现代大气探测学-第六讲-气压的测量-夏俊荣.ppt

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1、南京信息工程大学南京信息工程大学 夏俊荣夏俊荣现代大气探测学2012年年10月月17日日 致 谢 本课程多媒体教材是在兰州大学张文煜教授的同类教材基础之上修改完成，此外还得到了其他诸位老师的帮助，在此谨表示衷心感谢。第六讲第六讲 气压的观测气压的观测 知识结构知识结构空盒气压表空盒气压表3沸点气压表沸点气压表5气压表的基准气压表的基准7概述1水银气压表2气压传感器气压传感器4海平面气压订正海平面气压订正6气象应用气象应用8 4.1概述概述 大气圈本身的重量对地球表面会产生一种压大气圈本身的重量对地球表面会产生一种压力；对任何一层空气而言，也都会受到它上面的力；对任何一层空气而言，也都会受到它上

2、面的各层空气的压力。我们把单位面积上承受的这种各层空气的压力。我们把单位面积上承受的这种压力，即大气压强，简称气压。简而言之，气压压力，即大气压强，简称气压。简而言之，气压是指单位面积上向上延伸到大气上界的垂直空气是指单位面积上向上延伸到大气上界的垂直空气柱的重量。常用的气压单位是百帕柱的重量。常用的气压单位是百帕(hPahPa)常用单位的换算常用单位的换算1hPa=100Pa1hPa=100Pa1hPa=0.750069mmHg3/4mmHg1hPa=0.750069mmHg3/4mmHg 4.1概述概述 气压在垂直方向上随着高度的增高而降低，气压在垂直方向上随着高度的增高而降低，在水平方向

3、上分布不均匀，因而形成了各种不在水平方向上分布不均匀，因而形成了各种不同的气压系统。空气从高压流向低压，产生了同的气压系统。空气从高压流向低压，产生了大气的运动，这种运动使各地的水汽和热量进大气的运动，这种运动使各地的水汽和热量进行交换，引起了天气的复杂变化。如果我们测行交换，引起了天气的复杂变化。如果我们测得同一高度上各个测点的气压分布，分析气压得同一高度上各个测点的气压分布，分析气压场的规律，就可为天气预报提供依据场的规律，就可为天气预报提供依据 4.1概述概述 液体气压液体气压表表空盒气压空盒气压表和气压表和气压计计 沸点气压表沸点气压表 振动筒式振动筒式压力传感器压力传感器膜盒式电容膜

4、盒式电容气压传感器气压传感器 压阻式气压压阻式气压传感器传感器 4.2水银气压表水银气压表4.2.1水银的特点水银的特点 （1 1）在气压表管内的液体柱的高度是与该液体）在气压表管内的液体柱的高度是与该液体的密度有关的。由于水银的密度比较大（的密度有关的。由于水银的密度比较大（13.596g13.596gcmcm3 3），当它与大气压力相平衡的时候，所需水），当它与大气压力相平衡的时候，所需水银柱的高度比较适中，便于制造和观测银柱的高度比较适中，便于制造和观测 （2 2）当温度不超过）当温度不超过6060时，水银蒸气压很小，时，水银蒸气压很小，因此在气压表管内的水银蒸气压，对于水银气压因此在气

5、压表管内的水银蒸气压，对于水银气压表的示度，在观测的精确度范围内不会有影响表的示度，在观测的精确度范围内不会有影响 4.2水银气压表水银气压表4.2.1水银的特点水银的特点 （3 3）水银不沾湿玻璃，管中水银面成凸起的）水银不沾湿玻璃，管中水银面成凸起的弯月面，易于正确地判定它的位置弯月面，易于正确地判定它的位置 （4 4）水银的性能很稳定，不易与其它的物质）水银的性能很稳定，不易与其它的物质发生反应。水银经过洗涤蒸馏等方法的处理，就发生反应。水银经过洗涤蒸馏等方法的处理，就可以得到十分纯净的合乎水银气压表观测精确度可以得到十分纯净的合乎水银气压表观测精确度要求的水银要求的水银 4.2水银气压

6、表水银气压表4.2.1水银的特点水银的特点 所有上述的优点，都表明了气象所有上述的优点，都表明了气象观测用液体气压表中的液体用水银来观测用液体气压表中的液体用水银来灌制是最好的灌制是最好的 在完成某些特殊任务的时候，也在完成某些特殊任务的时候，也利用密度比水银小得多的其它液体利用密度比水银小得多的其它液体 4.2水银气压表水银气压表4.2.24.2.2水银气压表测量原理水银气压表测量原理 水银气压表是一根一端水银气压表是一根一端封闭并充满水银的玻璃管，封闭并充满水银的玻璃管，将开口一端插入水银槽中，将开口一端插入水银槽中，管内水银受重力作用而下降，管内水银受重力作用而下降，当作用在水银槽面上的

7、大气当作用在水银槽面上的大气压力与管内水银柱重量产生压力与管内水银柱重量产生的压强相平衡时，水银柱就的压强相平衡时，水银柱就稳定在某一高度上，这个高稳定在某一高度上，这个高度就可用来表示气压度就可用来表示气压 4.2水银气压表水银气压表4.2.24.2.2水银气压表测量原理水银气压表测量原理 设玻璃管的截面积为设玻璃管的截面积为，水银柱高度为，水银柱高度为，水银密，水银密度为度为，为重力加速度，则管内水银柱的重量为：为重力加速度，则管内水银柱的重量为：在在截面上产生的压强为：截面上产生的压强为：水银槽面受到的大气压强为水银槽面受到的大气压强为，则两者平衡时：，则两者平衡时：从上式可以看到，水银

8、柱高度除与大气压有关外，从上式可以看到，水银柱高度除与大气压有关外，还与密度和重力加速度有关还与密度和重力加速度有关 国际上统一规定，密度以温度国际上统一规定，密度以温度0 0为标准，重力加速为标准，重力加速度以纬度度以纬度4545的海平面为标准的海平面为标准 4.2水银气压表水银气压表4.2.34.2.3水银气压表的类型水银气压表的类型1 1、动槽式水银气压表、动槽式水银气压表 （福丁式（福丁式 FortinFortin）2 2、定槽式水银气压表、定槽式水银气压表 （寇乌式（寇乌式 KewKew）4.2水银气压表水银气压表4.2.44.2.4动槽式水银气压表的构造原理动槽式水银气压表的构造原

9、理 动槽式水银气压表的主要特点动槽式水银气压表的主要特点是有测定水银柱高度的固定是有测定水银柱高度的固定“零点零点”，故每次测定都需调整水银面的，故每次测定都需调整水银面的高低，使其符合固定零点的位置。高低，使其符合固定零点的位置。才能读取水银柱高度才能读取水银柱高度 主要特点是有主要特点是有测定水银柱高度的测定水银柱高度的固定固定“零点零点”，故，故而每次测定都需调而每次测定都需调整水银面的高低，整水银面的高低，使其符合固定零点使其符合固定零点的位置的位置动槽式水银气压表主要分为动槽式水银气压表主要分为三部分：三部分：内管；外套管；槽部内管；外套管；槽部 4.2水银气压表水银气压表4.2.4

10、4.2.4动槽式水银气压表的构造原理动槽式水银气压表的构造原理 动槽式水银气压表的测量范围动槽式水银气压表的测量范围一般为一般为810-1070hPa(600-800 810-1070hPa(600-800 mmHg)mmHg)，并能在空气温度为，并能在空气温度为 15-15-+45+45的条件下正常工作，其测量的条件下正常工作，其测量误差不超过误差不超过 0.4hPa0.4hPa或或 0.3mmHg 0.3mmHg 4.2水银气压表水银气压表4.2.5 定槽式水银气压表的构造原理定槽式水银气压表的构造原理主要特点是没有固主要特点是没有固定零点，而采用了定零点，而采用了补偿标尺补偿标尺的方法的

11、方法定槽式水银气压表主要分为定槽式水银气压表主要分为三部分：三部分：内管；套管；槽部内管；套管；槽部 4.2水银气压表水银气压表4.2.54.2.5定槽式水银气压表的构造原理定槽式水银气压表的构造原理 4.2水银气压表水银气压表4.2.54.2.5定槽式水银气压表的构造原理定槽式水银气压表的构造原理 由于槽部水银面不能像动槽式那样进由于槽部水银面不能像动槽式那样进行调整，随着气压的变化，水银柱高度的行调整，随着气压的变化，水银柱高度的变化也造成槽内水银面高度的变化，而标变化也造成槽内水银面高度的变化，而标尺是固定刻在铜管上的，不能随水银面活尺是固定刻在铜管上的，不能随水银面活动，因此就需要把这

12、种由于基点变化而影动，因此就需要把这种由于基点变化而影响示度的量考虑进标尺的刻度大小上去，响示度的量考虑进标尺的刻度大小上去，这样的标尺就称为补偿标尺这样的标尺就称为补偿标尺 所谓补偿标尺所谓补偿标尺：设设a a为内管横截面积，为内管横截面积，为水银槽的内横截面积，为水银槽的内横截面积，aa为插进水银槽中的玻璃管尾端的外横截面积。假设气压为插进水银槽中的玻璃管尾端的外横截面积。假设气压上升上升1mmHg1mmHg，水银柱上升，水银柱上升mmmm，但这并不表示真正的气压，但这并不表示真正的气压变化值，因为同时槽部水银面也下降了变化值，因为同时槽部水银面也下降了mmmm，因此，因此,实际实际气压上

13、升为（气压上升为（）=1mm=1mm。利用内管和槽部横截面积。利用内管和槽部横截面积的比例关系，可计算如下的比例关系，可计算如下 定槽式水银气压表表身刻度要比动槽式短一些，在定槽式水银气压表表身刻度要比动槽式短一些，在我国我国1mmHg1mmHg的实际长度只有的实际长度只有0.98mm0.98mm 定槽式水银气压表的测量范围和工作条件，要求与动定槽式水银气压表的测量范围和工作条件，要求与动槽式水银气压表相同，但其测量误差变为槽式水银气压表相同，但其测量误差变为 0.5hPa0.5hPa 4.2水银气压表水银气压表4.2.64.2.6水银气压表的本站气压订正水银气压表的本站气压订正 水银气压表是

14、利用水银的压力（重力）与大水银气压表是利用水银的压力（重力）与大气压力相平衡的原理测量大气压力的。气压力相平衡的原理测量大气压力的。我们通我们通常在水银气压表上观测到的标尺示度实际上只表常在水银气压表上观测到的标尺示度实际上只表示观测所得到的水银柱的高度，还并不是真正的示观测所得到的水银柱的高度，还并不是真正的气压，由于仪器差的存在和气压表并不总是在标气压，由于仪器差的存在和气压表并不总是在标准条件下使用，即使气压相同，也会因温度和重准条件下使用，即使气压相同，也会因温度和重力加速度的不同，水银柱的高度不一样。因此，力加速度的不同，水银柱的高度不一样。因此，水银气压表读数须依次经过水银气压表读

15、数须依次经过仪器差仪器差、温度差温度差、重重力差力差三步订正才是本站气压三步订正才是本站气压1 1、仪器差订正、仪器差订正 由于受制成气压表的材料的物理特性的变化由于受制成气压表的材料的物理特性的变化及制作技术条件的限制而产生的仪器差主要由及制作技术条件的限制而产生的仪器差主要由下列几个原因造成：下列几个原因造成：真空不良的影响真空不良的影响 真空不良是指水银柱管内顶端有空气存在，真空不良是指水银柱管内顶端有空气存在，它产生一定的张力，使内管水银柱略为降低，它产生一定的张力，使内管水银柱略为降低，使观测到的气压值较实际大气压力为小。由于使观测到的气压值较实际大气压力为小。由于残留气体张力还受温

16、度和顶部容积变化的影响，残留气体张力还受温度和顶部容积变化的影响，因此由其所产生的误差还不完全是一个常数。因此由其所产生的误差还不完全是一个常数。随气压和温度的升高，这种影响随之增大随气压和温度的升高，这种影响随之增大 4.2水银气压表水银气压表 1 1、仪器差订正、仪器差订正 毛细压缩误差毛细压缩误差 毛细压缩是液面的表面张力所造成的一种指向液体毛细压缩是液面的表面张力所造成的一种指向液体内部的分子压力。分子压力的大小随液体的种类和液体内部的分子压力。分子压力的大小随液体的种类和液体表面的形状、气压表管芯内径大小而不同表面的形状、气压表管芯内径大小而不同 温度的不确定度温度的不确定度 附属温

17、度表所指示的温度，通常不能代表水银、标附属温度表所指示的温度，通常不能代表水银、标尺和槽部的平均温度。如果仪器安装比较恰当、观测操尺和槽部的平均温度。如果仪器安装比较恰当、观测操作比较合理，那么这种温度误差就可减小作比较合理，那么这种温度误差就可减小 水银蒸气压的影响水银蒸气压的影响 水银在不同温度下有不同的饱和蒸气压，由于内管水银在不同温度下有不同的饱和蒸气压，由于内管顶部真空，所以水银柱上部就充满水银蒸气，使气压示顶部真空，所以水银柱上部就充满水银蒸气，使气压示度偏低。不过这个影响甚小，在温度度偏低。不过这个影响甚小，在温度6060时还不到时还不到0.03hPa0.03hPa，一般室温下更

18、要小得多，故一般可忽略不计，一般室温下更要小得多，故一般可忽略不计 4.2水银气压表水银气压表1 1、仪器差订正、仪器差订正 标尺误差标尺误差 用来测量水银柱高度的标尺和游标尺是刻在金属套用来测量水银柱高度的标尺和游标尺是刻在金属套管上的，在进行刻度时，由于受到刻度机本身的精度和管上的，在进行刻度时，由于受到刻度机本身的精度和环境条件的影响就会使标尺和游标尺刻度产生一定的误环境条件的影响就会使标尺和游标尺刻度产生一定的误差差 由于安装条件不妥引起的误差由于安装条件不妥引起的误差 定槽式水银气压表由于悬挂不垂直，当倾角达到定槽式水银气压表由于悬挂不垂直，当倾角达到1717时，读数误差可达时，读数

19、误差可达0.01hPa0.01hPa。通常气压表在自由下。通常气压表在自由下垂停止摆动时，约可偏斜垂停止摆动时，约可偏斜 1515 -20-20。动槽式水银气。动槽式水银气压表因为不垂直还要影响象牙针的零点基准面，所以引压表因为不垂直还要影响象牙针的零点基准面，所以引起的误差就要更大一些起的误差就要更大一些 4.2水银气压表水银气压表1 1、仪器差订正、仪器差订正 其它误差其它误差 定槽式水银气压表由于其构造特点容易产生定槽式水银气压表由于其构造特点容易产生一些特定的误差，如水银槽部横截面积与内管横一些特定的误差，如水银槽部横截面积与内管横截面积之比偏离配合标准，以及水银量不能绝对截面积之比偏

20、离配合标准，以及水银量不能绝对准确等原因所产生的误差准确等原因所产生的误差 以上误差实际上是作为仪器差综合表现出来的，以上误差实际上是作为仪器差综合表现出来的，一般不进行逐项的检定，只是在与标准气压表进一般不进行逐项的检定，只是在与标准气压表进行比较检定后，得出综合订正值表供观测时使用行比较检定后，得出综合订正值表供观测时使用（一般的仪器差检定表给出不同的气压范围的仪（一般的仪器差检定表给出不同的气压范围的仪器误差的订正值）器误差的订正值）(大物大物)4.2水银气压表水银气压表2 2、温度差订正、温度差订正(1)(1)为什么要进行温度差订正为什么要进行温度差订正 将观测得到的水银柱高度读数将观

21、测得到的水银柱高度读数h h，订正到标准情况下的水银，订正到标准情况下的水银柱的高度柱的高度h h0 0 时，应满足下列关系时，应满足下列关系 其中其中 只与气压表水银和标尺铜管的温度有关只与气压表水银和标尺铜管的温度有关 只与观测点的纬度和海拔高度有关只与观测点的纬度和海拔高度有关 当温度变化时水银密度也随之改变，从而引起水银柱高度的当温度变化时水银密度也随之改变，从而引起水银柱高度的变化，同时温度的变化也将使测量水银柱高度的黄铜标尺发生胀变化，同时温度的变化也将使测量水银柱高度的黄铜标尺发生胀缩。这样，当外界气压不变，而温度发生变化时，水银柱和黄铜缩。这样，当外界气压不变，而温度发生变化时

22、，水银柱和黄铜标尺均会发生胀缩。这种纯系温度的变化而引起的气压读数的改标尺均会发生胀缩。这种纯系温度的变化而引起的气压读数的改变值，称为水银气压表的温度差变值，称为水银气压表的温度差 (2)(2)怎样进行温度差订正怎样进行温度差订正 为了订正到标准状态（即温度为了订正到标准状态（即温度00），假定在气压不变的情），假定在气压不变的情况下，温度从况下，温度从t t降到降到00，这时水银柱及黄铜标尺都因温度降，这时水银柱及黄铜标尺都因温度降低而收缩。但水银柱收缩比黄铜标尺多，结果使水银柱降至低而收缩。但水银柱收缩比黄铜标尺多，结果使水银柱降至p p0 0处，处，p p0 0表示了水银柱在标准状态下

23、的长度，而黄铜标尺却只降表示了水银柱在标准状态下的长度，而黄铜标尺却只降至至p pt t处，处，p pt t既表示了黄铜标尺在标准状态下的长度，也表示了经既表示了黄铜标尺在标准状态下的长度，也表示了经仪器差订正后的水银气压表的读数。它比水银柱在标准状态下仪器差订正后的水银气压表的读数。它比水银柱在标准状态下的长度的长度p p0 0高了高了C Ct t ，故温度差订正值应为：，故温度差订正值应为：由于在由于在t t时水银柱与黄铜标尺长时水银柱与黄铜标尺长 度相等，均为度相等，均为L L ，故：，故：式中式中为黄铜标尺的膨胀系数，为黄铜标尺的膨胀系数，为水银的膨胀系数。为水银的膨胀系数。(2)(2

24、)怎样进行温度差订正怎样进行温度差订正 将值代入得：将值代入得：式中式中为附温表所示温度。为附温表所示温度。由上式可知，附温在零上时由上式可知，附温在零上时C Ct t为为 负，反之，附温在零下时负，反之，附温在零下时C Ct t为正为正(2)(2)温度差订正的物理意义温度差订正的物理意义 物理意义：物理意义：当附属温度在当附属温度在00以上时，以上时，即使气压不变，由于水银柱膨胀较铜尺膨即使气压不变，由于水银柱膨胀较铜尺膨胀得大，这样依照水银柱高度来测气压时，胀得大，这样依照水银柱高度来测气压时，就会比实际偏高，因而要减去由于水银柱就会比实际偏高，因而要减去由于水银柱膨胀比铜标尺大的一段水银

25、柱高度，故膨胀比铜标尺大的一段水银柱高度，故C Ct t订正值为负；反之，当附属温度在订正值为负；反之，当附属温度在00以以下时，水银收缩得较铜尺为多，依水银柱下时，水银收缩得较铜尺为多，依水银柱高度读出的气压值就偏低，故高度读出的气压值就偏低，故C Ct t订正值为订正值为正正 将观测得到的水银柱高度读数将观测得到的水银柱高度读数h h，订正到标准情况，订正到标准情况下的水银柱的高度下的水银柱的高度h h0 0 时，应满足下列关系时，应满足下列关系 其中其中 只与观测点的纬度和海拔高度有关只与观测点的纬度和海拔高度有关 3 3、重力差订正、重力差订正 在前面已经提到，利用水银气压表中水银柱高

26、度表在前面已经提到，利用水银气压表中水银柱高度表示气压的前提是：示气压的前提是：t t=0,=0,纬度纬度 =45=45，海平面上的，海平面上的重力为标准。若在不同纬度、不同海拔高度的测站上，重力为标准。若在不同纬度、不同海拔高度的测站上，即使气压一样，水银密度也相同（经温度差订正后）即使气压一样，水银密度也相同（经温度差订正后）,但因重力加速度不同，而使水银柱高度也不同但因重力加速度不同，而使水银柱高度也不同 3 3、重力差订正、重力差订正高度重力差高度重力差纬度重力差纬度重力差重力差重力差纬度重力差订正 在平均海平面上，重力加速度随纬度的变化：在平均海平面上，重力加速度随纬度的变化：高度重

27、力差订正在陆地台站：在陆地台站：h h为测站的海拔高度，为测站的海拔高度，hh为以测站为中心为以测站为中心的半径的半径150 km150 km范围内的平均海拔高度范围内的平均海拔高度高度重力差订正在水面上的台站在水面上的台站,平均海拔高度低于平均海拔高度低于10 m：D D为测点正下方的水深，为测点正下方的水深，DD为以测站为为以测站为中心的半径中心的半径150 km150 km范围内的平均水深范围内的平均水深高度重力差订正在海岸附近地区的台站：在海岸附近地区的台站：为半径为半径150 km150 km地区内陆地面积所占比重地区内陆地面积所占比重4.2.6 4.2.6 水银气压表的本站气压订正

28、水银气压表的本站气压订正 水银气压表的读数要依次经过水银气压表的读数要依次经过仪器差、温仪器差、温度差、纬度重力差和高度重力差度差、纬度重力差和高度重力差订正后，就可获订正后，就可获得本站气压值得本站气压值 气压表读数的各项订正是相互独立的，但通气压表读数的各项订正是相互独立的，但通常情况下温度差订正值比较大，所以经仪器差订常情况下温度差订正值比较大，所以经仪器差订正后的读数，先进行温度订正，然后再进行纬度正后的读数，先进行温度订正，然后再进行纬度重力差和高度重力差订正重力差和高度重力差订正 计算时一律取两位小数，最后本站气压只要计算时一律取两位小数，最后本站气压只要精确到一位小数（精确到一位

29、小数（hPahPa）对水银气压表，计算本站气压对水银气压表，计算本站气压(环工环工)Ph本站气压P水银表气压读数C仪器差订正值 测站重力加速度 标准状态下的标准重力加速度，9.80665m/s2,水银与铜尺膨胀系数t经仪器差订正后的水银气压表的附属温度表读数 4.2水银气压表水银气压表4.2.7 4.2.7 水银气压表的安装、维护和移运水银气压表的安装、维护和移运、水银气压表的安装条件、水银气压表的安装条件(研修研修)（1 1）水银气压表不能安装在直接而大量通风的房子）水银气压表不能安装在直接而大量通风的房子里里（2 2）水银气压表安装在室内，必须使室内温度变）水银气压表安装在室内，必须使室内

30、温度变化比较小化比较小（3 3）水银气压表应安置在固定和不受振动的地方）水银气压表应安置在固定和不受振动的地方（4 4）水银气压表安装时应严格保持表身的垂直状）水银气压表安装时应严格保持表身的垂直状态（动槽式水银气压表用三个螺丝紧固，定槽式水态（动槽式水银气压表用三个螺丝紧固，定槽式水银气压表让其保持自由的垂直状态）银气压表让其保持自由的垂直状态）水银气压表的安装水银气压表的安装水银气压表水银气压表的安装的安装动槽式气压表动槽式气压表的安装的安装定槽式气压表定槽式气压表的安装的安装 安装前，应将挂板或保护箱牢固地固定在安装前，应将挂板或保护箱牢固地固定在准备悬挂气压表的地方，使之大致垂直。再小

31、准备悬挂气压表的地方，使之大致垂直。再小心地从木盒或皮套中取出气压表，槽部向上，心地从木盒或皮套中取出气压表，槽部向上，稍稍拧紧槽底调整螺丝约稍稍拧紧槽底调整螺丝约1 12 2圈，慢慢地将气圈，慢慢地将气压表倒转过来，使表直立，槽部在下。然后先压表倒转过来，使表直立，槽部在下。然后先将槽的下端插入挂板的固定环里，再把表顶悬将槽的下端插入挂板的固定环里，再把表顶悬环套入挂钩中，使气压表自然垂直后，慢慢旋环套入挂钩中，使气压表自然垂直后，慢慢旋紧固定环上的三个螺丝（注意不能改变气压表紧固定环上的三个螺丝（注意不能改变气压表的自然垂直状态），将气压表固定。最后旋转的自然垂直状态），将气压表固定。最后

32、旋转槽底调整螺丝，使槽内水银面下降到象牙针尖槽底调整螺丝，使槽内水银面下降到象牙针尖稍下的位置为止稍下的位置为止 （1 1）动槽式气压表的安装）动槽式气压表的安装（2 2）定槽式气压表的安）定槽式气压表的安装装 安装要求同动槽式气安装要求同动槽式气压表。安装步骤也基本相压表。安装步骤也基本相同，不同点是当气压表倒同，不同点是当气压表倒转挂好后，要拧松槽上的转挂好后，要拧松槽上的气孔螺丝，表身应处在自气孔螺丝，表身应处在自然垂直状态，槽部不须固然垂直状态，槽部不须固定定3 3、水银气压表的维护、水银气压表的维护（1 1）水银气压表应经常保持清洁。气压室内不能）水银气压表应经常保持清洁。气压室内不

33、能堆放杂物堆放杂物（2 2）水银面产生氧化物时，应及时清除）水银面产生氧化物时，应及时清除（3 3）气压表必须垂直悬挂，应定期用铅垂线在相互成）气压表必须垂直悬挂，应定期用铅垂线在相互成直角的方向上检查校正直角的方向上检查校正（4 4）气压表水银柱凸面突然变平并不再恢复，或者示）气压表水银柱凸面突然变平并不再恢复，或者示值显著不正常，应更换值显著不正常，应更换（5 5）定槽式水银气压表的水银是定量的，应该特别注）定槽式水银气压表的水银是定量的，应该特别注意防止漏失水银意防止漏失水银（6 6）水银气压表在移运时，应把表身缓慢地倒过来，）水银气压表在移运时，应把表身缓慢地倒过来，将水银槽向上，以保

34、护玻璃管内真空不受破坏将水银槽向上，以保护玻璃管内真空不受破坏（7 7）对水银表的安置情况定期进行检查，发现问题及）对水银表的安置情况定期进行检查，发现问题及时纠正时纠正 4 4、水银气压表的移运、水银气压表的移运(自动化自动化)移运气压表的步骤与安装刚好相反，先拧动底移运气压表的步骤与安装刚好相反，先拧动底槽调整螺丝，使内管中水银柱恰好达到外套管上部槽调整螺丝，使内管中水银柱恰好达到外套管上部读数窗孔的顶部为止，切勿旋转过度，以免损坏皮读数窗孔的顶部为止，切勿旋转过度，以免损坏皮囊。然后松开固定环的螺丝，将表从挂钩上取下，囊。然后松开固定环的螺丝，将表从挂钩上取下，两手分持表的上部和下部，徐

35、徐倾斜两手分持表的上部和下部，徐徐倾斜45左右，就左右，就可以听到水银与管顶的轻击声，继续缓慢地倒转气可以听到水银与管顶的轻击声，继续缓慢地倒转气压表，使之完全倒立，槽部在上。将气压表装入特压表，使之完全倒立，槽部在上。将气压表装入特制的木盒（皮套）内，旋松调整螺丝制的木盒（皮套）内，旋松调整螺丝12圈（使圈（使水银有膨胀的余地）。在运输过程中，始终要按木水银有膨胀的余地）。在运输过程中，始终要按木盒（皮套）箭头所示的方向，使气压表槽部在上，盒（皮套）箭头所示的方向，使气压表槽部在上，进行移运，并防止震动进行移运，并防止震动4.3 4.3 空盒气压表和空盒气压计空盒气压表和空盒气压计 空盒气压

36、表和空盒气压计都是用空盒气压表和空盒气压计都是用金属弹性膜盒作为感应元件的，利用金属弹性膜盒作为感应元件的，利用这种这种空盒的弹力与大气压力相平衡空盒的弹力与大气压力相平衡的的原理来测量气压。当大气压力发生变原理来测量气压。当大气压力发生变化时，空盒随之产生形变，把这种形化时，空盒随之产生形变，把这种形变进行一定程度的放大就可以用来指变进行一定程度的放大就可以用来指示气压的变化示气压的变化 4.3.14.3.1空盒的结构及特性空盒的结构及特性、空盒的结构、空盒的结构 空盒盒壁由弹性金属膜构成，较旧式的空盒在盒空盒盒壁由弹性金属膜构成，较旧式的空盒在盒内或盒外装有弹簧，避免空盒被大气压力完全压缩

37、。内或盒外装有弹簧，避免空盒被大气压力完全压缩。这种构造的缺点是弹簧和盒壁之间有一定的磨擦，妨这种构造的缺点是弹簧和盒壁之间有一定的磨擦，妨碍气压表精度的提高，新式的空盒一般不用弹簧，依碍气压表精度的提高，新式的空盒一般不用弹簧，依靠金属膜本身的弹性力来平衡大气压力靠金属膜本身的弹性力来平衡大气压力 为了增加灵敏度，常常使用空盒组，它可以由若为了增加灵敏度，常常使用空盒组，它可以由若干单独的空盒串接而成，也可以中部连通为一整体，干单独的空盒串接而成，也可以中部连通为一整体，现在制造的空盒多为后者。空盒一般是利用德银、铜现在制造的空盒多为后者。空盒一般是利用德银、铜片或其它合金制成，空盒被压成波

38、纹形，是为了增加片或其它合金制成，空盒被压成波纹形，是为了增加空盒被压时变形的柔韧性和测压的灵敏度空盒被压时变形的柔韧性和测压的灵敏度4.3.14.3.1空盒的结构及特性空盒的结构及特性、空盒的特性、空盒的特性（1 1）空盒弹性的温度效应）空盒弹性的温度效应 空盒与所有的弹性体一样，它的杨空盒与所有的弹性体一样，它的杨氏模量具有负温度系数。温度增加时弹力氏模量具有负温度系数。温度增加时弹力就减弱，若大气压力维持不变，在升温时就减弱，若大气压力维持不变，在升温时空盒的厚度将变薄，因此需要采取措施加空盒的厚度将变薄，因此需要采取措施加以补偿以补偿（杨氏模量（杨氏模量是描述固体材料抵抗形变能力的是描

39、述固体材料抵抗形变能力的物理量物理量）4.3.14.3.1空盒的结构及特性空盒的结构及特性 、空盒的特性、空盒的特性（1 1）空盒弹性的温度效应）空盒弹性的温度效应 a a、双金属片补偿法：双金属片被安装在空盒、双金属片补偿法：双金属片被安装在空盒底部。设温度升高影响使厚度减小，使自由端下底部。设温度升高影响使厚度减小，使自由端下降了降了KK；但双金属片的变形作用使空盒基底提高；但双金属片的变形作用使空盒基底提高了了SS4.3.14.3.1空盒的结构及特性空盒的结构及特性 、空盒的特性、空盒的特性（1）空盒弹性的温度效应）空盒弹性的温度效应 a a、残余气体补偿法：在空盒内残留一定的气、残余气

40、体补偿法：在空盒内残留一定的气体，当温度升高时，盒内气体的张力增大，使体，当温度升高时，盒内气体的张力增大，使空盒向外扩张，以抵消因弹力减弱而引起的空空盒向外扩张，以抵消因弹力减弱而引起的空盒压缩盒压缩 上述两种补偿法，不论采用哪一种方上述两种补偿法，不论采用哪一种方法，都只有在补偿点时才能得到完全补偿，法，都只有在补偿点时才能得到完全补偿，当气压不等于补偿点气压时，都只能得到当气压不等于补偿点气压时，都只能得到部分补偿部分补偿4.3.14.3.1空盒的结构及特性空盒的结构及特性、空盒的特性、空盒的特性 （2 2）空盒的弹性后效）空盒的弹性后效 弹性后效指当外界气压消失后，空盒不能完全恢复到它

41、原来的形状，这种现象叫空盒的弹性后效 4.3.14.3.1空盒的结构及特性空盒的结构及特性、空盒的特性、空盒的特性 弹性后效有两个主要特点：弹性后效有两个主要特点：a.a.当气压变化停止后空盒的形变并不停止。例如气压由当气压变化停止后空盒的形变并不停止。例如气压由1000hPa1000hPa降至降至100 100 hPahPa时，空盒位移由时，空盒位移由O O点移至点移至P P点，如果气压维点，如果气压维持在持在100 100 hPahPa不变，空盒的形变并不停止，而是继续缓慢地由不变，空盒的形变并不停止，而是继续缓慢地由P P移向移向P P（图左）（图左）b.b.空盒的升压曲线和降压曲线不一

42、致（图右）。当气压由空盒的升压曲线和降压曲线不一致（图右）。当气压由1000hPa1000hPa降至降至100 100 hPahPa时，检定线为时，检定线为oapoap；然后再由；然后再由100 100 hPahPa回升回升到到1000hPa1000hPa时，检定线为时，检定线为pbopbo。两条检定线构成一个封闭曲线，。两条检定线构成一个封闭曲线，称滞差环称滞差环 前一种可以在制造工艺中加以消除，后者则无前一种可以在制造工艺中加以消除，后者则无法克服。空盒的这种特性，使用时必须加以注意法克服。空盒的这种特性，使用时必须加以注意 例如：施放探空仪时，气压由地面例如：施放探空仪时，气压由地面10

43、00hPa1000hPa左左右降低至几十百帕，这时就应该用它的降压检定线。右降低至几十百帕，这时就应该用它的降压检定线。反之，就应该用升压检定线。在气压变化复杂的环反之，就应该用升压检定线。在气压变化复杂的环境里就只能取两条检定线的中线境里就只能取两条检定线的中线ocpocp4.3.2空盒气压表空盒气压表空盒气压表由感应、传递放大和读数三部分构成空盒气压表由感应、传递放大和读数三部分构成4.3.2空盒气压表空盒气压表、传递放大部分：、传递放大部分：由连接杆、中间轴、拉杆、链条、滚子、由连接杆、中间轴、拉杆、链条、滚子、指针和一套杠杆传动装置组成了一个两次放大指针和一套杠杆传动装置组成了一个两次

44、放大系统，第一次放大由调节器和拉杆来完成，如系统，第一次放大由调节器和拉杆来完成，如果调节器与连接杆的接点至中间轴的距离为果调节器与连接杆的接点至中间轴的距离为OAOA，拉杆与链条的接点至中间轴的距离为，拉杆与链条的接点至中间轴的距离为OBOB，则，则第一次放大倍数第一次放大倍数K K1 1=OB=OB/OAOA。第二次放大由滚子第二次放大由滚子和指针组成，如果滚子半径为和指针组成，如果滚子半径为O O1 1C C，指针尖到，指针尖到指针轴的长度为指针轴的长度为O O1 1D D，则第二次放大倍数为，则第二次放大倍数为K K2 2=O O1 1D D/O O1 1C C，两次放大的总放大倍数为

45、，两次放大的总放大倍数为K=KK=K1 1K K2 2，通过这样两次放大后，空盒的很小形变就可由通过这样两次放大后，空盒的很小形变就可由指针的明显偏转指示出来指针的明显偏转指示出来、感应部分、感应部分：是一组圆形密闭的金属弹性空是一组圆形密闭的金属弹性空盒，空盒组一端固定在金属板上，另一端与传盒，空盒组一端固定在金属板上，另一端与传递放大部分联接递放大部分联接 4.3.2空盒气压表空盒气压表(大物大物)、读数部分：、读数部分：由指针、刻度盘和附温表由指针、刻度盘和附温表组成组成 空盒气压表应水平放置，空盒气压表应水平放置，观测时先读附温，准确到观测时先读附温，准确到0.10.1；然后轻敲盒面（

46、克服；然后轻敲盒面（克服机械磨擦），待指针静止后机械磨擦），待指针静止后再读数，读数时视线应垂直再读数，读数时视线应垂直于刻度盘于刻度盘 刻度订正刻度订正 温度订正温度订正 补充订正补充订正 本站气压本站气压 4.3.3空盒气压计空盒气压计气压计是自动、连续记录气压计是自动、连续记录气压变化的仪器，其准确度较差，气压变化的仪器，其准确度较差，因此气压计的记录必须与水银气压表因此气压计的记录必须与水银气压表测得的本站气压值进行比较订正，测得的本站气压值进行比较订正，方可使用方可使用气压计由感应部分（金属弹性膜盒组）、气压计由感应部分（金属弹性膜盒组）、传递放大部分（两组杠杆）和传递放大部分（两组

47、杠杆）和自记部分（自记钟、笔、纸）组成自记部分（自记钟、笔、纸）组成气压计的测量范围气压计的测量范围是是8701050hPa,要求的空气温度是要求的空气温度是-10+40，测量误差不超过测量误差不超过1hPa 气压计应固气压计应固定地安置在水银定地安置在水银气压表附近，仪气压表附近，仪器底座要水平，器底座要水平，距地高度以方便观距地高度以方便观测为宜测为宜4.4 气压传感器气压传感器 电测气压传感器是将大气压电测气压传感器是将大气压力的变化转换成电信号的变化，力的变化转换成电信号的变化，再经过电子测量电路对信号进行再经过电子测量电路对信号进行测量和处理而获得气压值测量和处理而获得气压值 4.4

48、.1 膜盒式电容气压传感器膜盒式电容气压传感器 膜盒式电容气压传感器的感应元件为膜盒式电容气压传感器的感应元件为真空膜盒。当大气压力产生变化时，使真真空膜盒。当大气压力产生变化时，使真空膜盒（包括金属膜盒和单晶硅膜盒）的空膜盒（包括金属膜盒和单晶硅膜盒）的弹性膜片产生形变而引起其电容量的改变，弹性膜片产生形变而引起其电容量的改变，通过测量电容量来测量气压通过测量电容量来测量气压4.4.2 振筒式气压传感器振筒式气压传感器 振筒式气压传感器是利振筒式气压传感器是利用弹性金属圆筒在外力作用用弹性金属圆筒在外力作用下发生振动，当筒壁两边存下发生振动，当筒壁两边存在压力差时，其振动频率随在压力差时，其

49、振动频率随压力差而变化。因为筒的谐压力差而变化。因为筒的谐振频率与压力之间有唯一的振频率与压力之间有唯一的关系，所以测出频率就可计关系，所以测出频率就可计算出气压。但是，在校准时算出气压。但是，在校准时确定的这种关系还会受到温确定的这种关系还会受到温度和气体密度的影响，所以度和气体密度的影响，所以 需要进行温度补偿和采用干需要进行温度补偿和采用干空气空气 4.4.3 压阻式气压传感器压阻式气压传感器 压阻式气压传感器是利用气压作压阻式气压传感器是利用气压作用在敏感元件所覆盖的抽成真空的小用在敏感元件所覆盖的抽成真空的小盒上，通过小盒使电阻受到压缩或拉盒上，通过小盒使电阻受到压缩或拉伸应力的作用

50、，由压力伸应力的作用，由压力-电阻效应知道电阻效应知道电阻值的变化与气压的变化成正比，电阻值的变化与气压的变化成正比，通过测量电阻值来测量气压通过测量电阻值来测量气压4.4.4电测气压传感器的误差电测气压传感器的误差1 1、校准值漂移、校准值漂移 校准值漂移校准值漂移是电测气压是电测气压传感器的主传感器的主要误差源之要误差源之一一4.4.4电测气压传感器的误差电测气压传感器的误差1 1、校准值漂移、校准值漂移 2 2、温度的影响、温度的影响 电测气压传电测气压传感器保持温度感器保持温度不变，就可以不变，就可以保持校准值不保持校准值不变变 4.4.4电测气压传感器的误差电测气压传感器的误差1 1