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氣象站作為監(jiān)測和記錄氣象參數(shù)的重要設施,配備了多種高科技觀測儀器,這些儀器不僅展現(xiàn)了科技的魅力,更是氣象預報、氣候研究和環(huán)境監(jiān)測等領域工具。以下是一些常見的氣象站觀測儀器及其功能:
一、溫度測量儀器
鉑電阻溫度傳感器:利用鉑電阻的阻值隨溫度變化的特性來測量溫度。常見的Pt100感溫元件有陶瓷元件、玻璃元件、云母元件等,適用于氣象觀測站中的空氣溫度、草面溫度、淺層土壤溫度、深層土壤溫度的測量。
熱電偶:利用兩種不同金屬材料在連接點產(chǎn)生的熱電效應來測量溫度,適用于高溫和低溫環(huán)境,但需要定期校準。
二、濕度測量儀器
濕敏電容濕度傳感器:利用有機高分子膜做介質的一種小型電容器,當外界相對濕度發(fā)生變化時,高分子聚合物能吸附和釋放水汽分子,其介電常數(shù)隨之變化,促使?jié)衩綦娙萘堪l(fā)生變化,從而測量濕度。
電容式濕度傳感器:利用電容隨濕度變化的原理來測量相對濕度,適用于大多數(shù)氣象站,能夠提供穩(wěn)定的濕度測量。
電阻式濕度傳感器:通過測量濕度引起的電阻變化來確定濕度水平,適合在濕度變化較大的環(huán)境中使用。
三、氣壓測量儀器
硅膜盒電容式壓力傳感器:利用單晶硅薄膜片制成真空膜盒,通過膜盒上下膜片變形,造成電容極板位移而改變電容量,再通過測電容量的變化來測量氣壓。
壓電傳感器:利用壓電效應測量大氣壓力變化,適用于需要高精度氣壓數(shù)據(jù)的氣象站,如氣候監(jiān)測和天氣預報。
電容式氣壓傳感器:通過氣壓對電容的影響來測量壓力,具有較高的穩(wěn)定性和精度。
四、風速風向測量儀器
風速計:包括旋轉葉片風速計和超聲波風速計。旋轉葉片風速計通過風吹動葉片產(chǎn)生旋轉來測量風速,超聲波風速計則利用聲波傳播時間來測量風速。
風向標:通過風向標和風向傳感器的組合來測量風的方向。傳統(tǒng)風向標使用風輪指示風向,而現(xiàn)代風向傳感器則可能采用磁性或光電技術。
五、降水量測量儀器
翻斗雨量計:敏感部分是兩個三角形盛水斗,可以圍繞中心軸轉動,每轉動一次,隨之運動的磁鐵對干簧管掃描一次,兩個電極吸合產(chǎn)生一個電脈沖。根據(jù)翻斗翻轉的次數(shù)記錄降雨量,常用于常規(guī)降水量測量。
光學雨量計:利用光束穿過雨滴的變化來測量降水強度,適合于需要實時和高精度降水監(jiān)測的應用。
六、其他重要儀器
激光云高儀:采用激光束照射云體的方法,測量激光發(fā)射到接收間的時間,從而計算云中反射點的距離,通過對時間積分的方式確定云量。
微脈沖激光雷達(MPL):可測量云底、多層云時空分布監(jiān)測,邊界層時空分布監(jiān)測,氣溶膠垂直分布和時空演變。
前向散射能見度儀:發(fā)射器與接收器在成一定角度和一定距離的兩處,接收器接收大氣的前向散射光,通過測量散射光強度來估算消光系數(shù),從而得出能見度。
透射式能見度儀:通過測量發(fā)射器和接收器之間水平空氣柱的平均消光系數(shù)來算出能見度。
天氣現(xiàn)象儀:一種智能型多變量傳感器,由散射能見度儀、降水監(jiān)測系統(tǒng)傳感器以及溫度、濕度、風向、風速等傳感器組成,通過對這些數(shù)據(jù)變量的邏輯分析來判定天氣現(xiàn)象。
閃電定位儀:利用閃電輻射的聲、光、電磁場特性來遙測閃電放電參數(shù),記錄雷電發(fā)生的時間、位置、強度和極性等指標。
全球輻射計:測量來自太陽的總輻射量,包括直接輻射和散射輻射,用于研究太陽輻射對地球氣候的影響。
紫外輻射計:專門測量紫外線輻射,常用于監(jiān)測紫外線強度對人體健康和環(huán)境的影響。
這些氣象站觀測儀器不僅體現(xiàn)了科技的魅力與力量,更為氣象預報、氣候研究、環(huán)境監(jiān)測以及城市防災減災等領域提供了關鍵的數(shù)據(jù)支持。隨著科技的不斷發(fā)展,這些儀器也在不斷升級和完善,以適應更高精度、更實時、更全面的氣象觀測需求。