溫度的測量學(xué)時

溫度的測量學(xué)時第一頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三第一節(jié)概述第二頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三為什么要觀測大氣溫度？世界萬物的生生息息都與氣溫有著千絲萬縷的聯(lián)系。大氣中的一切物理過程如天氣過程、風(fēng)雨的形成、全球變化等都與溫度有關(guān)。第三頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三常用溫標有三種：

開爾文溫標（絕對溫標）(K):KelvinTemperatureScale

攝氏溫標(℃):CelsiusTemperatureScale

華氏溫標(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：第四頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三溫度尺度絕對溫度T(K)攝氏溫度t(℃)華氏溫度t(℉)

第五頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三觀測項目（單位以℃表示，取一位小數(shù)）定時氣溫日最高氣溫日最低氣溫配有溫度計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

第六頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三第二節(jié)液體玻璃溫度表第七頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三基本原理 液體玻璃溫度表的感應(yīng)部分是一個充滿液體的玻璃球，示度部分為玻璃毛細管。 溫度變化時，引起測溫液體體積膨脹或收縮，使進入毛細管的液柱高度隨之變化。第八頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三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九頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三干濕球溫度表

由兩支型號完全一樣的溫度表組成。其中干球溫度表用于測定1.5米高度處的氣溫。第十頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三2.最高溫度表第十一頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三最高溫度表的測量原理：

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

當(dāng)觀測完時，需要由人工將毛細管中的水銀復(fù)位。

第十二頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三3.最低溫度表第十三頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三觀測時將游標調(diào)整到酒精柱的頂端，然后將溫度表平放。升溫時，酒精從游標和毛細管之間的狹縫通過，游標不動；溫度下降時，液柱頂端表面張力使游標向球部方向移動。因此，游標指示的溫度只降不升，遠離球部的一端將指示出一定時段的最低溫度。第十四頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三第十五頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三4.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，與測定氣溫用的溫度表基本相同。第十六頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三

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、長度不一，并且在感應(yīng)部分上端彎折，與表身成135°夾角。第十七頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三6.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框內(nèi)，保護框中部有一長孔便于讀取溫度數(shù)。保護框的頂端連接在一根木棒。整個木棒和地溫表（保護框）又放在一根硬橡膠套管內(nèi)。第十八頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三第十九頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三第三節(jié)雙金屬片溫度計第二十頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三

雙金屬片溫度計是自動記錄氣溫連續(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。第二十一頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三感應(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。第二十二頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三第二十三頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三第四節(jié)電測溫度表第二十四頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三1、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)成一個閉合回路時，若兩個接觸點的溫度不同，回路中就有電流產(chǎn)生兩焊接點之間的溫差越大，回路中的電動勢也越大，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.熱電偶溫度表第二十五頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三1.熱電偶溫度表第二十六頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三

熱電偶的電動勢與溫差之間的關(guān)系為：

由于系數(shù)當(dāng)溫差不太大時，可用下式

第二十七頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三

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）焊接工藝簡便；（4）成本低。熱電偶溫度表的缺點是測溫時參考端溫度固定。第二十八頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三2.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二十九頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三

在大氣測溫范圍內(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：

第三十頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三金屬電阻溫度表的選材溫度一次項系數(shù)較大二次項系數(shù)遠小于一次項系數(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。常用鉑做成標準溫度表、氣溫和地溫傳感器。第三十一頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三地面和淺層地溫傳感器

第三十二頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三深層地溫傳感器

第三十三頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三3.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。第三十四頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三第五節(jié)測溫元件的熱滯效應(yīng)當(dāng)測溫元件從一個環(huán)境迅速地轉(zhuǎn)移到另一個溫度不同的環(huán)境時，溫度測量儀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。在它的示度尚未達到新的環(huán)境溫度之前進行觀測，就會產(chǎn)生誤差，稱作滯差。第三十五頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三元件在d?

的時間內(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)第三十六頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三令：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；第三十七頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三熱滯系數(shù)和風(fēng)速的關(guān)系第三十八頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三環(huán)境溫度恒定時的滯差則：第三十九頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三

1、τ一定時，λ愈小，T愈趨近于θ。

2、λ一定時，τ愈長，T愈趨近于θ。

3、τ＝λ時，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，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％時所需要的時間。第四十頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三環(huán)境溫度呈線性變化引起的滯差環(huán)境溫度如不恒定，由于測溫元件的熱滯，示度將會始終落后實際溫度的變化。環(huán)境升溫時示度偏低；降溫時示度偏高。第四十一頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三例：氣溫每小時升3℃，λ=300s，β=1/1200℃/s，求T-？上式可簡化為T－θ=-βλ第四十二頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三環(huán)境溫度呈周期性變化時的滯差第四十三頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三溫度表讀數(shù)也呈周期為P的正弦變化溫度指示的振幅A小于實際振幅A0溫度表讀數(shù)的正弦變化相位落后第四十四頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三第六節(jié)氣溫測量中的防輻射設(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金屬絲元件，細絲具有較大散熱系數(shù)第四十五頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三百葉箱第四十六頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三第四十七頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三第四十八頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期三阿斯曼通風(fēng)干濕表第四十九