣象儀器課件：第七章 風(fēng)的測(cè)量》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《氣象儀器課件：第七章 風(fēng)的測(cè)量（51頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器第七章第七章 風(fēng)的測(cè)量風(fēng)的測(cè)量2022-6-147.1 概述概述7.2 風(fēng)向的測(cè)量風(fēng)向的測(cè)量7.3 風(fēng)速的測(cè)量風(fēng)速的測(cè)量7.5 風(fēng)廓線雷達(dá)風(fēng)廓線雷達(dá)7.6 測(cè)風(fēng)儀器的安裝與檢定測(cè)風(fēng)儀器的安裝與檢定LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.1 概述概述v風(fēng)的定義2022-6-14 空氣的運(yùn)動(dòng)可分解成垂直的和水平的兩個(gè)分量。垂直分量稱為空氣的垂直運(yùn)動(dòng)（如對(duì)流運(yùn)動(dòng)）。風(fēng)就是空氣的水平運(yùn)動(dòng)，它是一個(gè)矢量，風(fēng)的運(yùn)動(dòng)既有速度又有方向。因此風(fēng)的觀測(cè)包括風(fēng)向和風(fēng)速兩項(xiàng)。 。 風(fēng)的測(cè)量值應(yīng)包括瞬時(shí)值和平均值兩部分。 “平均值”是指在一定時(shí)段內(nèi)的平均； “瞬時(shí)值”可認(rèn)為在一個(gè)相當(dāng)短的取樣
2、時(shí)段內(nèi)的平均，或稱為“光滑值”。LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.1 概述概述v風(fēng)的定義2022-6-14 空氣的運(yùn)動(dòng)可分解成垂直的和水平的兩個(gè)分量。垂直分量稱為空氣的垂直運(yùn)動(dòng)（如對(duì)流運(yùn)動(dòng)）。風(fēng)就是空氣的水平運(yùn)動(dòng)，它是一個(gè)矢量，風(fēng)的運(yùn)動(dòng)既有速度又有方向。因此風(fēng)的觀測(cè)包括風(fēng)向和風(fēng)速兩項(xiàng)。 。風(fēng)的測(cè)量值應(yīng)包括平均值和瞬時(shí)值兩部分。LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.1 概述概述v風(fēng)的定義 2022-6-14 風(fēng)向指風(fēng)的來(lái)向指在規(guī)定時(shí)間段內(nèi)出現(xiàn)頻率最多的風(fēng)向 最多風(fēng)向指在規(guī)定時(shí)間段內(nèi)風(fēng)向的平均值 平均風(fēng)向 風(fēng)速指空氣質(zhì)點(diǎn)在單位時(shí)間內(nèi)所移動(dòng)的水平距離 最大風(fēng)速指在某個(gè)時(shí)段內(nèi)出現(xiàn)的平均風(fēng)速中的最大值。
3、 瞬時(shí)風(fēng)速空氣微團(tuán)的瞬時(shí)水平移動(dòng)速度。在自動(dòng)氣象站中，瞬時(shí)風(fēng)速是指3s的平均風(fēng)速 極大風(fēng)速指某個(gè)時(shí)段內(nèi)出現(xiàn)的瞬時(shí)風(fēng)速的最大值。 平均風(fēng)速指某個(gè)時(shí)段內(nèi)風(fēng)速的平均值。地面氣象觀測(cè)中，從給定時(shí)間段內(nèi)選取任意10min的平均風(fēng)速最大值作為該時(shí)間的最大風(fēng)速LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.1 概述概述v風(fēng)的定義2022-6-14 風(fēng)是所有氣象要素中隨時(shí)間變化最劇烈的一個(gè)要素。在觀測(cè)中為了取得具有一定代表性的風(fēng)向、風(fēng)速資料、風(fēng)的觀測(cè)一般是取某一時(shí)間內(nèi)的平均風(fēng)速和最多風(fēng)向。 實(shí)驗(yàn)表明：取10min時(shí)間段內(nèi)的平均值即可達(dá)到一定代表性的要求。在大多數(shù)風(fēng)的陣性漲落不大的情況下，取12min時(shí)間端內(nèi)的平均值，也可
4、達(dá)到一定代表性的要求。氣象臺(tái)站觀測(cè)中，一般是取2min的平均風(fēng)速和最多風(fēng)向，自記儀器是取10min的平均風(fēng)速和最多風(fēng)向。如何取得具有代表性的風(fēng)資料？LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.1 概述概述v風(fēng)的定義 2022-6-14 陣風(fēng)（風(fēng)的陣性）是指瞬時(shí)風(fēng)向風(fēng)速在平均值附近漲落的變化和分布特征。 陣風(fēng)的定義是：在規(guī)定時(shí)間間隔內(nèi)（10min）內(nèi)，風(fēng)速偏離其平均值的一個(gè)正的或負(fù)的偏距，其持續(xù)時(shí)間不超過(guò)2min者。 風(fēng)的陣性在航空、航海、大氣污染和放射性微塵的擴(kuò)散等方面都有廣泛的應(yīng)用。 陣風(fēng)的觀測(cè)主要有兩個(gè)變量：風(fēng)速和風(fēng)向的標(biāo)準(zhǔn)偏差、陣風(fēng)風(fēng)峰值。LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.1 概述概述v單位
5、2022-6-14 風(fēng)速的常用單位是m/s 1m/s = 3.6 km/h 記錄風(fēng)速取一位小數(shù) 風(fēng)向以10作為一個(gè)單位，用電碼01、02、36來(lái)表示，以正北為基準(zhǔn)，順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)風(fēng)向儀器精度較低時(shí)，一般用16個(gè)方位表示，用英文縮寫符號(hào)記錄。LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.1 概述概述v單位2022-6-14LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.1 概述概述v單位2022-6-14LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.1 概述概述v單位2022-6-14 零級(jí)煙柱直沖天，一級(jí)青煙隨風(fēng)偏；二級(jí)輕風(fēng)吹臉面，三級(jí)葉動(dòng)紅旗展；四級(jí)枝搖飛紙片，五級(jí)帶葉小樹搖；六級(jí)舉傘步行艱，七級(jí)迎風(fēng)走不便；八級(jí)風(fēng)吹樹
6、枝斷，九級(jí)屋頂飛瓦片；十級(jí)拔樹又倒屋，十一二級(jí)陸上很少見。風(fēng)級(jí)歌LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.1 概述概述2022-6-14v 當(dāng)沒有測(cè)定風(fēng)向風(fēng)速的儀器，或儀器出現(xiàn)故障時(shí)，可目測(cè)風(fēng)向風(fēng)力l估計(jì)風(fēng)力 根據(jù)風(fēng)對(duì)地面或海面物體的影響而引起的現(xiàn)象，按風(fēng)力等級(jí)表估計(jì)，并記錄相應(yīng)風(fēng)速的中數(shù)值l目測(cè)風(fēng)向 根據(jù)炊煙、旌旗、布條展開方向及人的感覺，按八個(gè)方位估計(jì)。目測(cè)風(fēng)向風(fēng)力時(shí)，觀測(cè)者應(yīng)站在空曠處，多選幾個(gè)物體認(rèn)真觀察，以盡量減少估計(jì)誤差LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.1 概述概述v風(fēng)的測(cè)量方法2022-6-14LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.2 風(fēng)向的測(cè)量風(fēng)向的測(cè)量v風(fēng)向標(biāo) 2022-6-14風(fēng)
7、向標(biāo)外形可分為尾翼、平衡錘、指向桿、轉(zhuǎn)動(dòng)軸四部分LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.2 風(fēng)向的測(cè)量風(fēng)向的測(cè)量v 風(fēng)向標(biāo) 2022-6-14 當(dāng)風(fēng)的來(lái)向與風(fēng)向標(biāo)成某一交角時(shí)，風(fēng)對(duì)風(fēng)向標(biāo)產(chǎn)生壓力，這個(gè)力可以分解成平行和垂直于風(fēng)向標(biāo)的兩個(gè)風(fēng)力。由于風(fēng)向標(biāo)頭部受風(fēng)面積比較小，尾翼受風(fēng)面積比較大，因而感受的風(fēng)壓不相等，垂直于尾翼的風(fēng)壓產(chǎn)生風(fēng)壓力矩，使風(fēng)向標(biāo)繞垂直軸旋轉(zhuǎn)，直至風(fēng)向標(biāo)頭部正好對(duì)風(fēng)的來(lái)向時(shí)，由于翼板兩邊受力平衡，風(fēng)向標(biāo)就穩(wěn)定在某一方位。LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.2 風(fēng)向的測(cè)量風(fēng)向的測(cè)量v 風(fēng)向標(biāo) 2022-6-141.在小風(fēng)時(shí)能反應(yīng)風(fēng)向的變動(dòng)，即有良好的啟動(dòng)性能；2.具有良好的動(dòng)態(tài)特
8、性，即能迅速準(zhǔn)確地跟蹤外界的風(fēng)向變化LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.2 風(fēng)向的測(cè)量風(fēng)向的測(cè)量v 風(fēng)向標(biāo) 2022-6-14LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.2 風(fēng)向的測(cè)量風(fēng)向的測(cè)量v 風(fēng)向標(biāo) 2022-6-14LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.2 風(fēng)向的測(cè)量風(fēng)向的測(cè)量v 風(fēng)向標(biāo) 2022-6-14LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.2 風(fēng)向的測(cè)量風(fēng)向的測(cè)量v風(fēng)向標(biāo)的動(dòng)態(tài)特性2022-6-14對(duì)于風(fēng)向標(biāo)，當(dāng)風(fēng)向變化時(shí)，它將經(jīng)過(guò)一個(gè)阻尼簡(jiǎn)諧振動(dòng)產(chǎn)生過(guò)量指示而逐漸趨于穩(wěn)定。儀器的響應(yīng)取決于環(huán)境量、儀器的響應(yīng)速度和加速度。LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.2 風(fēng)向的測(cè)量風(fēng)向的測(cè)量v風(fēng)向信號(hào)的
9、傳送和指示2022-6-14 風(fēng)向標(biāo)感應(yīng)的風(fēng)向必須傳遞到地面的指示儀表上，以觸點(diǎn)式最為簡(jiǎn)單，風(fēng)向標(biāo)帶動(dòng)觸點(diǎn)，接通代表風(fēng)向的燈泡或記錄筆電磁鐵，作出風(fēng)向的指示或記錄，但它的分辨只能做到一個(gè)方位22.5。LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.2 風(fēng)向的測(cè)量風(fēng)向的測(cè)量v風(fēng)向信號(hào)的傳送和指示l格雷碼式2022-6-14LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.2 風(fēng)向的測(cè)量風(fēng)向的測(cè)量v風(fēng)向信號(hào)的傳送和指示l格雷碼式2022-6-14格雷碼盤由等分的同心圓組成，由內(nèi)到外分別做0、20、21、22、23、24、25、26、27等份，相鄰兩份做透光和不透光處理，（圖中涂黑的表示不透明，未涂黑的處表示透明）通過(guò)位于碼
10、盤兩側(cè)同一半徑上的光電耦合器件對(duì)輸出相應(yīng)的格雷碼。當(dāng)光通過(guò)碼盤的透明部分時(shí)，光電耦合器件接收到的信號(hào)為“1”；當(dāng)光通過(guò)碼盤的不透明部分時(shí)，接收到的信號(hào)為“0”。常用7位，分辨率為2.8度LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.2 風(fēng)向的測(cè)量風(fēng)向的測(cè)量v風(fēng)向信號(hào)的傳送和指示l格雷碼式2022-6-14 格雷碼最大的優(yōu)點(diǎn)是每進(jìn)一位只有其中的一位數(shù)發(fā)生0與1之間的變化，因?yàn)榧词拱l(fā)生誤讀也只能產(chǎn)生一位碼的誤差，這對(duì)保證測(cè)量風(fēng)向的精度是大有好處的。格雷碼盤固定在風(fēng)向標(biāo)的軸上。當(dāng)碼盤隨著風(fēng)向標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換線路，把光電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，輸入到指示、記錄系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)格雷碼與風(fēng)向標(biāo)角度的轉(zhuǎn)換。LOGO儀器科學(xué)
11、與技術(shù)系氣象儀器7.3 風(fēng)速的測(cè)量風(fēng)速的測(cè)量v旋轉(zhuǎn)式風(fēng)速計(jì) 旋轉(zhuǎn)式風(fēng)速計(jì)的感應(yīng)部分是一個(gè)固定在轉(zhuǎn)軸上的感應(yīng)風(fēng)的組件。常見的有風(fēng)杯式風(fēng)速計(jì)、螺旋槳式風(fēng)速計(jì)。2022-6-14LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.3 風(fēng)速的測(cè)量風(fēng)速的測(cè)量v風(fēng)杯式風(fēng)速計(jì) 目前普遍采用的測(cè)定風(fēng)速的儀器是風(fēng)杯式風(fēng)速計(jì)，它的感應(yīng)部分是由三個(gè)或四個(gè)圓錐形或半球形的空杯組成。空心杯殼固定在互成120的三叉星形支架上或互成90的十字形支架上，杯的凹面順著一個(gè)方向排列，整個(gè)橫臂架則固定在一根垂直的旋轉(zhuǎn)軸上。2022-6-14LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.3 風(fēng)速的測(cè)量風(fēng)速的測(cè)量v風(fēng)杯式風(fēng)速計(jì)2022-6-14 當(dāng)風(fēng)從左方吹來(lái)
12、時(shí)，風(fēng)杯1與風(fēng)向平行，風(fēng)對(duì)風(fēng)杯1的壓力在最直于風(fēng)杯軸方向上的分力近似為零。風(fēng)杯2與3同風(fēng)向成60度角相交，對(duì)風(fēng)杯2而言，其凹面迎著風(fēng)，承受的風(fēng)壓最大;風(fēng)杯3其凸面迎風(fēng)，風(fēng)的繞流作用使其所受風(fēng)壓比風(fēng)杯2小，由于風(fēng)杯2與風(fēng)杯3在垂直于風(fēng)杯軸方向上的壓力差，而使風(fēng)杯開始順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，風(fēng)速越大，起始的壓力差越大，產(chǎn)生的加速度越大，風(fēng)杯轉(zhuǎn)動(dòng)越快。 風(fēng)杯開始轉(zhuǎn)動(dòng)后，由于杯2順著風(fēng)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，受風(fēng)的壓力相對(duì)減小，而杯3迎著風(fēng)以同樣的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，所受風(fēng)壓相對(duì)增大，風(fēng)壓差不斷減小，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后（風(fēng)速不變時(shí)），作用在三個(gè)風(fēng)杯上的分壓差為零時(shí)，風(fēng)杯就變作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣根據(jù)風(fēng)杯的轉(zhuǎn)速（每秒鐘轉(zhuǎn)的圈數(shù)）就可以確定風(fēng)速
13、的大小。LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.3 風(fēng)速的測(cè)量風(fēng)速的測(cè)量v風(fēng)杯式風(fēng)速計(jì)2022-6-14 當(dāng)風(fēng)杯轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)同軸的多齒截光盤或磁棒轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)電路得到與風(fēng)杯轉(zhuǎn)速成正比的脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)由計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，經(jīng)換算后就能得出實(shí)際風(fēng)速值。LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.3 風(fēng)速的測(cè)量風(fēng)速的測(cè)量v風(fēng)杯式風(fēng)速計(jì)2022-6-14目前新型轉(zhuǎn)杯風(fēng)速表均是采用三杯的，并且錐形杯的性能比半球形的好LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.3 風(fēng)速的測(cè)量風(fēng)速的測(cè)量v風(fēng)杯式風(fēng)速計(jì)2022-6-14當(dāng)風(fēng)速增加時(shí)轉(zhuǎn)杯能迅速增加轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)氣流速度風(fēng)速減小時(shí)，由于慣性影響，轉(zhuǎn)速卻不能立即下降旋轉(zhuǎn)式風(fēng)速表在陣性風(fēng)里指
14、示的風(fēng)速一般是偏高的成為過(guò)高效應(yīng)（產(chǎn)生的平均誤差約為10%）過(guò)高效應(yīng)還會(huì)受到垂直氣流和風(fēng)向脈動(dòng)的影響LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.3 風(fēng)速的測(cè)量風(fēng)速的測(cè)量v螺旋槳式風(fēng)速計(jì) 2022-6-14 電扇由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)風(fēng)扇葉片旋轉(zhuǎn)，在葉片前后產(chǎn)生一個(gè)壓力差，推動(dòng)氣流流動(dòng)。螺旋漿式風(fēng)速計(jì)的工作原理恰好與此相反，對(duì)準(zhǔn)氣流的葉片系統(tǒng)受到風(fēng)壓的作用，產(chǎn)生一定的扭力矩使葉片系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)。這種能量如果加以利用就是風(fēng)力發(fā)電。 螺旋槳式風(fēng)速計(jì)是由若干片槳葉按一定角度等間隔地裝置在一鉛直面內(nèi)。LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.3 風(fēng)速的測(cè)量風(fēng)速的測(cè)量v螺旋槳式風(fēng)速計(jì) 2022-6-14 螺旋槳式風(fēng)速計(jì)的葉片旋轉(zhuǎn)平面應(yīng)
15、始終對(duì)準(zhǔn)風(fēng)的來(lái)向，因此它的感應(yīng)部分需要與風(fēng)向結(jié)合在一起。風(fēng)向標(biāo)部分則制成與風(fēng)機(jī)機(jī)身相似的外形，保持良好的流線型。 在以下假設(shè)情況下，經(jīng)過(guò)計(jì)算可知螺旋槳式風(fēng)速計(jì)的轉(zhuǎn)速與外界風(fēng)速成正比。 LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.3 風(fēng)速的測(cè)量風(fēng)速的測(cè)量2022-6-14 三軸風(fēng)速計(jì)：利用三個(gè)風(fēng)車風(fēng)速計(jì)測(cè)量風(fēng)速 x，y 和 z 分量的儀器LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.3 風(fēng)速的測(cè)量風(fēng)速的測(cè)量v熱線風(fēng)速表 2022-6-14 熱線風(fēng)速表是利用一根被加熱的金屬絲置于空氣中，散熱速率與周圍空氣的流速有關(guān)的特性來(lái)測(cè)量風(fēng)速。被加熱的金屬絲，它所產(chǎn)生的熱量為210.24tQI R 式中I為流過(guò)熱線的電流，Rt
16、為熱線電阻。與此同時(shí)，在速度為v的氣流中，一根垂直于氣流的金屬絲，它散失到空氣中的熱量為2()()QABvt式中系數(shù)A代表分子的散熱作用， 代表氣流的作用。對(duì)于某一熱線風(fēng)速表，A、B均為常系數(shù)， t-為熱線與氣溫的溫差。B vLOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.3 風(fēng)速的測(cè)量風(fēng)速的測(cè)量v熱線風(fēng)速表 2022-6-14 當(dāng)v足夠大時(shí)，則可忽略分子散熱。當(dāng)熱量交換達(dá)到平衡時(shí)，Q1=Q2。20.24()()tI RAB vt 從上式可知，若固定加熱電流I，即可確定v與t-的關(guān)系；若固定熱線與空氣的溫差t-，則可確定出v與I的關(guān)系。前者稱為恒流式，后者為恒溫式。LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.3
17、風(fēng)速的測(cè)量風(fēng)速的測(cè)量v聲風(fēng)速表 2022-6-14 聲風(fēng)速表是利用聲波在空氣中的傳播速度與風(fēng)速之間的函數(shù)關(guān)系測(cè)量風(fēng)速的。LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.3 風(fēng)速的測(cè)量風(fēng)速的測(cè)量v激光風(fēng)速儀 2022-6-14 激光風(fēng)速儀是建立在激光技術(shù)和多普勒頻移原理的基礎(chǔ)上，通過(guò)頻率測(cè)量來(lái)測(cè)定風(fēng)速的。 激光通過(guò)大氣層時(shí)，大氣層中的氣溶膠粒子對(duì)入射光有散射效應(yīng)，而運(yùn)行的氣溶膠粒子將使散射光的頻率產(chǎn)生多普勒頻移效應(yīng)。在接收器內(nèi)比較發(fā)射光的參考光和散射光的頻差，就可確定運(yùn)載氣溶膠粒子的氣流速度。 激光風(fēng)速儀測(cè)得的風(fēng)速并不是真正的大氣流動(dòng)速度，而是懸浮于氣流中的散射粒子的運(yùn)動(dòng)速度。因?yàn)榱Ｗ优c流體的密度有顯著差異
18、，粒子不可能完全跟隨流體運(yùn)動(dòng)，其速度總會(huì)有差異，這就造成了激光測(cè)量的誤差。LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.3 風(fēng)速的測(cè)量風(fēng)速的測(cè)量v輕便風(fēng)向風(fēng)速儀 2022-6-14 輕便風(fēng)向風(fēng)速儀是測(cè)量風(fēng)向和一分鐘內(nèi)平均風(fēng)速的儀器，它用于野外考查和儀器損壞時(shí)的備份儀器。 LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.3 風(fēng)速的測(cè)量風(fēng)速的測(cè)量v海島自動(dòng)測(cè)風(fēng)系統(tǒng) 2022-6-14 該系統(tǒng)是專門為測(cè)量海島出現(xiàn)的強(qiáng)風(fēng)而設(shè)計(jì)的，其特點(diǎn)是具有較好的測(cè)強(qiáng)風(fēng)能力。 系統(tǒng)由兩個(gè)部分組成：一個(gè)是自動(dòng)采集部分，另一個(gè)是接收部分。采集部分由風(fēng)向風(fēng)速傳感器、數(shù)據(jù)處理器、調(diào)制解調(diào)器、無(wú)線電收發(fā)訊機(jī)、太陽(yáng)能板和蓄電池組成。接收部分由計(jì)算機(jī)、
19、調(diào)制解調(diào)器、無(wú)線電收發(fā)訊機(jī)和打印機(jī)組成。采集部分對(duì)風(fēng)向風(fēng)速傳感器采樣，然后計(jì)算出風(fēng)向風(fēng)速的平均值。通過(guò)無(wú)線通訊實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)到接收部分的傳輸。有日照時(shí)，采集部分用太陽(yáng)能電池對(duì)蓄電池充電。 LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.3 風(fēng)速的測(cè)量風(fēng)速的測(cè)量v風(fēng)速的傳送和指示2022-6-14 傳送和指示風(fēng)速的方法有機(jī)械式、電接式、電機(jī)式、磁感式和光電式即多齒光盤等。其中最常用的是多齒光盤。 多齒光盤固定在風(fēng)杯軸上，盤上有等距的孔，光盤上面裝有發(fā)光二極管，下面裝有光敏三極管。當(dāng)風(fēng)杯帶著光盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于孔的不連續(xù)性，光敏三極管時(shí)而導(dǎo)通時(shí)而截止，形成光脈沖信號(hào)，每一個(gè)脈沖信號(hào)代表一定的風(fēng)程。這樣就能得到與風(fēng)杯
20、轉(zhuǎn)速成正比的頻率信號(hào)。由計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，經(jīng)轉(zhuǎn)換即可得到實(shí)際的風(fēng)速。LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.5 風(fēng)廓線雷達(dá)風(fēng)廓線雷達(dá)v風(fēng)廓線雷達(dá) 2022-6-14 風(fēng)廓線雷達(dá)是一種遙感高空風(fēng)向、風(fēng)速分布的儀器。當(dāng)向大氣層發(fā)射一束無(wú)線電波時(shí)，由于溫度和濕度的湍流脈動(dòng)，大氣折射指數(shù)產(chǎn)生相應(yīng)的漲落，雷達(dá)波束的電磁波信號(hào)將被散射，其中的后向散射部分將產(chǎn)生一定功率的回波信號(hào)。這種回波信號(hào)與大氣中的云雨質(zhì)點(diǎn)回波散射有所不同，稱之為晴空散射。由于散射氣團(tuán)隨風(fēng)漂移，沿雷達(dá)波束徑向的風(fēng)速分量的大小將導(dǎo)致回波信號(hào)產(chǎn)生一定量的多普勒頻移，測(cè)定回波信號(hào)的頻移值可以直接計(jì)算出某一層大氣沿雷達(dá)波束徑向的風(fēng)速分量值。LOGO儀器科
21、學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.5 風(fēng)廓線雷達(dá)風(fēng)廓線雷達(dá)v風(fēng)廓線雷達(dá) 2022-6-14 風(fēng)廓線雷達(dá)是近20多年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新型測(cè)風(fēng)遙感設(shè)備。它以晴空大氣作為探測(cè)對(duì)象，利用大氣對(duì)電磁波的散射進(jìn)行風(fēng)場(chǎng)的測(cè)量。風(fēng)廓線雷達(dá)發(fā)射的電磁波在大氣的傳播過(guò)程中，因大氣折射率的不均勻分布而產(chǎn)生散射，其中，后向散射能量被風(fēng)廓線雷達(dá)所接收，根據(jù)多普勒效應(yīng)，當(dāng)目標(biāo)物相對(duì)雷達(dá)波束方向存在徑向運(yùn)動(dòng)時(shí)，接收信號(hào)的頻率和發(fā)射信號(hào)的頻率產(chǎn)生偏差，稱為Doppler頻移，根據(jù)Doppler頻移，再經(jīng)過(guò)一定的信號(hào)與數(shù)據(jù)處理可以得到大氣的風(fēng)場(chǎng)信息。另外，為了進(jìn)行距離的測(cè)量，雷達(dá)發(fā)射的是脈沖波，根據(jù)回波信號(hào)返回的時(shí)間來(lái)確定回波的位置。通過(guò)Do
22、ppler測(cè)速和無(wú)線電測(cè)距原理的結(jié)合，風(fēng)廓線雷達(dá)得到不同高度上的風(fēng)場(chǎng)信息，從而獲取大氣風(fēng)廓線資料。 LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.5 風(fēng)廓線雷達(dá)風(fēng)廓線雷達(dá)v風(fēng)廓線雷達(dá) 2022-6-14風(fēng)廓線雷達(dá)探測(cè)具有3個(gè)突出的特點(diǎn):(1)獲取資料的時(shí)間和空間分辨率高，具有很高的時(shí)間和空間分辨率。時(shí)間間隔可以短到幾分鐘，數(shù)據(jù)的空間分辨率一般在幾十米的量級(jí)，可以給出較密的廓線資料。 (2)獲取資料的種類多，風(fēng)廓線雷達(dá)能夠提供多種氣象信息。風(fēng)廓線及其隨時(shí)間的演變是風(fēng)廓線雷達(dá)提供的基本氣象資料，包括水平風(fēng)廓和垂直風(fēng)廓線等。 (3)遙感方式，風(fēng)廓線雷達(dá)屬于遙感設(shè)備，特別適合需要無(wú)球探測(cè)的場(chǎng)合，如機(jī)場(chǎng)的測(cè)風(fēng)應(yīng)用
23、。 LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.5 風(fēng)廓線雷達(dá)風(fēng)廓線雷達(dá)v風(fēng)廓線雷達(dá) 2022-6-14 風(fēng)廓線雷達(dá)在火箭發(fā)射保障、飛機(jī)起降，軍事射彈風(fēng)修正、空氣污染潛勢(shì)預(yù)報(bào)和空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)以及城市環(huán)境氣象應(yīng)用服務(wù)等許多方面都有著廣泛的應(yīng)用前景。LOGO 測(cè)風(fēng)儀器的安裝，根據(jù)不同觀測(cè)目的，其要求也不同。氣象臺(tái)站觀測(cè)，主要是提供天氣預(yù)報(bào)和氣候資料，一般測(cè)風(fēng)儀器在正確裝置的情況下，大多能滿足其準(zhǔn)確度的要求。但對(duì)于像水文氣象、農(nóng)業(yè)氣象、污染氣象等為特殊目的而進(jìn)行的觀測(cè)，其精度要求高一些，因此對(duì)儀器的安裝要求也不同。 在近地面幾十米以內(nèi)，風(fēng)向隨高度的變化比起風(fēng)速的變化來(lái)要小得多，因此對(duì)測(cè)定風(fēng)向儀器的安裝沒有更高
24、的要求，只要求適當(dāng)?shù)馗撸苊獾孛嫱怀稣系K物的影響就可以了，但對(duì)測(cè)定風(fēng)速儀器的安裝，就需要考慮以下幾個(gè)問(wèn)題 ：7.6 7.6 測(cè)風(fēng)儀器的安裝與檢定測(cè)風(fēng)儀器的安裝與檢定LOGO根據(jù)風(fēng)速隨高度的變化情況以及為了觀測(cè)和維護(hù)的方便，同時(shí)不受地形地物的影響，測(cè)風(fēng)儀器的安裝高度最好在1020米之間。 7.6 7.6 測(cè)風(fēng)儀器的安裝測(cè)風(fēng)儀器的安裝LOGO測(cè)風(fēng)儀器安裝的地點(diǎn)要求盡量開闊空曠，遠(yuǎn)離障礙物，使之不受氣流渦旋的影響。因?yàn)榻ㄖ?、凹地、山谷等地形作用?huì)使氣流產(chǎn)生渦流、輻合、輻散，使風(fēng)的資料只有小氣候方面的意義，而缺少代表性。 7.6 7.6 測(cè)風(fēng)儀器的安裝與檢定測(cè)風(fēng)儀器的安裝與檢定LOGO測(cè)風(fēng)儀器必須垂
25、直安裝；安裝測(cè)風(fēng)儀器的桿不能太粗，否則會(huì)改變氣流的自然狀況；儀器應(yīng)安裝在桿的頂端，如果需要安裝在桿的中間，則應(yīng)使用一定長(zhǎng)度的橫臂，以使風(fēng)速儀器遠(yuǎn)離桿柱。7.6 7.6 測(cè)風(fēng)儀器的安裝與檢定測(cè)風(fēng)儀器的安裝與檢定LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.6測(cè)風(fēng)儀器的安裝與檢定測(cè)風(fēng)儀器的安裝與檢定v旋臂機(jī) 旋臂機(jī)主要部件是一根水平旋轉(zhuǎn)臂，固定在一根垂直于水平面的旋轉(zhuǎn)主軸上，桿的前端的儀器支架可安裝待檢定的風(fēng)速計(jì)，垂直軸可由馬達(dá)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，使儀器在XY平面內(nèi)作等速圓周運(yùn)動(dòng)，其前端的線速度就相當(dāng)于儀器不動(dòng)時(shí)氣流的速度。2022-6-14LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.6測(cè)風(fēng)儀器的安裝與檢定測(cè)風(fēng)儀器的安裝與檢
26、定v旋臂機(jī) 2022-6-14優(yōu)點(diǎn)：l可以標(biāo)定相當(dāng)?shù)偷娘L(fēng)速l通過(guò)旋轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)速很容易確定風(fēng)速l旋轉(zhuǎn)臂的轉(zhuǎn)速可以靠控制電動(dòng)機(jī)或變速箱來(lái)改變?nèi)秉c(diǎn)：l當(dāng)旋轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)速加大后，會(huì)帶動(dòng)室內(nèi)空氣，失去相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，造成檢定誤差。LOGO儀器科學(xué)與技術(shù)系氣象儀器7.6測(cè)風(fēng)儀器的安裝與檢定測(cè)風(fēng)儀器的安裝與檢定v風(fēng)洞 風(fēng)向標(biāo)和各種風(fēng)速表一般都是通過(guò)風(fēng)洞進(jìn)行全面有效的校準(zhǔn)。風(fēng)洞是一種進(jìn)行流體力學(xué)、航空模型實(shí)驗(yàn)以及環(huán)境問(wèn)題實(shí)驗(yàn)的大型設(shè)備。在這種管道系統(tǒng)里，動(dòng)力風(fēng)扇造成空氣流動(dòng)，并在它的實(shí)驗(yàn)空間造成一個(gè)穩(wěn)定、均勻的流場(chǎng)。工作段的流速可以調(diào)整。專門進(jìn)行風(fēng)速計(jì)檢定的風(fēng)洞，風(fēng)速范圍大致在0.560m/s。2022-6-14Company LogoCompany LogoThank you
氣象儀器課件：第七章 風(fēng)的測(cè)量
