《氣象儀器課程》課件

氣象儀器精品課程歡迎參加氣象儀器精品課程。本課程將深入探討各種氣象觀測(cè)儀器的原理、使用和維護(hù)。讓我們一起揭開(kāi)氣象觀測(cè)的神秘面紗。課程概覽1基礎(chǔ)知識(shí)氣象觀測(cè)簡(jiǎn)介、各類(lèi)測(cè)量?jī)x器介紹2原理探究深入了解各種傳感器的工作原理3實(shí)踐應(yīng)用校準(zhǔn)方法、數(shù)據(jù)處理與分析、儀器維護(hù)課程目標(biāo)掌握氣象儀器基礎(chǔ)知識(shí)了解各類(lèi)氣象觀測(cè)儀器的功能和特點(diǎn)理解傳感器工作原理深入學(xué)習(xí)各種氣象傳感器的核心原理培養(yǎng)實(shí)踐操作能力掌握儀器校準(zhǔn)、維護(hù)和數(shù)據(jù)處理技能提升綜合分析能力能夠進(jìn)行氣象數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制和分析氣象觀測(cè)簡(jiǎn)介定義氣象觀測(cè)是對(duì)大氣狀態(tài)和變化的系統(tǒng)性測(cè)量和記錄。重要性為天氣預(yù)報(bào)、氣候研究和環(huán)境監(jiān)測(cè)提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持。觀測(cè)要素包括溫度、壓力、濕度、風(fēng)向風(fēng)速、降水量等多個(gè)參數(shù)。氣溫測(cè)量?jī)x器水銀溫度計(jì)傳統(tǒng)精準(zhǔn)，適用于標(biāo)準(zhǔn)觀測(cè)電子溫度計(jì)快速響應(yīng)，易于自動(dòng)化紅外測(cè)溫儀非接觸式，適用于遠(yuǎn)程測(cè)量氣溫傳感器原理熱電偶利用兩種不同金屬接觸產(chǎn)生的溫差電動(dòng)勢(shì)測(cè)量溫度。熱敏電阻利用電阻隨溫度變化的特性測(cè)量溫度。鉑電阻利用鉑金屬電阻隨溫度變化的線性關(guān)系測(cè)量溫度。大氣壓力測(cè)量?jī)x器氣壓傳感器原理1壓力變化2機(jī)械形變3電信號(hào)轉(zhuǎn)換4數(shù)字化處理氣壓傳感器通過(guò)將壓力變化轉(zhuǎn)換為可測(cè)量的電信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量。風(fēng)向風(fēng)速測(cè)量?jī)x器三杯風(fēng)速儀測(cè)量水平風(fēng)速，廣泛應(yīng)用于氣象站。風(fēng)向標(biāo)測(cè)量風(fēng)向，通常與風(fēng)速儀配套使用。超聲波風(fēng)速儀同時(shí)測(cè)量風(fēng)向風(fēng)速，無(wú)機(jī)械部件，精度高。風(fēng)速傳感器原理風(fēng)力作用風(fēng)吹動(dòng)傳感器部件機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件旋轉(zhuǎn)或振動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)數(shù)據(jù)輸出信號(hào)處理得到風(fēng)速值相對(duì)濕度測(cè)量?jī)x器干濕球濕度計(jì)利用蒸發(fā)降溫原理，通過(guò)干球和濕球溫度差計(jì)算相對(duì)濕度。毛發(fā)濕度計(jì)利用人發(fā)絲對(duì)濕度敏感的特性，通過(guò)長(zhǎng)度變化測(cè)量濕度。電容式濕度計(jì)利用電容隨空氣濕度變化的特性，實(shí)現(xiàn)快速精確測(cè)量。濕度傳感器原理1濕敏材料吸濕2物理特性改變3電學(xué)參數(shù)變化4信號(hào)處理輸出濕度傳感器通過(guò)濕敏材料的吸濕特性，將濕度變化轉(zhuǎn)換為可測(cè)量的電信號(hào)。降水量測(cè)量?jī)x器翻斗式雨量計(jì)精確測(cè)量降水量，適用于長(zhǎng)期觀測(cè)稱(chēng)重式雨量計(jì)連續(xù)測(cè)量，適用于各種降水類(lèi)型激光雨滴譜儀測(cè)量雨滴大小分布，提供詳細(xì)降水信息降水傳感器原理集水通過(guò)漏斗或收集器收集降水。測(cè)量機(jī)制利用翻斗、稱(chēng)重或光學(xué)方法測(cè)量降水量。信號(hào)轉(zhuǎn)換將物理量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。數(shù)據(jù)處理計(jì)算并輸出降水量數(shù)據(jù)。日照時(shí)數(shù)測(cè)量?jī)x器日光玻璃球傳統(tǒng)方法，通過(guò)聚焦陽(yáng)光灼燒記錄紙測(cè)量日照時(shí)數(shù)。光電日照計(jì)現(xiàn)代方法，利用光電元件自動(dòng)記錄日照時(shí)數(shù)。全天空成像儀高級(jí)設(shè)備，可同時(shí)測(cè)量日照和云量。日照傳感器原理1光線檢測(cè)傳感器接收陽(yáng)光2信號(hào)產(chǎn)生光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電信號(hào)3閾值判斷根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度判斷是否有效日照4時(shí)間累積記錄并累加有效日照時(shí)間輻射測(cè)量?jī)x器輻射傳感器原理熱電堆原理利用溫差電效應(yīng)，將輻射能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。光電效應(yīng)使用光敏元件直接將光能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。濾光系統(tǒng)通過(guò)濾光片選擇特定波段的輻射進(jìn)行測(cè)量。地面觀測(cè)自動(dòng)站1集成多種傳感器溫度、濕度、氣壓、風(fēng)速等多參數(shù)同時(shí)測(cè)量。2自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集定時(shí)采集、存儲(chǔ)和傳輸觀測(cè)數(shù)據(jù)。3遠(yuǎn)程控制管理支持遠(yuǎn)程設(shè)置、校準(zhǔn)和故障診斷。4實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)向中心站發(fā)送數(shù)據(jù)。遙感觀測(cè)儀器簡(jiǎn)介氣象雷達(dá)探測(cè)降水、風(fēng)場(chǎng)等大氣現(xiàn)象氣象衛(wèi)星大范圍觀測(cè)云系、水汽等激光雷達(dá)測(cè)量大氣aerosol和云層結(jié)構(gòu)雷達(dá)觀測(cè)儀器原理發(fā)射電磁波雷達(dá)天線發(fā)射特定頻率的電磁波目標(biāo)反射電磁波遇到大氣中的水滴、冰晶等目標(biāo)反射接收回波雷達(dá)接收反射回來(lái)的電磁波信號(hào)處理分析回波信號(hào)，獲取目標(biāo)的位置、強(qiáng)度等信息衛(wèi)星觀測(cè)儀器原理1輻射探測(cè)2多光譜成像3大氣垂直探測(cè)4數(shù)據(jù)傳輸處理氣象衛(wèi)星通過(guò)搭載多種探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)地球大氣系統(tǒng)的全方位觀測(cè)。溫度校準(zhǔn)方法標(biāo)準(zhǔn)溫度源使用高精度恒溫水槽或恒溫爐作為標(biāo)準(zhǔn)溫度源。多點(diǎn)校準(zhǔn)在不同溫度點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)，確保全量程精度。比對(duì)法與標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)進(jìn)行對(duì)比，調(diào)整被校準(zhǔn)儀器。壓力校準(zhǔn)方法1準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)器使用高精度壓力計(jì)或活塞式壓力計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)。2建立壓力系統(tǒng)連接被校準(zhǔn)儀器和標(biāo)準(zhǔn)器。3加壓測(cè)試在多個(gè)壓力點(diǎn)進(jìn)行比對(duì)測(cè)試。4數(shù)據(jù)分析計(jì)算誤差，確定校準(zhǔn)系數(shù)。風(fēng)速校準(zhǔn)方法風(fēng)洞法在標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)洞中，與高精度標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速儀比對(duì)校準(zhǔn)。轉(zhuǎn)盤(pán)法使用精密轉(zhuǎn)盤(pán)模擬風(fēng)速，適用于杯式風(fēng)速儀校準(zhǔn)。野外比對(duì)法在實(shí)際環(huán)境中，與標(biāo)準(zhǔn)儀器同步觀測(cè)比對(duì)。濕度校準(zhǔn)方法飽和鹽溶液法利用不同飽和鹽溶液產(chǎn)生的固定相對(duì)濕度環(huán)境進(jìn)行校準(zhǔn)。兩壓力法通過(guò)控制氣體壓力來(lái)產(chǎn)生不同相對(duì)濕度，進(jìn)行高精度校準(zhǔn)。露點(diǎn)儀比對(duì)法使用高精度露點(diǎn)儀作為標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行比對(duì)校準(zhǔn)。濕度發(fā)生器法利用專(zhuān)業(yè)濕度發(fā)生器產(chǎn)生穩(wěn)定濕度環(huán)境進(jìn)行校準(zhǔn)。輻射校準(zhǔn)方法太陽(yáng)直接比對(duì)法利用太陽(yáng)作為標(biāo)準(zhǔn)源進(jìn)行野外校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)燈源法使用標(biāo)準(zhǔn)燈作為輻射源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)黑體輻射源法利用標(biāo)準(zhǔn)黑體輻射源進(jìn)行高精度校準(zhǔn)觀測(cè)數(shù)據(jù)處理與分析數(shù)據(jù)采集從各類(lèi)儀器收集原始觀測(cè)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)預(yù)處理去除異常值，進(jìn)行單位轉(zhuǎn)換等統(tǒng)計(jì)分析計(jì)算平均值、極值等統(tǒng)計(jì)指標(biāo)可視化展示生成圖表，直觀呈現(xiàn)數(shù)據(jù)特征觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制范圍檢查確保數(shù)據(jù)在合理的物理范圍內(nèi)。一致性檢驗(yàn)檢查相關(guān)要素之間的邏輯關(guān)系。時(shí)間連續(xù)性檢驗(yàn)分析數(shù)據(jù)的時(shí)間變化是否合理。空間一致性檢驗(yàn)比較鄰近站點(diǎn)數(shù)據(jù)，識(shí)別異常值。儀器維護(hù)與保養(yǎng)1定期清潔清除灰塵、污垢，保持儀器清潔。2功能檢查定期測(cè)試儀器各項(xiàng)功能是否正常。