溫度的測(cè)量學(xué)時(shí)

溫度的測(cè)量學(xué)時(shí)第1頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)概述第2頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月為什么要觀測(cè)大氣溫度？世界萬(wàn)物的生生息息都與氣溫有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。大氣中的一切物理過(guò)程如天氣過(guò)程、風(fēng)雨的形成、全球變化等都與溫度有關(guān)。第3頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月常用溫標(biāo)有三種：

開(kāi)爾文溫標(biāo)（絕對(duì)溫標(biāo)）(K):KelvinTemperatureScale

攝氏溫標(biāo)(℃):CelsiusTemperatureScale

華氏溫標(biāo)(F):FahrenheitTemperatureScale

它們之間的換算關(guān)系為：

K——C換算：

C——F換算：

K——F換算：第4頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月溫度尺度絕對(duì)溫度T(K)攝氏溫度t(℃)華氏溫度t(℉)

第5頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月觀測(cè)項(xiàng)目（單位以℃表示，取一位小數(shù)）定時(shí)氣溫日最高氣溫日最低氣溫配有溫度計(jì)的氣象站做氣溫的連續(xù)記錄地溫地面溫度地面最高、最低溫度草面(雪面）溫度淺層地溫：離地面5，10，15，20厘米深度的地中溫度深層地溫：離地面40，80，160，320厘米深度的地中溫度

第6頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)液體玻璃溫度表第7頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月基本原理 液體玻璃溫度表的感應(yīng)部分是一個(gè)充滿液體的玻璃球，示度部分為玻璃毛細(xì)管。 溫度變化時(shí)，引起測(cè)溫液體體積膨脹或收縮，使進(jìn)入毛細(xì)管的液柱高度隨之變化。第8頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月常用的液體玻璃溫度表干濕球溫度表最高溫度表最低溫度表地面溫度表曲管地溫表直管地溫表第9頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月干濕球溫度表

由兩支型號(hào)完全一樣的溫度表組成。其中干球溫度表用于測(cè)定1.5米高度處的氣溫。第10頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.最高溫度表第11頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月最高溫度表的測(cè)量原理：

升溫時(shí)，球部水銀膨脹，水銀熱膨脹系數(shù)大于玻璃熱膨脹系數(shù)，水銀被擠進(jìn)毛細(xì)管內(nèi)；但在降溫時(shí)，毛細(xì)管內(nèi)的水銀不能通過(guò)狹縫退回到球部，水銀柱在此中斷。因此，水銀柱頂可指示出一段時(shí)間內(nèi)的最高溫度。

當(dāng)觀測(cè)完時(shí)，需要由人工將毛細(xì)管中的水銀復(fù)位。

第12頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.最低溫度表第13頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月觀測(cè)時(shí)將游標(biāo)調(diào)整到酒精柱的頂端，然后將溫度表平放。升溫時(shí)，酒精從游標(biāo)和毛細(xì)管之間的狹縫通過(guò)，游標(biāo)不動(dòng)；溫度下降時(shí)，液柱頂端表面張力使游標(biāo)向球部方向移動(dòng)。因此，游標(biāo)指示的溫度只降不升，遠(yuǎn)離球部的一端將指示出一定時(shí)段的最低溫度。第14頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第15頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.地面溫度表

地面溫度表（又稱０厘米溫度表），地面最高和最低溫度表的構(gòu)造和原理，與測(cè)定氣溫用的溫度表基本相同。第16頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

5.曲管（淺層）地溫表

5,10,15,20厘米曲管地溫表的構(gòu)造和原理亦基本同上，只是表身下部伸長(zhǎng)、長(zhǎng)度不一，并且在感應(yīng)部分上端彎折，與表身成135°夾角。第17頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.直管（深層）地溫表

40,80,160,320厘米直管地溫表原理亦基本同上。

裝在帶有銅底帽的管形保護(hù)框內(nèi)，保護(hù)框中部有一長(zhǎng)孔便于讀取溫度數(shù)。保護(hù)框的頂端連接在一根木棒。整個(gè)木棒和地溫表（保護(hù)框）又放在一根硬橡膠套管內(nèi)。第18頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第19頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)雙金屬片溫度計(jì)第20頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

雙金屬片溫度計(jì)是自動(dòng)記錄氣溫連續(xù)變化的儀器。它由感應(yīng)部分、傳遞放大部分、自記部分組成。第21頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月感應(yīng)元件是雙金屬片，由膨脹系數(shù)相差較大的兩片金屬焊接成，將其一端固定，另一端隨溫度變化而發(fā)生位移，位移量與氣溫接近線性關(guān)系。第22頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第23頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)電測(cè)溫度表第24頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、溫差電現(xiàn)象（熱電現(xiàn)象）兩種不同的金屬導(dǎo)體A和B的兩端，彼此焊接在一起，構(gòu)成一個(gè)閉合回路時(shí)，若兩個(gè)接觸點(diǎn)的溫度不同，回路中就有電流產(chǎn)生兩焊接點(diǎn)之間的溫差越大，回路中的電動(dòng)勢(shì)也越大，這種現(xiàn)象叫做溫差電現(xiàn)象，也稱熱電現(xiàn)象，這種電路稱熱電偶或溫差電偶。1.熱電偶溫度表第25頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.熱電偶溫度表第26頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

熱電偶的電動(dòng)勢(shì)與溫差之間的關(guān)系為：

由于系數(shù)當(dāng)溫差不太大時(shí)，可用下式

第27頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

氣象上使用的熱電偶幾乎都是銅、或錳銅——鏮銅，原因是：（1）熱電偶靈敏度高（40μv/℃）；（2）穩(wěn)定性好（可做成熱電堆）；（3）焊接工藝簡(jiǎn)便；（4）成本低。熱電偶溫度表的缺點(diǎn)是測(cè)溫時(shí)參考端溫度固定。第28頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.金屬電阻溫度表

金屬導(dǎo)體電阻的阻值隨溫度的升高而增大第29頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

在大氣測(cè)溫范圍內(nèi)，各種金屬的電阻與溫度的關(guān)系曲線接近直線關(guān)系，即因此上式可寫成：

第30頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月金屬電阻溫度表的選材溫度一次項(xiàng)系數(shù)較大二次項(xiàng)系數(shù)遠(yuǎn)小于一次項(xiàng)系數(shù)電阻率大，易于繞制高阻值元件性能穩(wěn)定氣象上常用的金屬材料：鉑、鎳、銅。常用鉑做成標(biāo)準(zhǔn)溫度表、氣溫和地溫傳感器。第31頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月地面和淺層地溫傳感器

第32頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月深層地溫傳感器

第33頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.熱敏電阻溫度表原料常是某些金屬氧化物的混合物。常見(jiàn)的有棒狀、珠狀和片狀。半導(dǎo)體熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小。靈敏度高于金屬電阻溫度表，但穩(wěn)定性稍差，廣泛應(yīng)用于高空遙測(cè)。第34頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)測(cè)溫元件的熱滯效應(yīng)當(dāng)測(cè)溫元件從一個(gè)環(huán)境迅速地轉(zhuǎn)移到另一個(gè)溫度不同的環(huán)境時(shí)，溫度測(cè)量?jī)x表的示度不能立即指示新的環(huán)境溫度，而是逐漸趨近于新的環(huán)境溫度，這種現(xiàn)象稱為溫度表的熱滯（或滯后）現(xiàn)象。在它的示度尚未達(dá)到新的環(huán)境溫度之前進(jìn)行觀測(cè)，就會(huì)產(chǎn)生誤差，稱作滯差。第35頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月元件在d?

的時(shí)間內(nèi)與周圍介質(zhì)交換的熱量為：其中：T:元件溫度；θ：環(huán)境溫度；

S：有效散熱面積；h：熱交換系數(shù)元件得到（或失去）熱量dQ后，增（或降）溫dT，則有：

dQ=CMdT一、熱滯系數(shù)第36頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月令：為熱滯系數(shù)，則：其中λ為熱滯系數(shù)，單位為秒。熱滯系數(shù)特性：元件的熱容量越大，散熱面積越小，則λ越大；熱交換系數(shù)h的大小取決于環(huán)境介質(zhì)性質(zhì)和通風(fēng)量；第37頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月熱滯系數(shù)和風(fēng)速的關(guān)系第38頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月環(huán)境溫度恒定時(shí)的滯差則：第39頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

1、τ一定時(shí)，λ愈小，T愈趨近于θ。

2、λ一定時(shí)，τ愈長(zhǎng)，T愈趨近于θ。

3、τ＝λ時(shí)，T－θ＝1/ｅ(t0－θ)。

熱滯系數(shù)λ的物理意義為：當(dāng)介質(zhì)溫度保持不變時(shí)，溫度表示度和介質(zhì)溫度之差T－θ減小到起始溫度差T0－θ的１／ｅ，即減小到起始溫差的３７％時(shí)所需要的時(shí)間。第40頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月環(huán)境溫度呈線性變化引起的滯差環(huán)境溫度如不恒定，由于測(cè)溫元件的熱滯，示度將會(huì)始終落后實(shí)際溫度的變化。環(huán)境升溫時(shí)示度偏低；降溫時(shí)示度偏高。第41頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例：氣溫每小時(shí)升3℃，λ=300s，β=1/1200℃/s，求T-？上式可簡(jiǎn)化為T－θ=-βλ第42頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月環(huán)境溫度呈周期性變化時(shí)的滯差第43頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月溫度表讀數(shù)也呈周期為P的正弦變化溫度指示的振幅A小于實(shí)際振幅A0溫度表讀數(shù)的正弦變化相位落后第44頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)氣溫測(cè)量中的防輻射設(shè)備防輻射途徑屏蔽增加元件的反射率人工通風(fēng)，促使元件散熱采用極細(xì)金屬絲元件，細(xì)絲具有較大散熱系數(shù)第45頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月百葉箱第46頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第47頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第48頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月阿斯曼通風(fēng)干濕表第