1、1大氣探測學大氣探測學第四章 氣壓的觀測4.1 4.1 概述概述 4.2 4.2 水銀氣壓表水銀氣壓表 4.3 4.3 空盒氣壓表空盒氣壓表（計計） 4.4 4.4 沸點氣壓表沸點氣壓表 4.5 4.5 氣壓傳感器氣壓傳感器 4.1 4.1 概概 述述什么是氣壓？什么是氣壓？指單位面積上向上延指單位面積上向上延伸到大氣上界的垂直伸到大氣上界的垂直空氣柱的重量。空氣柱的重量。mbmb ( (毫巴毫巴) )mmHgmmHg（汞柱高）（汞柱高）標準大氣壓標準大氣壓Pa=1Pa=1牛頓牛頓/ /平米平米hPa (hPa (百帕百帕)=)=mbmb常用的氣壓單位：百帕常用的氣壓單位：百帕( (hPahP

2、a),),取小數一位。取小數一位。4.1 4.1 概概 述述測量氣壓的主要儀器：測量氣壓的主要儀器： 液體氣壓表液體氣壓表 空盒氣壓表和氣壓計空盒氣壓表和氣壓計 沸點氣壓表沸點氣壓表 膜盒式電容氣壓傳感器膜盒式電容氣壓傳感器 振筒式氣壓傳感器振筒式氣壓傳感器 壓阻式氣壓傳感器壓阻式氣壓傳感器4.2 4.2 水銀氣壓表水銀氣壓表1.1.水銀的特點：水銀的特點：（1 1）水銀的密度比較大）水銀的密度比較大（2 2）水銀蒸氣壓很小）水銀蒸氣壓很小（3 3）水銀不沾濕玻璃）水銀不沾濕玻璃（4 4）水銀的性能很穩定）水銀的性能很穩定4.2 4.2 水銀氣壓表水銀氣壓表2.2.測量原理：測量原理：利用作用

3、在水銀面上利用作用在水銀面上的大氣壓力，與以之的大氣壓力，與以之相通、頂端封閉且抽相通、頂端封閉且抽成真空的玻璃管中的成真空的玻璃管中的水銀柱對水銀面產生水銀柱對水銀面產生的壓力相平衡的原理的壓力相平衡的原理來測定。來測定。4.2 4.2 水銀氣壓表水銀氣壓表( ) ( , ) , ( , )hhghgPt gh Ht gt大氣壓力與水銀氣壓表所處環境的溫度、重力加速大氣壓力與水銀氣壓表所處環境的溫度、重力加速度及緯度有關，為了便于比較度及緯度有關，為了便于比較, ,國際上統一規定：國際上統一規定： 1 1、以溫度、以溫度0 0 C C為標準。為標準。 2 2、 g g以緯度為以緯度為4545

4、 的海平面為標準的海平面為標準,9.80665m/s,9.80665m/s2 2。 如果不在標準狀態下如果不在標準狀態下, ,則讀得的水銀柱高度則讀得的水銀柱高度必須訂正到標準條件下。必須訂正到標準條件下。4.2 4.2 水銀氣壓表水銀氣壓表3.3.氣象上常用的水銀氣壓表：氣象上常用的水銀氣壓表：（1 1）動槽式）動槽式 （福丁式（福丁式 FortinFortin）（2 2）定槽式）定槽式 （寇烏式（寇烏式 KewKew）儀器構造儀器構造：內管：內管：一根直徑約一根直徑約8mm8mm，長約長約900mm900mm的玻璃管。的玻璃管。 外套管：外套管：用黃銅制成，用黃銅制成，保護與固定內管。標尺

5、和保護與固定內管。標尺和游尺用來讀整數和小數。游尺用來讀整數和小數。水銀槽：水銀槽：分上下兩部分，分上下兩部分，中間有一玻璃圈，可見槽中間有一玻璃圈，可見槽內水銀面。內水銀面。主要特點：主要特點：有測定水銀柱高度有測定水銀柱高度的的固定固定“零點零點”，故每次測定都需調故每次測定都需調整水銀面的高低，整水銀面的高低，使其符合固定零點使其符合固定零點的位置。才能讀取的位置。才能讀取水銀柱高度。水銀柱高度。 測量范圍測量范圍：一般為一般為810-1070hPa810-1070hPa或或600-800mmHg600-800mmHg；能在空氣溫度為能在空氣溫度為 15-+4515-+45的條件下正常的

6、條件下正常工作；工作；其測量誤差不超過其測量誤差不超過 0.4hPa0.4hPa或或 0.3mmHg0.3mmHg。觀測讀數觀測讀數： 觀測附屬溫度表觀測附屬溫度表( (簡稱簡稱“附溫表附溫表”) )，讀數精確，讀數精確到到0.10.1。 調整水銀槽內水銀面，調整水銀槽內水銀面，使之與象牙針尖恰恰相接。使之與象牙針尖恰恰相接。 調整游尺與讀數。調整游尺與讀數。 讀數復驗后，降下水讀數復驗后，降下水銀面。銀面。 儀器結構：儀器結構：與動槽式區別在水銀槽部。與動槽式區別在水銀槽部。槽部用鑄鐵或剛制成，內盛槽部用鑄鐵或剛制成，內盛定量水銀。槽部分為槽頂、定量水銀。槽部分為槽頂、槽壁、槽底三部分。槽壁

7、、槽底三部分。槽頂槽頂上有一氣孔螺絲，空氣上有一氣孔螺絲，空氣通過此螺絲的空隙與槽內水通過此螺絲的空隙與槽內水銀面接觸。銀面接觸。槽壁槽壁中間有一塊具有若干小中間有一塊具有若干小洞的隔板。洞的隔板。主要特點：主要特點：槽部沒有調整水銀面的裝置，即槽部沒有調整水銀面的裝置，即沒沒有固定零點有固定零點，而采用了補償標尺刻，而采用了補償標尺刻度的方法，以解決零點位置的變動，度的方法，以解決零點位置的變動，它要求內管截面與槽部截面成不變它要求內管截面與槽部截面成不變的比例關系。的比例關系。補償標尺：補償標尺：由于槽部水銀面不能像動槽式那樣進行調由于槽部水銀面不能像動槽式那樣進行調整，隨著氣壓的變化，水

8、銀柱高度的變化整，隨著氣壓的變化，水銀柱高度的變化也造成槽內水銀面高度的變化，而標尺是也造成槽內水銀面高度的變化，而標尺是固定刻在銅管上的，不能隨水銀面活動，固定刻在銅管上的，不能隨水銀面活動，因此就需要把這種由于基點變化而影響示因此就需要把這種由于基點變化而影響示度的量考慮進標尺的刻度大小上去，這樣度的量考慮進標尺的刻度大小上去，這樣的標尺就稱為補償標尺。的標尺就稱為補償標尺。補償標尺的測量原理：補償標尺的測量原理：假設：假設： a a-內管橫截面內管橫截面 -槽體與內管橫截面積差槽體與內管橫截面積差當氣壓降低時，設水銀柱下降當氣壓降低時，設水銀柱下降了了mmmm，但這并不表示真正的，但這并

9、不表示真正的氣壓變化值，因為同時槽部水氣壓變化值，因為同時槽部水銀面也上升了銀面也上升了mmmm，因此，因此, ,實實際氣壓下降為（際氣壓下降為（）mmmm。xAayyAaxxAaAxAaxyxP1PaAAx利用內管和槽部橫截面積的比例關利用內管和槽部橫截面積的比例關系，可計算如下：系，可計算如下：所以氣壓下降：所以氣壓下降：若取若取 mm mm ，則水銀柱的下降，則水銀柱的下降量為：量為：定槽式水銀氣壓表表身刻度要比動槽定槽式水銀氣壓表表身刻度要比動槽式短一些，在我國式短一些，在我國1mmHg1mmHg的實際長度的實際長度只有只有0.98mm0.98mm。我國常用的定槽式水銀氣壓表的內我國常

10、用的定槽式水銀氣壓表的內管與槽部截面積之比為：管與槽部截面積之比為：1/50.1/50.mmHgaAAx98.0觀測讀數：觀測讀數：觀測附溫表。觀測附溫表。 用手指輕擊表身用手指輕擊表身( (輕擊部輕擊部位以刻度標尺下部附溫位以刻度標尺下部附溫表上部之間為宜表上部之間為宜) )。 調整游尺與水銀柱頂相調整游尺與水銀柱頂相切。切。讀數記錄。讀數記錄。4.2 4.2 水銀氣壓表水銀氣壓表安裝條件：安裝條件：氣壓表應安裝在溫度少變、光氣壓表應安裝在溫度少變、光線充足、既通風又無太大空氣流線充足、既通風又無太大空氣流動的氣壓室內。動的氣壓室內。應牢固、垂直地懸掛在墻壁、應牢固、垂直地懸掛在墻壁、水泥柱

11、或堅固的木柱上，切勿安水泥柱或堅固的木柱上，切勿安裝在熱源裝在熱源( (暖氣管、火爐暖氣管、火爐) )和門窗、和門窗、空調器旁邊，以及陽光直接照射空調器旁邊，以及陽光直接照射的地方。的地方。氣壓室內不得堆放雜物。氣壓室內不得堆放雜物。儀器安裝儀器安裝：將掛板牢固地固定在準備懸掛氣壓表的地方。將掛板牢固地固定在準備懸掛氣壓表的地方。小心地從木盒小心地從木盒( (皮套皮套) )中取出氣壓表，槽部向上，中取出氣壓表，槽部向上，稍稍擰緊槽底調整螺旋約稍稍擰緊槽底調整螺旋約1 12 2圈，慢慢地將氣壓圈，慢慢地將氣壓表倒轉過來，使表直立，槽部在下。表倒轉過來，使表直立，槽部在下。先將槽的下端插入掛板的固

12、定環里，再把表頂先將槽的下端插入掛板的固定環里，再把表頂懸環套入掛鉤中，使氣壓表自然下垂后，慢慢旋懸環套入掛鉤中，使氣壓表自然下垂后，慢慢旋緊固定環上的三個螺絲，將氣壓表固定。緊固定環上的三個螺絲，將氣壓表固定。旋轉槽底調整螺旋，使槽內水銀面下降到象牙旋轉槽底調整螺旋，使槽內水銀面下降到象牙針尖稍下的位置為止。針尖稍下的位置為止。安裝后要穩定安裝后要穩定4 4個小時，方能觀測使用。個小時，方能觀測使用。儀器安裝儀器安裝：與動槽式不同點是當氣壓表倒轉與動槽式不同點是當氣壓表倒轉掛好后，要擰松槽上的氣孔螺絲，掛好后，要擰松槽上的氣孔螺絲，表身處于自然垂直狀態，槽部不表身處于自然垂直狀態，槽部不需固

13、定。需固定。4.2 4.2 水銀氣壓表水銀氣壓表儀器的移運儀器的移運：先旋動槽底調整螺旋，使內管中水銀柱恰達外套管窗先旋動槽底調整螺旋，使內管中水銀柱恰達外套管窗孔的頂部為止，切勿旋轉過度；孔的頂部為止，切勿旋轉過度；然后松開固定環的螺絲，將表從掛鉤上取下，兩手分然后松開固定環的螺絲，將表從掛鉤上取下，兩手分持表身的上部和下部，徐徐傾斜持表身的上部和下部，徐徐傾斜4545左右，就可以聽到左右，就可以聽到水銀與管頂的輕擊聲音；水銀與管頂的輕擊聲音；繼續緩慢地倒轉氣壓表，使之完全倒立，槽部在上。繼續緩慢地倒轉氣壓表，使之完全倒立，槽部在上。將氣壓表裝入特制的木盒將氣壓表裝入特制的木盒( (皮套皮套

14、) )內，旋松調整螺旋內，旋松調整螺旋1 12 2圈。圈。在運輸過程中，始終要按木盒在運輸過程中，始終要按木盒( (皮套皮套) )箭頭所示的方向，箭頭所示的方向，使氣壓表槽部在上進行移運，并防止震動。使氣壓表槽部在上進行移運，并防止震動。4.2 4.2 水銀氣壓表水銀氣壓表儀器的維護儀器的維護： 應經常保持氣壓表的清潔。應經常保持氣壓表的清潔。 動槽式水銀氣壓表槽內水銀面產生動槽式水銀氣壓表槽內水銀面產生氧化物時，應及時清除；并防止漏失水氧化物時，應及時清除；并防止漏失水銀。銀。 氣壓表必須垂直懸掛，應定期檢查氣壓表必須垂直懸掛，應定期檢查校正。校正。 氣壓表水銀柱凸面突然變平并不再氣壓表水銀

15、柱凸面突然變平并不再恢復，或其示值顯著不正常時，應及時恢復，或其示值顯著不正常時，應及時更換。更換。動槽式：動槽式：制作較容易，因有固定零點，觀測制作較容易，因有固定零點，觀測手續比較麻煩，使用時間較長后，手續比較麻煩，使用時間較長后，水銀面有氧化物，調零點就不容易水銀面有氧化物，調零點就不容易準確，常造成觀測上的誤差準確，常造成觀測上的誤差。定槽式：定槽式：在制造上要求較嚴格，但使用上，在制造上要求較嚴格，但使用上，較為方便而精確。較為方便而精確。4.2 4.2 水銀氣壓表水銀氣壓表4.4.水銀氣壓表的本站氣壓訂正：水銀氣壓表的本站氣壓訂正：水銀氣壓表讀數須順序經過水銀氣壓表讀數須順序經過儀

16、器差、儀器差、溫度差、重力差溫度差、重力差三步訂正才是本站氣三步訂正才是本站氣壓。壓。28為使水銀柱的高度能表示大氣壓力，必為使水銀柱的高度能表示大氣壓力，必須將其訂正到標準狀態下：須將其訂正到標準狀態下： 045 ,00,45 ,0hhghgPC gHC g4.2 4.2 水銀氣壓表水銀氣壓表因此，因此，先將氣壓表的讀數值經過儀器誤差的訂正先將氣壓表的讀數值經過儀器誤差的訂正; ;然后再進行氣壓表讀數的溫度訂正和重力然后再進行氣壓表讀數的溫度訂正和重力訂正（緯度重力訂正和高度重力訂正）。訂正（緯度重力訂正和高度重力訂正）。4.2 4.2 水銀氣壓表水銀氣壓表 產生的儀器差主要原因：產生的儀器

17、差主要原因： 真空不良的影響真空不良的影響 毛細壓縮誤差毛細壓縮誤差 溫度的不確定度溫度的不確定度 水銀蒸氣壓的影響水銀蒸氣壓的影響 標尺誤差標尺誤差 由于安裝條件不妥引起的誤差由于安裝條件不妥引起的誤差 其它誤差其它誤差30以上誤差是作為儀器差綜合表現出來的，以上誤差是作為儀器差綜合表現出來的，一般不進行逐項的檢定，只是在與標準一般不進行逐項的檢定，只是在與標準氣壓表進行比較檢定后，得出綜合訂正氣壓表進行比較檢定后，得出綜合訂正值表供觀測時使用。值表供觀測時使用。4.2 4.2 水銀氣壓表水銀氣壓表因此，制成的氣壓表必須進行標定（檢因此，制成的氣壓表必須進行標定（檢定），給出儀器在各個刻度上

18、的訂正值。定），給出儀器在各個刻度上的訂正值。31例：某水銀氣壓表檢定證上氣壓讀例：某水銀氣壓表檢定證上氣壓讀數從數從810.00810.001100.00 1100.00 hPahPa，儀器的儀器的誤差訂正為誤差訂正為-0.2 -0.2 hPahPa。某次。某次觀測氣觀測氣壓讀數壓讀數988.6hPa,988.6hPa,經儀器誤差訂正后的氣壓為：經儀器誤差訂正后的氣壓為：988.6 hPa+(-0.2 988.6 hPa+(-0.2 hPahPa)=988.4 )=988.4 hPahPa4.2 4.2 水銀氣壓表水銀氣壓表4.2 4.2 水銀氣壓表水銀氣壓表這種純系溫度的變化而引起的氣壓讀

19、數這種純系溫度的變化而引起的氣壓讀數的改變值，稱為水銀氣壓表的溫度差。的改變值，稱為水銀氣壓表的溫度差。為什么要進行溫度差訂正？為什么要進行溫度差訂正？溫度溫度發生變化發生變化水銀密度水銀密度隨之改變隨之改變黃銅標尺黃銅標尺脹縮脹縮水銀柱水銀柱高度改變高度改變熱脹系數熱脹系數不同引起不同引起示度變化示度變化4.2 4.2 水銀氣壓表水銀氣壓表怎樣進行溫度差訂正？怎樣進行溫度差訂正？水銀柱收縮比黃銅標尺多水銀柱收縮比黃銅標尺多使水銀柱降至使水銀柱降至p p0 0處處而黃銅標尺卻只降至而黃銅標尺卻只降至p pt t處處假定：氣壓不變，溫度從假定：氣壓不變，溫度從t t降到降到00水銀線脹系數：水銀

20、線脹系數：黃銅線脹系數：黃銅線脹系數：0001818.00000184.0（p0和和pt 為標準狀態下的長度，也表示為標準狀態下的長度，也表示經儀器差訂正后的水銀氣壓表的讀數）經儀器差訂正后的水銀氣壓表的讀數）4.2 4.2 水銀氣壓表水銀氣壓表由于黃銅標尺比水銀柱在標準狀態下的由于黃銅標尺比水銀柱在標準狀態下的長度高了長度高了C Ct t ，故溫度差訂正值應為：，故溫度差訂正值應為：ttppC0)1 (tpLt)1 (0tpL由于在由于在t t時水銀柱與黃銅標尺長度相時水銀柱與黃銅標尺長度相等，均為等，均為L L ，故：，故：)1 ()1 (0tptpt4.2 4.2 水銀氣壓表水銀氣壓表將

21、值代入得：將值代入得：式中式中為附溫表所示溫度。為附溫表所示溫度。)11(0ttpptttttpttpttpC1)()11(ttpttC0001818. 010001634. 04.2 4.2 水銀氣壓表水銀氣壓表物理意義：物理意義：附溫附溫 00時，時，水銀柱膨脹較銅尺大，依水銀水銀柱膨脹較銅尺大，依水銀柱高度來測氣壓時會比實際偏高，柱高度來測氣壓時會比實際偏高，C Ct t0 0；附溫附溫 00時，時，水銀收縮得較銅尺為多，依水銀收縮得較銅尺為多，依水銀柱高度讀出的氣壓值就偏低，水銀柱高度讀出的氣壓值就偏低，C Ct t0 0；4.2 4.2 水銀氣壓表水銀氣壓表為什么要進行重力差訂正？為

22、什么要進行重力差訂正？在不同緯度、不同拔海高度的測站上，在不同緯度、不同拔海高度的測站上，即使氣壓一樣，水銀密度也相同（經溫即使氣壓一樣，水銀密度也相同（經溫度差訂正后）度差訂正后）, ,但因重力加速度不同，但因重力加速度不同，而使水銀柱高度也不同。而使水銀柱高度也不同。這種因重力不同，造成水銀柱高度與標準重力這種因重力不同，造成水銀柱高度與標準重力情況下的水銀柱高度的差值，稱為重力差。情況下的水銀柱高度的差值，稱為重力差。38為此，凡是緯度不在為此，凡是緯度不在4545、海拔高度、海拔高度不為不為0m0m的測站，均需在儀器差、溫度的測站，均需在儀器差、溫度差訂正后進行重力差訂正：差訂正后進行

23、重力差訂正：,45045,0(0, 0)(0,)hhgHgHghg4.2 4.2 水銀氣壓表水銀氣壓表4.2 4.2 水銀氣壓表水銀氣壓表重力差訂正重力差訂正緯度重力差緯度重力差訂正訂正高度重力差高度重力差訂正訂正4.2 4.2 水銀氣壓表水銀氣壓表緯度緯度重力差訂正重力差訂正世界氣象組織推薦的水銀氣壓表世界氣象組織推薦的水銀氣壓表重力訂正公式：重力訂正公式：2,0980.616(1 0.0026373cos20.0000059cos 2 )g41陸地臺站：陸地臺站： ,0(1 0.00000030860.0000001118()hgghhh,0(1 0.00000030860.0000006

24、88()hgghDD式中式中h h為測站的為測站的海拔高度；海拔高度；h h 為以測站為為以測站為中心，半徑為中心，半徑為150km150km范圍內的平均海拔高度。范圍內的平均海拔高度。式中式中D D為測站正下方的水深；為測站正下方的水深；D D 為以測站為中心，半徑為以測站為中心，半徑150km150km范圍內范圍內的平均水深。的平均水深。4.2 4.2 水銀氣壓表水銀氣壓表水面站：水面站： 高度高度重力差訂正：重力差訂正：4.2 4.2 水銀氣壓表水銀氣壓表海岸附近測站：海岸附近測站：,0(1 0.00000030860.0000001118()0.000000688(1)()hgghh

25、hD D式中式中 為為150km范圍內，陸地面積所占的比例。范圍內，陸地面積所占的比例。4.2 4.2 水銀氣壓表水銀氣壓表注意事項：注意事項：計算時一律取兩位小數，最后本站氣計算時一律取兩位小數，最后本站氣壓只要精確到一位小數（百帕）。壓只要精確到一位小數（百帕）。水銀氣壓表的讀數要依次經過水銀氣壓表的讀數要依次經過儀器差、儀器差、溫度差、緯度重力差、高度重力差溫度差、緯度重力差、高度重力差訂訂正后，就可獲得本站氣壓值。正后，就可獲得本站氣壓值。4.2 4.2 水銀氣壓表水銀氣壓表為了比較各地氣壓的高低，便于分析氣壓場，為了比較各地氣壓的高低，便于分析氣壓場，必須把各地的本站氣壓統一訂正到海

26、平面上，必須把各地的本站氣壓統一訂正到海平面上，這種訂正稱為海平面氣壓訂正。這種訂正稱為海平面氣壓訂正。5.5.海平面氣壓訂正：海平面氣壓訂正：我國以黃海海面平均高度為海平面基準點。我國以黃海海面平均高度為海平面基準點。 4.2 4.2 水銀氣壓表水銀氣壓表設設A A點為某站，其本站點為某站，其本站氣壓為氣壓為P Ph h，海拔高度，海拔高度為為h h，將它的本站氣壓，將它的本站氣壓訂正到海平面上，就訂正到海平面上，就是把是把A A點所在平面至海點所在平面至海平面（圖中平面（圖中B B所在平面）所在平面）這段空氣柱的壓力加這段空氣柱的壓力加到到P Ph h上。上。4.2 4.2 水銀氣壓表水銀

27、氣壓表根據壓高公式可得：根據壓高公式可得：0lg18400(1)273mhPhtP設設P0為海平面氣壓，為海平面氣壓，Ph為本站氣壓，為本站氣壓，高度差高度差C：hPPC047:18400(1)273mhmt令010mhPP1011000mM 4.2 4.2 水銀氣壓表水銀氣壓表mPPh0lg則：則： 寫成指數式：寫成指數式： 因（因（1010m m-1-1）數值很小，為制表方便，擴大）數值很小，為制表方便，擴大10001000倍：倍： 則：則： hmhPPPC) 110(04830(101)/10mhhhcPPPPM4.2 4.2 水銀氣壓表水銀氣壓表P Ph h是已知的，是已知的，M M取

28、決于海拔高度取決于海拔高度h h與氣柱與氣柱的平均溫度的平均溫度t tm m 。 494.2 4.2 水銀氣壓表水銀氣壓表504.2 4.2 水銀氣壓表水銀氣壓表計算步驟：計算步驟：51例例1 1：已知：已知P Ph h=730.05mmHg=730.05mmHg，t t0 0=7.4=7.4 ， t th h=-3.2=-3.2，h=255mh=255m，求求P P0 0,C,C？ 解：解：0.012117.4 3.22.122250.012112.118400 1273101100028.2767mtCmM0.012110010730.05 10750.69()/1000 730.05 2

29、8.2767/1000 20.6434()mhhhPPmmHgCPPPMmmHg52例例2 2：已知：已知P Ph h=735.0mmHg,h=200m,t=735.0mmHg,h=200m,th h=10.0,=10.0, =0.6 =0.6 /100,/100,求求P P0 0,C,C？ 解：解：000.6200 11.2()10010 11.210.6()222000.010510.618400 1273hhmttCtttCm0.01050010735 10752.99()752.99735.0017.99()mhhPPmmHgCPPmmHg53水銀氣壓表讀數訂正總結：水銀氣壓表讀數訂正

30、總結：從氣壓讀數訂正到海平面氣壓。從氣壓讀數訂正到海平面氣壓。1 1、儀器差訂正、儀器差訂正2 2、溫度、溫度差差訂正訂正3 3、緯度、高度重力訂正（本站氣壓）、緯度、高度重力訂正（本站氣壓）4 4、海平面氣壓、海平面氣壓4.2 4.2 水銀氣壓表水銀氣壓表4.3 4.3 空盒氣壓表空盒氣壓表（計計）用金屬彈性膜盒作為感應元件，用金屬彈性膜盒作為感應元件，利用利用空盒的彈力與大氣壓力相空盒的彈力與大氣壓力相平衡的原理平衡的原理來測量氣壓。當大來測量氣壓。當大氣壓力發生變化時，空盒隨之氣壓力發生變化時，空盒隨之產生形變，把這種形變進行一產生形變，把這種形變進行一定程度的放大就可以用來指示定程度的

31、放大就可以用來指示氣壓的變化。氣壓的變化。 原理：原理： 4.3 4.3 空盒氣壓表空盒氣壓表（計計）空盒的結構：空盒的結構：空盒盒壁由彈性金屬膜構成。空盒盒壁由彈性金屬膜構成。為了增加靈敏度，常常使用空盒組，為了增加靈敏度，常常使用空盒組，它可以由若干單獨的空盒串接而成，它可以由若干單獨的空盒串接而成，也可以中部連通為一整體。也可以中部連通為一整體。空盒一般是利用德銀、銅片或其它空盒一般是利用德銀、銅片或其它合金制成，空盒被壓成波紋形，是合金制成，空盒被壓成波紋形，是為了增加空盒被壓時變形的柔韌性為了增加空盒被壓時變形的柔韌性和測壓的靈敏度。和測壓的靈敏度。4.3 4.3 空盒氣壓表空盒氣壓

32、表（計計）空盒的特性：空盒的特性：（2 2）空盒的彈性后效）空盒的彈性后效當外界氣壓消失后，空盒不能完全當外界氣壓消失后，空盒不能完全恢復到它原來的形狀。恢復到它原來的形狀。（1 1）空盒彈性的溫度效應）空盒彈性的溫度效應溫度增加時彈力就減弱，若大氣壓力溫度增加時彈力就減弱，若大氣壓力維持不變，在升溫時空盒的厚度將變維持不變，在升溫時空盒的厚度將變薄，因此需要采取措施加以補償。薄，因此需要采取措施加以補償。 4.3 4.3 空盒氣壓表空盒氣壓表（計計）（1 1）空盒彈性的溫度效應）空盒彈性的溫度效應a a、雙金屬片補償法：、雙金屬片補償法：雙金屬片被安裝在空雙金屬片被安裝在空盒底部。設溫度升高

33、盒底部。設溫度升高影響使厚度減小，使影響使厚度減小，使自由端下降了自由端下降了k k ；但；但雙金屬片的變形作用雙金屬片的變形作用使空盒基底提高了使空盒基底提高了SS。4.3 4.3 空盒氣壓表空盒氣壓表（計計）b b、殘余氣體補償法：、殘余氣體補償法：在空盒內殘留一定的在空盒內殘留一定的氣體，當溫度升高時，氣體，當溫度升高時，盒內氣體的張力增大，盒內氣體的張力增大，使空盒向外擴張，以使空盒向外擴張，以抵消因彈力減弱而引抵消因彈力減弱而引起的空盒壓縮。起的空盒壓縮。 4.3 4.3 空盒氣壓表空盒氣壓表（計計）a.a.當氣壓變化停止后空當氣壓變化停止后空盒的形變并不停止。盒的形變并不停止。例如

34、氣壓由例如氣壓由1000hPa1000hPa降至降至100 100 hPahPa時，空盒位移由時，空盒位移由O O點移至點移至P P點，如果氣壓點，如果氣壓維持在維持在100 100 hPahPa不變，空不變，空盒的形變并不停止，而盒的形變并不停止，而是繼續緩慢地由是繼續緩慢地由P P移向移向P P 。（2 2）空盒的彈性后效）空盒的彈性后效4.3 4.3 空盒氣壓表空盒氣壓表（計計）b.b.空盒的升壓曲線和降空盒的升壓曲線和降壓曲線不一致壓曲線不一致。當氣壓由當氣壓由1000hPa1000hPa降至降至100 100 hPahPa時，檢定線為時，檢定線為oapoap；然后再由；然后再由100

35、 100 hPahPa回升到回升到1000hPa1000hPa時，檢時，檢定線為定線為pbopbo。兩條檢定。兩條檢定線構成一個封閉曲線，線構成一個封閉曲線，稱滯差環。稱滯差環。4.3 4.3 空盒氣壓表空盒氣壓表（計計）空盒氣壓表：空盒氣壓表：感應元件是一組具有彈性的、抽感應元件是一組具有彈性的、抽成真空的（或殘留少量空氣）空成真空的（或殘留少量空氣）空盒組成的。將空盒底部固定，頂盒組成的。將空盒底部固定，頂部可自由移動，用以操作指示讀部可自由移動，用以操作指示讀數的機械系統。數的機械系統。包括：感應部分、傳動放大部分、包括：感應部分、傳動放大部分、顯示部分。顯示部分。感應部分：感應部分：是

36、一組圓形密是一組圓形密閉的金屬彈性空盒，空盒組閉的金屬彈性空盒，空盒組一端固定在金屬板上，另一一端固定在金屬板上，另一端與傳遞放大部分聯接。端與傳遞放大部分聯接。 4.3 4.3 空盒氣壓表空盒氣壓表（計計）傳遞放大部分：傳遞放大部分：由連接桿、中間軸、拉桿、鏈條、由連接桿、中間軸、拉桿、鏈條、滾子、指針和一套杠桿傳動裝置滾子、指針和一套杠桿傳動裝置組成了一個兩次放大系統。組成了一個兩次放大系統。（1 1）第一次放大第一次放大由調節器和拉桿由調節器和拉桿來完成，如果調節器與連接桿的來完成，如果調節器與連接桿的接點至中間軸的距離為接點至中間軸的距離為OAOA，拉桿，拉桿與鏈條的接點至中間軸的距離

37、為與鏈條的接點至中間軸的距離為OBOB，則第一次放大倍數，則第一次放大倍數K K1 1=OB=OB/ /OAOA。4.3 4.3 空盒氣壓表空盒氣壓表（計計）（2 2）第二次放大第二次放大由滾子和由滾子和指針組成，如果滾子半徑為指針組成，如果滾子半徑為O O1 1C C，指針尖到指針軸的長，指針尖到指針軸的長度為度為O O1 1D D，則第二次放大倍，則第二次放大倍數為數為K K2 2= O= O1 1D D/ /O O1 1C C。兩次放大的總放大倍數為兩次放大的總放大倍數為K= K= K K1 1K K2 2。通過這樣兩次放大后，空盒的通過這樣兩次放大后，空盒的很小形變就可由指針的明顯偏很

38、小形變就可由指針的明顯偏轉指示出來。轉指示出來。4.3 4.3 空盒氣壓表空盒氣壓表（計計）讀數部分：讀數部分：由指針、刻度盤和由指針、刻度盤和附溫表組成。附溫表組成。空盒氣壓表應水平放置，觀測時空盒氣壓表應水平放置，觀測時先讀附溫，準確到先讀附溫，準確到0.10.1；然后輕；然后輕敲盒面（克服機械磨擦），待指敲盒面（克服機械磨擦），待指針靜止后再讀數，讀數時視線應針靜止后再讀數，讀數時視線應垂直于刻度盤。垂直于刻度盤。4.3 4.3 空盒氣壓表空盒氣壓表（計計）缺點：缺點：空盒測壓不如水銀氣壓表精確，空盒測壓不如水銀氣壓表精確，因此一般臺站上，只作為參考儀器。因此一般臺站上，只作為參考儀器。

39、優點：優點：由于它便于攜帶、使用方便、維由于它便于攜帶、使用方便、維護容易，適用于野外考察或測壓準確度護容易，適用于野外考察或測壓準確度要求不太高的觀測用。要求不太高的觀測用。4.3 4.3 空盒氣壓表空盒氣壓表（計計）空盒氣壓計：空盒氣壓計：氣壓計是自動、連續記錄氣壓氣壓計是自動、連續記錄氣壓變化的儀器，其準確度較差，變化的儀器，其準確度較差，因此氣壓計的記錄必須與水銀因此氣壓計的記錄必須與水銀氣壓表測得的本站氣壓值進行氣壓表測得的本站氣壓值進行比較訂正，方可使用。比較訂正，方可使用。結構：結構：由感應部分（金屬彈由感應部分（金屬彈性膜盒組）、傳遞放大部分性膜盒組）、傳遞放大部分（兩組杠桿）

40、和自記部分（自（兩組杠桿）和自記部分（自記鐘、筆、紙）組成。記鐘、筆、紙）組成。4.3 4.3 空盒氣壓表空盒氣壓表（計計）安裝：安裝：氣壓計應固定地氣壓計應固定地安置在水銀氣壓表附近，安置在水銀氣壓表附近，儀器底座要水平，距地高儀器底座要水平，距地高度以方便觀測為宜。度以方便觀測為宜。測量范圍：測量范圍：是是8708701050hPa,1050hPa,要求的空氣溫度是要求的空氣溫度是-10-10+40+40，測量誤差不超過，測量誤差不超過1hPa1hPa。4.4 4.4 沸點氣壓表沸點氣壓表利用液體的沸點溫度隨氣壓的變化而利用液體的沸點溫度隨氣壓的變化而變化的關系來測量氣壓的。變化的關系來測

41、量氣壓的。優點：優點：將氣壓測量轉化為較易實施的溫度測量。將氣壓測量轉化為較易實施的溫度測量。 在低氣壓測量時，比空盒氣壓表的精度在低氣壓測量時，比空盒氣壓表的精度高，適合于高空氣壓的測量。高，適合于高空氣壓的測量。原理：原理：將一個裝有純凈液體的容器與待測空氣相通，將一個裝有純凈液體的容器與待測空氣相通，將溶液加熱到沸點，溶液表面的飽和蒸汽壓將將溶液加熱到沸點，溶液表面的飽和蒸汽壓將達到大氣壓力的數值，測定它的沸點溫度就可達到大氣壓力的數值，測定它的沸點溫度就可換算出大氣壓力。換算出大氣壓力。大氣壓力與液體沸點大氣壓力與液體沸點溫度的關系：溫度的關系：沸點壓力瓶沸點壓力瓶lnPlnP=C-L

42、/RT=C-L/RTC C常數常數L L蒸發潛熱蒸發潛熱R R比氣體常數比氣體常數4.5 4.5 氣壓傳感器氣壓傳感器電測氣壓傳感器：電測氣壓傳感器：是將大氣壓力的變化轉換成電信是將大氣壓力的變化轉換成電信號的變化，再經過電子測量電路號的變化，再經過電子測量電路對信號進行測量和處理而獲得氣對信號進行測量和處理而獲得氣壓值。壓值。4.5 4.5 氣壓傳感器氣壓傳感器常用的氣壓傳感器類型：常用的氣壓傳感器類型： （1 1）膜盒式電容氣壓傳感器）膜盒式電容氣壓傳感器 （2 2）振筒式氣壓傳感器）振筒式氣壓傳感器 （3 3）壓阻式氣壓傳感器）壓阻式氣壓傳感器自動站中所使用的氣壓傳感器測自動站中所使用的

43、氣壓傳感器測量出來的是本站氣壓。量出來的是本站氣壓。原理：原理：感應元件為真空膜盒。當大氣感應元件為真空膜盒。當大氣壓力產生變化時，使真空膜盒（包括壓力產生變化時，使真空膜盒（包括金屬膜盒和單晶硅膜盒）的彈性膜片金屬膜盒和單晶硅膜盒）的彈性膜片產生形變而引起其電容量的改變，通產生形變而引起其電容量的改變，通過測量電容量來測量氣壓。過測量電容量來測量氣壓。安裝：安裝：裝在采集箱內，高度與臺站水裝在采集箱內，高度與臺站水銀氣壓表的感應部位高度一致，如無銀氣壓表的感應部位高度一致，如無法一致，則重新測定海拔高度。法一致，則重新測定海拔高度。優點：優點：測量范圍寬、滯差小、重復性測量范圍寬、滯差小、重復性好、無自熱效應等。好、無自熱效應等。原理：原理：利用彈性金屬利用彈性金屬圓筒在外力作用下發圓筒在外力作用下發生振動，當筒壁兩邊生振動，當筒壁兩邊存在壓力差時，其振存在壓力差時，其振動頻率隨壓力差而變動頻率隨壓力差而變化。因為筒的諧振頻化。因為筒的諧振頻率與壓力之間有唯一率與壓力之間有唯一的關系，所以測出頻的關系，所以測出頻率就可計算出氣壓。率就可計算出氣壓。安裝：安裝：同膜盒式電容氣壓傳感器。同膜盒式電容