第五章空气温度观测.ppt

第五章 温度的观测 知识结构 §5.1 概述 温度观测一般包括空气的温度（简称气温）和地温。单位以摄氏度（℃）表示，取一位小数。 气温的测定项目有：定时气温，日最高气温，日最低气温，配有温度计的气象站做气温的连续记录。 地温是下垫面温度和不同深度的土壤温度的统称。 下垫面温度包括裸露土壤表面的地面温度、草面（或雪面）温度及最高、最低温度。 浅层地温包括离地面5，10，15，20厘米深度的地中温度。 较深层地温包括离地面40，80，160，320厘米深度的地中温度。 测量气温的仪器主要有干球温度表、最高温度表、最低温度表、温度计、铂电阻温度传感器；测量地温的仪器主要有玻璃液体地温表和铂电阻地温传感器。 §5.2玻璃液体温度表 玻璃液体温度表的感应部分是一个充满液体的玻璃球或柱，一根一端封闭的玻璃毛细管与它相连。常用的测温液体有水银、洒精和甲苯等，它们的物理性质见表５－１。温度表可以根据不同的测温目的，选用不同的测温液。 §5.2 玻璃液体温度表 设温度为 0℃时，表内液体的体积为Ｖ０ ，液体和玻璃的膨胀系数为μ和γ，毛细管的截面积为Ｓ，当温度改变△ｔ℃时，液体的体积改变△Ｖ，液柱的长度改变△Ｌ，则 △Ｖ＝V0[1+(μ-γ)Δt]- V0 = V0(μ-γ)Δt △Ｌ＝V/S=V0(μ-γ)Δt/S △Ｌ/△ｔ＝V0(μ-γ)/S §5.2 玻璃液体温度表 （1） 基点的永恒位移 玻璃液体温度表球部的容积随时间增加而缩小，以致基点不断提高，即所谓基点的永恒位移。这在制成温度表的初期很明显，以后位移逐渐减小。一般制造温度表均需用特种玻璃。采用标准测温玻璃制造的温度表，五年中基点的永恒位移仅为0.05℃，以后提高甚微。 §5.2 玻璃液体温度表 （2） 玻璃变形引起的误差 当温度由低温升至高温后，再令其急速冷却到初始的温度时，温度表的指示会偏低。尔后逐渐恢复正常，称之暂时跌落。升温的范围，升温和降温的速率，以及玻璃的种类对跌落值的大小都有影响。反之，当高温降至低温，再令急剧增温时，则温度表的指示会偏高。这是由于玻璃升温或降温后其剩余膨胀不能立即消失的缘故。温度表经过重复处理后，可以人为地“老化”，可大大减小暂时跌落。 §5.2 玻璃液体温度表 （3） 刻度误差 划分刻度是在一定范围内进行等分。由于标尺刻度不均匀，标尺零点位置不准确，毛细管截面积不均匀，液体和玻璃膨胀系数的非线性，都将使温度表的刻度出现误差。 §5.2 玻璃液体温度表 常用的玻璃液体温度表 §5.2玻璃液体温度表 常用的玻璃液体温度表 §5.2玻璃液体温度表 §5.2 玻璃液体温度表 （4）地面温度表 地面温度表（又称０厘米温度表），地面最高和最低温度表的构造和原理，与测定气温用的温度表基本相同。 §5.2 玻璃液体温度表 （5）曲管地温表 5,10,15,20厘米曲管地温表的构造和原理亦基本同上，只是表身下部伸长、长度不一，并且在感应部分上端弯折，与表身成 135°夹角。 §5.2 玻璃液体温度表 （6）直管地温表 40,80,160,320厘米直管地温表是装在带有铜底帽的管形保护框内，保护框中部有一长孔，使温度表刻度部位显露，便于读数。保护框的顶端连接在一根木棒（或三节棒）上，木棒长度依深度而定。整个木棒和地温表（保护框）又放在一根硬橡胶套管内。木棒顶端有一个金属盖，恰好盖住硬橡胶套管。木棒上几处缠有绒圈，金属盖内装有毡垫，以阻滞管内空气对流和管内外空气交换，也可防止降水等物落入。 §5.3 双金属片温度计 双金属片温度计是自动记录气温连续变化的仪器。它由感应部分、传递放大部分、自记部分组成。 §5.3 双金属片温度计 １ 感应部分 感应部分是一个双金属片。双金属片具有受温度变化而发生形状和曲率变化的特性，可利用这种特性测量温度。? 双金属片是将两种膨胀系数不同的金属片焊接在一起。如果膨胀系数大的金属片在下面，膨胀系数小的金属片在上面，当温度升高时，双金属片将成凹形，温度降低时成凸形，随着温度的变化，双金属片的曲率也就随之变化，这样就可利用双金属片曲率随温度变化的特性来测量温度。 §5.3 双金属片温度计 设温度为零度时，双金属片是平直的，其长度为L0，当温度为ｔ时，双金属片产生了弯曲，由于两个金属片的膨胀系数不一样，因此，其长度分别为： §5.