1、氣壓的測量第1頁，共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四cmHg (汞柱高)mb (毫巴)hPa (百帕)=mb標準大氣壓Pa=1牛頓/平米第2頁，共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四大氣壓力單位：1 hPa = 100 Pa1 Pa = 1 N / m21hpa=1mb1hpa=3/4mmHg1mmHg=4/3hPa 第3頁，共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四 一、 水銀氣壓表第4頁，共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四 水銀氣壓表測量原理 由于大氣壓力的作用，玻璃管內的水銀柱將維持一定的高度。 如果在水銀柱旁邊樹立一標尺，標尺的零點對

2、準水銀面，就可直接讀取水銀柱的高度（Hhg），即可求得大氣壓力（Ph）第5頁，共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四 由上式可見,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,國際上統一規定： 1、以溫度0C為標準 2、 g以緯度為45的海平面為標準,9.80665m/s2。 如果不在標準條件下,則讀得的水銀柱高度必須訂整到標準條件下。 第6頁，共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四水銀有其獨特的優點： （1）水銀密度大。 （2）水銀的蒸汽壓小。 （3）水銀的性能穩定。 （4）水銀不沾濕玻璃，管內水銀面形成凸起的彎月面，容易判斷水銀柱頂的準確位

3、置。 思考題：如果用水作為液體制成氣壓表，會有哪些優缺點？ 提示：水的密度問題；凝固點問題；蒸汽壓問題等；第7頁，共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四1、動槽式水銀氣壓表外形和結構：1、感應部分：水銀、玻璃內管、水銀槽2、刻度部分：標尺、游標尺、象牙針3、附屬部分：附屬溫度表讀數順序： 先讀溫度表；再調水銀面與象牙針相切；再調游標尺與水銀柱頂相切；最后讀數。讀數結束后，將象牙針與水銀面斷開。第8頁，共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四1、動槽式水銀氣壓表它的主要特點是標尺上有一個固定的零點。每次讀數時，須將水銀槽的表面調到這個零點處，然后讀出水銀柱頂的刻度。第9頁，

4、共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四2、定槽式水銀氣壓表 定槽式與動槽式區別在水銀槽部。它的水銀槽是一個固定容積的鐵槽，沒有皮囊、水銀面調節螺釘以及象牙針。 第10頁，共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四當氣壓升高1mmHg，表內水銀柱上升xmm，而槽內水銀面同時下降ymm，則令： x+y=1水銀槽內水銀體積的減少，必將等于管內水銀體積的增加第11頁，共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四從上式可看到，定槽式水銀氣壓表的刻度1mm長度將短于1mm。為補償氣壓表水銀面基點的變動，將這種刻度的標尺稱補償標尺。國產定槽氣壓表因此，氣壓表上1mm刻度實際只有0.

5、98mm。第12頁，共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四3、水銀氣壓表的儀器誤差儀器的基點和標尺不準確管頂的真空度不高氣壓表管內的毛細管現象溫度的不確定第13頁，共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四4. 水銀氣壓表的讀數訂正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 因此，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訂正（緯度重力訂正和高度重力訂正）。第14頁，共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四1）儀器誤差訂正：制成的氣壓表必須進行標定（檢定），給出儀器在各個刻度上的訂正值。第15頁，共49頁，2022年，

6、5月20日，8點2分，星期四例：某水銀氣壓表檢定證上氣壓讀數從810.001100.00 hpa，儀器的誤差訂正為-0.2 hpa。某次觀測氣壓讀數988.6hpa,經儀器誤差訂正后的氣壓為：988.6 hpa+(-0.2 hpa)=988.4 hpa第16頁，共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四2）溫度訂正氣壓表的溫度訂正除了把水銀的密度訂正到0C標準外，還要考慮銅尺的長度隨溫度變化的伸縮。第17頁，共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四在實際工作中，可將上式制成查算表，以Ht和t為變量，列出相應的Ht值。溫度在0度以上，訂正值為負，溫度在0度以下，訂正值為正動槽式

7、水銀氣壓表第18頁，共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四其中A為水銀槽的截面積;V為氣壓表內的水銀體積; 為鐵的熱膨脹系數.定槽式氣壓表對于定槽式氣壓表,必須將水銀槽的熱膨脹效應考慮在內,而寫成下述形式：第19頁，共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四3）氣壓表讀數的重力訂正氣壓表讀數經儀器誤差、溫度訂正后還應進行重力訂正第20頁，共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四世界氣象組織推薦的水銀氣壓表重力訂正公式：1、緯度訂正 在海平面，重力加速度隨緯度的變化： 2.高度重力訂正： 陸地臺站： 水面站： 式中h為測站的海拔高度；h為以測站為中心，半徑為150k

8、m范圍內的平均海拔高度。式中D為測站正下方的水深；D為以測站為中心，半徑150km范圍內的平均水深。第21頁，共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四海岸附近測站：式中為150km范圍內，陸地面積所占的比例。總上所述，水銀氣壓表的讀數經過了儀器誤差訂正、溫度訂正、緯度重力和高度重力訂正后，獲得的氣壓數據稱作為本站氣壓（場面氣壓）。第22頁，共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四4）海平面氣壓訂正設A點為某站，其場面氣壓為Ph，海拔高度為h，將它的場面氣壓訂正到海平面上，就是把A點所在平面至海平面（圖中B所在平面）這段空氣柱的壓力加到Ph上。根據壓高公式可得：第23頁，共4

9、9頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四M可寫成： 第24頁，共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四計算步驟：第25頁，共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四例1：已知Ph=730.05mmHg，to=7.4C，th=- 3.2，h=255m，求Po,C？解：第26頁，共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四例2：已知Ph=735.0mmHg，h=200m,th=10.0, =0.6 /100,求Po,C？解：第27頁，共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四 5）水銀氣壓表讀數訂正總結： 從氣壓讀數訂正到海平面氣壓。1、經儀器誤差訂正： 器差

10、訂正后 原始讀數 器差訂正值2、經儀器誤差、溫度訂正： 第28頁，共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四水銀氣壓表讀數訂正總結：3、經溫度、緯度、高度重力訂正（本站氣壓）：4、海平面氣壓：第29頁，共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四5. 氣壓表的安裝和觀測方法1）氣壓表的安裝：氣壓表應該安裝在氣壓室內，嚴格垂直懸掛在墻上；對氣壓室的要求：氣壓室內溫度均勻少變，無冷熱源；避免陽光直射；減少氣流流動。第30頁，共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四5.氣壓表的安裝和觀測方法2）氣壓表的讀數步驟：測定附屬表溫（準確到0.1C）；調整槽內水銀面與象牙針相切（動槽

11、）；調整游標尺恰好與水銀柱頂相切；讀取、記錄氣壓值（準確到0.1mmHg或0.1hpa)降下水銀面使其與象牙針脫離。第31頁，共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四二、 空盒測壓 空盒氣壓表的感應元件是由一組具有彈性的、抽成真空的（或殘留少量空氣）空盒組成。 將空盒底部固定，頂部可自由移動，用以操作指示讀數的機械系統。 1、空盒氣壓表第32頁，共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四第33頁，共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四2、空盒氣壓計空盒氣壓計是利用空盒感應元件制成的連續記錄氣壓的儀器。其結構包括：感應部分；傳動放大部分；自記部分 第34頁，共49頁

12、，2022年，5月20日，8點2分，星期四第35頁，共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四原理：受力產生形變，彈性應力與大氣壓力平衡影響測量精度的因素彈性后效溫度效應第36頁，共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四 空盒彈性后效 1）當氣壓變化停止后，空盒形變還繼續一段時間； 克服方法：反復老化處理 2）升降壓曲線不重合（滯差環）。 克服方法：查檢定曲線第37頁，共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四空盒彈性的溫度效應 1）雙金屬片補償法 溫度升高時，彈性力減弱。如果大氣壓力維持不變，在升溫時空盒的厚度將變薄補償的辦法有兩種：第38頁，共49頁，2022年，

13、5月20日，8點2分，星期四2）殘余氣體補償法 空盒內留有一定壓力的氣體第39頁，共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四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。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要求不太高的觀測用。第40頁，共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四三 振筒式壓力傳感器感應元件是用高導磁率、高彈性的金屬制成薄壁圓筒。一端封閉，另一端固定在基座上。振動筒的外側是用保護筒構成的真空腔；內側與自由大氣相通，并有兩個線圈骨架，分別裝上激振線圈和拾振線圈。可以準確地確定振筒振動的頻率。第41頁，共49頁，2022年，5月

14、20日，8點2分，星期四（振動筒式壓力傳感器）第42頁，共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四原理：彈性金屬圓筒在外力作用下發生振動，當筒壁兩邊存在壓力差時，其振動頻率隨壓力差而變化，根據振筒頻率與大氣壓力的關系，即可得出大氣壓力。這種感應元件測壓精度高，其輸出是電參量（頻率或周期），便于對氣壓實行遙測。第43頁，共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四四 膜盒式電容氣壓傳感器 膜盒式電容氣壓傳感器的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，通過測量電容量來測量氣壓。第44頁，共49頁，2022

15、年，5月20日，8點2分，星期四五 壓阻式氣壓傳感器 壓阻式氣壓傳感器是利用氣壓作用在敏感元件所覆蓋的抽成真空的小盒上，通過小盒使電阻受到壓縮或拉伸應力的作用，由壓電效應知道電阻值的變化與氣壓的變化成正比，通過測量電阻值來測量氣壓。第45頁，共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四六 沸點氣壓表原理：溶液的沸點溫度與大氣壓力的關系是很準確的，利用這特性測量氣壓已在一些探空儀上得到應用.這種方法并不是直接測量大氣的壓力,而是將復雜的氣壓的測量轉化為溫度的測量。為大氣壓力的測量提供了很大的方便. 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達到大氣壓力的數值，測定它的沸點溫度就可計算出大氣壓力。 第46頁，共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四 大氣壓力與沸點溫度的關系為：液體酒精： A=8.04494 , B=1554.3 , C=222.65第47頁，共49頁，2022年，5月20日，8點2分，星期四復習思考題1.簡述動槽式、定槽式水銀氣壓表的觀測原理。2.水銀氣壓表誤差主要有哪些？說明原理。3.如何對水銀氣壓表讀數進行器差、溫度、重力訂正