大氣探測學(xué)chpt7氣壓的測量

1、第七章第七章 氣壓的測量氣壓的測量7.1 7.1 概述概述7.2 7.2 水銀氣壓表水銀氣壓表7.3 7.3 水銀氣壓表的讀書訂正水銀氣壓表的讀書訂正7.4 7.4 氣壓表的安裝和觀測方法氣壓表的安裝和觀測方法7.5 7.5 空盒氣壓表空盒氣壓表7.6 7.6 沸點氣壓表沸點氣壓表7.7 7.7 復(fù)習(xí)思考題復(fù)習(xí)思考題7.1 7.1 概述概述hahPgdz大氣壓力單位：大氣壓力單位：1Pa=1N/m2; 1hpa=100Pa; 1hpa=1mb1hpa=0.750069mmHg=3/4mmHg1mmHg=1.333238hPa=4/3hPa 氣壓是大氣壓力的簡稱。其數(shù)值上等于單位面積上從所在氣壓

2、是大氣壓力的簡稱。其數(shù)值上等于單位面積上從所在地點向上直至大氣層上界的整個空氣柱的重量。即：地點向上直至大氣層上界的整個空氣柱的重量。即： （ kg.m/s2) （7.1）其中其中h為測站的海拔高度；為測站的海拔高度；Ph為海拔高度為為海拔高度為h的測站所受的大的測站所受的大氣壓力，它與空氣密度氣壓力，它與空氣密度a 、重力加速度、重力加速度g及空氣柱的厚度有及空氣柱的厚度有關(guān)。關(guān)。氣壓測量氣壓測量cmHg (cmHg (汞柱高汞柱高) )mb (mb (毫巴毫巴) )hPa (hPa (百帕百帕)=mb)=mb標(biāo)準(zhǔn)大氣壓標(biāo)準(zhǔn)大氣壓Pa=1Pa=1牛頓牛頓/ /平米平米測量氣壓的儀器測量氣壓的

3、儀器水銀氣壓表水銀氣壓表16441644年發(fā)明年發(fā)明水銀氣壓表水銀氣壓表測量氣壓的儀器測量氣壓的儀器空盒氣壓表空盒氣壓表氣壓計氣壓計測量大氣壓力的儀器主要有：測量大氣壓力的儀器主要有：1 1、水銀氣壓表（作為標(biāo)準(zhǔn)）、水銀氣壓表（作為標(biāo)準(zhǔn)）2 2、空盒氣壓表、空盒氣壓計（氣、空盒氣壓表、空盒氣壓計（氣象臺站）象臺站）3 3、沸點氣壓表（作研究用）、沸點氣壓表（作研究用） 7.2 7.2 水銀氣壓表水銀氣壓表一、測量原理一、測量原理 如圖如圖7.1所示，利用一根抽成真空的玻璃管插所示，利用一根抽成真空的玻璃管插入水銀槽內(nèi)，就可形成一支最簡單的水銀氣壓入水銀槽內(nèi)，就可形成一支最簡單的水銀氣壓表。表。

4、( )(,) ,(, )hhghgPt gh Ht gt式中式中 為溫度為溫度 時的水銀密度時的水銀密度; ; 為測站緯度為為測站緯度為 、海拔高度、海拔高度為為h h處的重力加速度處的重力加速度; ; 氣壓表讀數(shù)。氣壓表讀數(shù)。 由于大氣壓力的作用，玻璃管內(nèi)的水銀柱由于大氣壓力的作用，玻璃管內(nèi)的水銀柱將維持一定的高度。當(dāng)管內(nèi)水銀柱對水銀槽面將維持一定的高度。當(dāng)管內(nèi)水銀柱對水銀槽面產(chǎn)生的壓力與作用于水銀槽面的大氣壓力相平產(chǎn)生的壓力與作用于水銀槽面的大氣壓力相平衡時的高度，即可表示為大氣壓力。衡時的高度，即可表示為大氣壓力。 如果在水銀柱旁邊樹立一標(biāo)尺，標(biāo)尺的零如果在水銀柱旁邊樹立一標(biāo)尺，標(biāo)尺的零

5、點對準(zhǔn)水銀面，就可直接讀取水銀柱的高度點對準(zhǔn)水銀面，就可直接讀取水銀柱的高度（HhgHhg），即可求得大氣壓力（），即可求得大氣壓力（PhPh）（7.2） hgtt C,ghtgtHhg, 由由(7.2)(7.2)式可見式可見, ,大氣壓力與水銀氣壓表所大氣壓力與水銀氣壓表所處環(huán)境的溫度、重力加速度及緯度有關(guān)，為了處環(huán)境的溫度、重力加速度及緯度有關(guān)，為了便于比較便于比較, ,國際上統(tǒng)一規(guī)定國際上統(tǒng)一規(guī)定, ,以溫度以溫度0 0C C為標(biāo)準(zhǔn)為標(biāo)準(zhǔn), , g g以緯度為以緯度為4545的海平面為標(biāo)準(zhǔn)。如果不在標(biāo)的海平面為標(biāo)準(zhǔn)。如果不在標(biāo)準(zhǔn)條件下準(zhǔn)條件下, ,則讀得的水銀柱高度必須訂整到標(biāo)則讀得的水

6、銀柱高度必須訂整到標(biāo)準(zhǔn)條件下。準(zhǔn)條件下。 (7.2) (7.2)式可表示為：式可表示為：hghg 045 ,00,45 ,0hhghgPC gHC g（7.3） ,0,45 ,0,045 ,0hghghghgtghHC gHt ghC g（7.4） 432001.35951 10.;45,09.80665 .hg thgCCkgm gmshgg ,h為 溫 度 訂 正 因 子 ;為 重 力 (緯 度 高 度 )訂 正 因 子 ;g 45C,0 從理論上說，任意一種液體都可以用來制造氣壓從理論上說，任意一種液體都可以用來制造氣壓表，但是水銀有其獨特的優(yōu)點：表，但是水銀有其獨特的優(yōu)點： （1 1）

7、水銀密度大。在標(biāo)準(zhǔn)條件下，）水銀密度大。在標(biāo)準(zhǔn)條件下， 在通常大氣壓力下，它的液柱高度適合人在自然狀態(tài)下的觀測。在通常大氣壓力下，它的液柱高度適合人在自然狀態(tài)下的觀測。 （2 2）水銀的蒸汽壓小。在溫度）水銀的蒸汽壓小。在溫度6060以下，在管頂內(nèi)的水銀蒸汽以下，在管頂內(nèi)的水銀蒸汽附加壓力對讀數(shù)準(zhǔn)確度的影響可忽略不計。附加壓力對讀數(shù)準(zhǔn)確度的影響可忽略不計。 （3 3）水銀的性能穩(wěn)定。易于提煉純凈的水銀。）水銀的性能穩(wěn)定。易于提煉純凈的水銀。 （4 4）水銀不沾濕玻璃，管內(nèi)水銀面形成凸起的彎月面，容易判）水銀不沾濕玻璃，管內(nèi)水銀面形成凸起的彎月面，容易判斷水銀柱頂?shù)臏?zhǔn)確位置。斷水銀柱頂?shù)臏?zhǔn)確位置

8、。 思考題：如果用水作為液體制成氣壓表，會有哪些優(yōu)缺點？思考題：如果用水作為液體制成氣壓表，會有哪些優(yōu)缺點？ 提示：水的密度問題；凝固點問題；蒸汽壓問題等；提示：水的密度問題；凝固點問題；蒸汽壓問題等；313.5951 .hggcm二、動槽式水銀氣壓表二、動槽式水銀氣壓表 動槽式水銀氣壓表是法國人福丁（動槽式水銀氣壓表是法國人福丁（J.Fortin）于）于1810年發(fā)明制造的，故稱福丁式水銀氣壓表。年發(fā)明制造的，故稱福丁式水銀氣壓表。 它的主要特點是標(biāo)尺上有一個固定的零點。每次它的主要特點是標(biāo)尺上有一個固定的零點。每次讀數(shù)時，須將水銀槽的表面調(diào)到這個零點處，然后讀數(shù)時，須將水銀槽的表面調(diào)到這個

9、零點處，然后讀出水銀柱頂?shù)目潭?。讀出水銀柱頂?shù)目潭?。外形和結(jié)構(gòu)：外形和結(jié)構(gòu)： 1、感應(yīng)部分：水銀、玻璃內(nèi)管、水銀槽、感應(yīng)部分：水銀、玻璃內(nèi)管、水銀槽 2、刻度部分：標(biāo)尺、游標(biāo)尺、象牙針、刻度部分：標(biāo)尺、游標(biāo)尺、象牙針 3、附屬部分：附屬溫度表、附屬部分：附屬溫度表讀數(shù)順序：讀數(shù)順序： 先讀溫度表；再調(diào)水銀面與象牙針相切；先讀溫度表；再調(diào)水銀面與象牙針相切；再調(diào)游標(biāo)尺與水銀柱頂相切；最后讀數(shù)。讀數(shù)再調(diào)游標(biāo)尺與水銀柱頂相切；最后讀數(shù)。讀數(shù)結(jié)束后，將象牙針與水銀面斷開。結(jié)束后，將象牙針與水銀面斷開。三、定槽式水銀氣壓表三、定槽式水銀氣壓表 定槽式水銀氣壓表也稱寇烏（定槽式水銀氣壓表也稱寇烏（kewk

10、ew）式水銀氣）式水銀氣壓表壓表. .外形和結(jié)構(gòu)：外形和結(jié)構(gòu)：定槽式與動槽式區(qū)別在水銀槽部。定槽式與動槽式區(qū)別在水銀槽部。它的水銀槽是一個固定容積的鐵槽，它的水銀槽是一個固定容積的鐵槽，沒有皮囊、水銀面調(diào)節(jié)螺釘以及象沒有皮囊、水銀面調(diào)節(jié)螺釘以及象牙針。牙針。原理原理:當(dāng)氣壓變化時，水銀柱在玻璃當(dāng)氣壓變化時，水銀柱在玻璃管內(nèi)上升或下降所增加或減少的水管內(nèi)上升或下降所增加或減少的水銀量，必將引起水銀槽內(nèi)的水銀減銀量，必將引起水銀槽內(nèi)的水銀減少或增加，使槽內(nèi)的水銀面向下或少或增加，使槽內(nèi)的水銀面向下或向上變動。即正個氣壓表的基點隨向上變動。即正個氣壓表的基點隨水銀柱頂?shù)母叨茸儎印Ｋy柱頂?shù)母叨茸儎印?/p>

11、當(dāng)氣壓升高當(dāng)氣壓升高1mmHg1mmHg，表內(nèi)水銀柱上升，表內(nèi)水銀柱上升xmmxmm，而，而槽內(nèi)水銀面同時下降槽內(nèi)水銀面同時下降ymmymm，則令：，則令： x+y=1 x+y=1因為水銀槽內(nèi)水銀體積的減少，必將等于管因為水銀槽內(nèi)水銀體積的減少，必將等于管內(nèi)水銀體積的增加，即（體積相等）內(nèi)水銀體積的增加，即（體積相等）式中式中a a為水銀柱玻璃管的內(nèi)橫截面積；為水銀柱玻璃管的內(nèi)橫截面積；A A為水為水銀槽的內(nèi)橫截面積；銀槽的內(nèi)橫截面積； a a為插進(jìn)水銀槽中的表為插進(jìn)水銀槽中的表管心尾端的外橫截面積。將管心尾端的外橫截面積。將 代入代入 式得：式得：()1x ay Aayx AaxAaa（7.

12、5）（7.6）（7.6）（7.5）（7.7）對對 式右邊分子式右邊分子+a-a+a-a從從 式可看到，定槽式水銀氣壓表的刻度式可看到，定槽式水銀氣壓表的刻度1mm1mm長長度將短于度將短于1mm1mm，實際等于，實際等于 ，以補(bǔ)償氣壓表，以補(bǔ)償氣壓表水銀面基點的變動，這種刻度的標(biāo)尺又稱補(bǔ)償標(biāo)尺。水銀面基點的變動，這種刻度的標(biāo)尺又稱補(bǔ)償標(biāo)尺。國產(chǎn)定槽氣壓表國產(chǎn)定槽氣壓表則，則，因此，氣壓表上因此，氣壓表上1mm1mm刻度實際只有刻度實際只有0.98mm0.98mm。（7.7）1AaaaaxAaaAaa （7.8）（7.8）AaAaa150aAa1500.98()151150AaAaAaxmmAa

13、aAaaAaAa7.3 7.3 水銀氣壓表的讀數(shù)訂正水銀氣壓表的讀數(shù)訂正為使水銀柱的高度能表示大氣壓力，必須將其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(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，即溫度為到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，即溫度為0 0C C時水銀密度值，時水銀密度值，時的水銀柱高度的大氣壓力，即時的水銀柱高度的大氣壓力，即 因此，因此， 1. 1.先將氣壓表的讀數(shù)值經(jīng)過儀器誤差的訂正先將氣壓表的讀數(shù)值經(jīng)過儀器誤差的訂正; ; 2. 2. 然后再進(jìn)行氣壓表讀數(shù)的溫度訂正和重力訂正然后再進(jìn)行氣壓表讀數(shù)的溫度訂正和重力訂正（緯度重力訂正和高度重力訂正）。（緯度重力訂正和高度重力訂正）。32013.5951 .45 ,098

14、0.665.hgCg cmgcms 045 ,00,45 ,0hhghgPC gHC g(7.9)(7.9)一一. .儀器誤差訂正：儀器誤差訂正： 由于制造條件的技術(shù)及材料的物理特性等因素，由于制造條件的技術(shù)及材料的物理特性等因素，導(dǎo)致水銀氣壓表具有一定的儀器誤差。因此，制成導(dǎo)致水銀氣壓表具有一定的儀器誤差。因此，制成的氣壓表必須進(jìn)行標(biāo)定（檢定），給出儀器在各個的氣壓表必須進(jìn)行標(biāo)定（檢定），給出儀器在各個刻度上的訂正值。氣壓表主要的儀器誤差有：刻度上的訂正值。氣壓表主要的儀器誤差有：1 1、儀器基點和標(biāo)尺刻度不準(zhǔn)確；、儀器基點和標(biāo)尺刻度不準(zhǔn)確；2 2、真空度不良；、真空度不良；3 3、毛細(xì)管液

15、面張力誤差；、毛細(xì)管液面張力誤差； 這是由于液面的表面張力所造成的一種指向液這是由于液面的表面張力所造成的一種指向液體內(nèi)部的壓力。這個壓力的大小隨液體的種類和液體內(nèi)部的壓力。這個壓力的大小隨液體的種類和液體表面的曲率而變化。在槽式氣壓表中，這個誤差體表面的曲率而變化。在槽式氣壓表中，這個誤差是由于內(nèi)管的壓力比槽部大而產(chǎn)生的一個使水銀柱是由于內(nèi)管的壓力比槽部大而產(chǎn)生的一個使水銀柱偏低的誤差。偏低的誤差。24cossPRd 式中式中PsPs為毛細(xì)管內(nèi)與槽內(nèi)彎曲液面的壓力差；為毛細(xì)管內(nèi)與槽內(nèi)彎曲液面的壓力差；為為表面的張力系數(shù)；表面的張力系數(shù)；R R為液面的曲率半經(jīng)；為液面的曲率半經(jīng)；為液面與為液面

16、與管壁接觸角。水銀管參數(shù)如圖所示：管壁接觸角。水銀管參數(shù)如圖所示：壓力壓力PsPs使得水銀氣壓的讀數(shù)偏低。偏低值主要隨管使得水銀氣壓的讀數(shù)偏低。偏低值主要隨管直徑直徑d d ，液面與管壁接觸角，液面與管壁接觸角而變。而變。d d 越大，影響越?。辉酱?，影響越小；越小，曲率越大，影響越大。越小，曲率越大，影響越大。設(shè)設(shè)PsPs作用下，使水銀柱降低了作用下，使水銀柱降低了h h，則：，則：4cosh gd 4coshgd (7.11)(7.11)(7.10)(7.10)式中式中為水銀的密度；為水銀的密度；g g為重力加速度。為重力加速度。由拉普拉斯公式，彎曲液面產(chǎn)生的附加壓力（壓力差）為：由拉普拉

17、斯公式，彎曲液面產(chǎn)生的附加壓力（壓力差）為：例：某水銀氣壓表檢定證上氣壓讀數(shù)從例：某水銀氣壓表檢定證上氣壓讀數(shù)從810.001100.00 hpa810.001100.00 hpa，儀器的誤差訂正，儀器的誤差訂正為為-0.2 hpa-0.2 hpa。某次觀測氣壓讀數(shù)。某次觀測氣壓讀數(shù)988.6hpa,988.6hpa,經(jīng)儀器誤差訂正后的氣壓為：經(jīng)儀器誤差訂正后的氣壓為：988.6 hpa+(-0.2 hpa)=988.4 hpa988.6 hpa+(-0.2 hpa)=988.4 hpa二、溫度訂正二、溫度訂正1 1、動槽式氣壓表的讀數(shù)溫度訂正：、動槽式氣壓表的讀數(shù)溫度訂正： 假設(shè)水銀氣壓表的

18、附溫溫度表的標(biāo)尺為假設(shè)水銀氣壓表的附溫溫度表的標(biāo)尺為銅尺；銅尺； 如果在水銀槽上另立一支沒有溫度系數(shù)如果在水銀槽上另立一支沒有溫度系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)尺，如圖所示：的標(biāo)準(zhǔn)尺，如圖所示：在在t tC C，銅尺刻度，銅尺刻度HtHt與水銀柱頂相齊，而與水銀柱頂相齊，而標(biāo)準(zhǔn)尺測得的水銀柱高度為標(biāo)準(zhǔn)尺測得的水銀柱高度為Lt,Lt,如圖所示。如圖所示。如果氣壓不變，只將環(huán)境溫度降至如果氣壓不變，只將環(huán)境溫度降至0 0C C 標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)條件，此時，銅尺刻度為準(zhǔn)條件，此時，銅尺刻度為H0H0，標(biāo)準(zhǔn)尺測，標(biāo)準(zhǔn)尺測得的水銀柱高度為得的水銀柱高度為L0L0，銅尺，銅尺H0H0刻度與水銀刻度與水銀柱頂相齊，柱頂相齊，H0=L0H

19、0=L0。氣壓表的溫度訂正除了把水銀的密度氣壓表的溫度訂正除了把水銀的密度訂正到訂正到0 0C C標(biāo)準(zhǔn)外，還要考慮銅尺的標(biāo)準(zhǔn)外，還要考慮銅尺的長度隨溫度變化的伸縮。長度隨溫度變化的伸縮。已知已知為水銀的熱膨脹率系數(shù)，為水銀的熱膨脹率系數(shù)，為銅的熱膨為銅的熱膨脹系數(shù)，當(dāng)溫度從脹系數(shù)，當(dāng)溫度從0C變化到變化到t C時，則對時，則對標(biāo)準(zhǔn)尺有：標(biāo)準(zhǔn)尺有：01(1)(1)ttLLtLLt而對銅尺有：而對銅尺有：(1)ttLHt0(1)tLHt合并上面兩式得：合并上面兩式得：0(1)(1)tHtHt故有：0011,11ttttHHHHtt01tttHHHHtt 其中：則：0.000163410.00018

20、18tttHHt 51411.840 101.818 10CC在實際工作中，可將上式制成查算表，以在實際工作中，可將上式制成查算表，以Ht和和t為變量，列為變量，列出相應(yīng)的出相應(yīng)的Ht值。該訂正值是值。該訂正值是-Ht，應(yīng)減去。，應(yīng)減去。因水銀的熱膨脹系數(shù)大于銅的熱膨脹系數(shù)，溫度的影響使因水銀的熱膨脹系數(shù)大于銅的熱膨脹系數(shù)，溫度的影響使讀數(shù)偏低。讀數(shù)偏低。(7.12)(7.12)其中其中A為水銀槽的截面積為水銀槽的截面積;V為氣壓表內(nèi)的水銀體積為氣壓表內(nèi)的水銀體積; 為鐵的熱膨脹系數(shù)為鐵的熱膨脹系數(shù).該訂正值應(yīng)從讀數(shù)中減去該訂正值應(yīng)從讀數(shù)中減去.2、定槽式氣壓表讀數(shù)的溫度訂正：、定槽式氣壓表讀

21、數(shù)的溫度訂正：0.00016341.33(3 )10.0001818tttVHHttA 對于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(yīng)考慮在必須將水銀槽的熱膨脹效應(yīng)考慮在內(nèi)內(nèi), ,而寫成下述形式：而寫成下述形式：511.0 10C(7.13)(7.13)三、氣壓表讀數(shù)的重力訂正三、氣壓表讀數(shù)的重力訂正氣壓表讀數(shù)經(jīng)儀器誤差、溫度訂正后記作：氣壓表讀數(shù)經(jīng)儀器誤差、溫度訂正后記作：00(0, ),45 ,0),Hghh還須將其訂正到標(biāo)準(zhǔn)條件下(緯度海平面即45(0,0)hHg,45045,0(0, 0)(0,)hhgHgHghg(7.14)(7.14) 為經(jīng)儀器誤差訂正后的氣壓讀數(shù)；

22、 為經(jīng)儀器誤差、溫度和重力訂正后的氣壓讀數(shù)；其中 為標(biāo)準(zhǔn)重力加速度； 為位于緯度，海拔高度h處的重力加速度。由 可見，重力訂正分緯度重力訂正和高度重力訂正。00,Hgh450,0hHg245,9.80665ogms,hg(7.14)(7.14)1 1、緯度重力訂正、緯度重力訂正在海平面上，由重力加速度與緯度的關(guān)系在海平面上，由重力加速度與緯度的關(guān)系,045,0(1 0.00264cos2 )gg45,00,0(0,)(1 0.00264cos2 )(0,)hHgHg則緯度訂正：則緯度訂正：45,00,0(0,)(0,)hHHgHg0,00.00264cos2(0,)Hg 由由 可知：可知：(7

23、.15)(7.15)由（由（ 7.14 ）式：）式：(7.16)(7.16)(7.16)(7.16)450,450,H當(dāng)時, H即訂正值為負(fù)值;當(dāng)時,即訂正值為正值.2 2、高度訂正、高度訂正在同一緯度上，重力加速度隨高度的變在同一緯度上，重力加速度隨高度的變化關(guān)系為：化關(guān)系為：245,245,01210.000000314()hgRhhgRhR對高山站：對高山站：45,45,05110.0000001964hghhgR45,0045,(0,)(1 0.000000196 )(0,)hhHgh Hg45,00,0(0,)(0,)hHHgHg045,0.000000196(0,)hhHg hR(

24、R=6370000m,地球半徑），h以m為單位。則高度訂正：則高度訂正：由上式可知：當(dāng)測站海拔高度由上式可知：當(dāng)測站海拔高度h0, H0, 訂正值為負(fù)訂正值為負(fù)值；反之，為正值。值；反之，為正值。(7.17)(7.17)(7.18)(7.18)(7.19)(7.19)(7.20)(7.20)世界氣象組織推薦的水銀氣壓表重力訂正公式：世界氣象組織推薦的水銀氣壓表重力訂正公式：1 1、緯度訂正、緯度訂正 在海平面，重力加速度隨緯度的變化：在海平面，重力加速度隨緯度的變化：2,0980.616(1 0.0026373cos20.0000059cos 2 )g 2.高度重力訂正： 陸地臺站： 水面站：

25、 ,0(1 0.00000030860.0000001118()hgghhh,0(1 0.00000030860.000000688()hgghDD(7.21)(7.21)(7.22)(7.22)(7.23)(7.23)式中式中h為測站的海拔高度；為測站的海拔高度；h為以測站為中心，半徑為為以測站為中心，半徑為150km范圍內(nèi)的平均海拔高度。范圍內(nèi)的平均海拔高度。式中式中D為測站正下方的水深；為測站正下方的水深；D為以測站為中心，半徑為以測站為中心，半徑150km范圍內(nèi)的平均水深。范圍內(nèi)的平均水深。,0(1 0.00000030860.0000001118()0.000000688(1)()h

26、gghhhDD海岸附近測站：海岸附近測站：式中式中為為150km范圍內(nèi)，陸地面積所占的比例。范圍內(nèi)，陸地面積所占的比例?？偵纤?，水銀氣壓表的讀數(shù)經(jīng)過了儀器誤差訂正、溫總上所述，水銀氣壓表的讀數(shù)經(jīng)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(shù)據(jù)度訂正、緯度重力和高度重力訂正后，獲得的氣壓數(shù)據(jù)稱作為本站氣壓（場面氣壓）。稱作為本站氣壓（場面氣壓）。(7.24)(7.24)四、海平面氣壓四、海平面氣壓0lg18400(1)273mhPhtP在繪制天氣圖時，僅僅知道場面氣壓是在繪制天氣圖時，僅僅知道場面氣壓是不能繪制等壓線的。高山上的場面氣壓不能繪制等壓線的。高山上的場面氣壓比平

27、原低。因此，必須將各點的場面氣比平原低。因此，必須將各點的場面氣壓都訂正到同一高度上壓都訂正到同一高度上海平面上。海平面上。如圖所示：如圖所示：設(shè)設(shè)A點為某站，其場面氣壓為點為某站，其場面氣壓為Ph，海拔高度為，海拔高度為h，將它的場面，將它的場面氣壓訂正到海平面上，就是把氣壓訂正到海平面上，就是把A點所在平面至海平面（圖中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所在平面）這段空氣柱的壓力加到Ph上。根據(jù)壓高公式可得：上。根據(jù)壓高公式可得：(7.25)(7.25)式中式中P0P0為海平面氣壓；為海平面氣壓；tmtm為為A A、B B兩點之間空氣柱的平均溫度。兩點之間空氣柱的平均

28、溫度。:18400(1)273mhmt令010mhPP30(101)/10mhhhcPPPP M(7.27)(7.27)M M可寫成：可寫成： 1011000mM (7.28)(7.28)(7.26)(7.26)計算步驟：計算步驟：000, 1212,;,0.5;1002002002002224003mmhhhhhmhhttCthhthtttthtttthtttt hhhm0hh,0mt、由=和P ,求M;2、由M,P 求海平面氣壓訂正值的計算:1、已知t 從h高度處下降至海平面,按 =0.5 C/100m增加, 推算出海平面處的氣溫t、本站氣溫t 以當(dāng)時氣溫t與12小時前的氣溫相加取平均得t

29、,0, 12022400hhhttth(7.30)(7.30)例例1 1：已知：已知Ph=730.05mmHgPh=730.05mmHg，to=7.4Cto=7.4C，th=- th=- 3.2 3.2，h=255mh=255m，求，求Po,CPo,C？解：解：0.012117.4 3.22.122250.012112.118400 1273101100028.2767mtCmM0.012110010730.05 10750.69()/1000 730.05 28.2767/1000 20.6434()mhhhPPmmHgC P PPMmmHg例例2 2：已知：已知Ph=735.0mmHgPh

30、=735.0mmHg，h=200m,th=10.0,h=200m,th=10.0, =0.6 /100,=0.6 /100,求求Po,CPo,C？解：解：000.6200 11.2()10010 11.210.6()222000.010510.618400 1273hhmttCtttCm0.01050010735 10752.99()752.99 735.00 17.99()mhhPPmmHgC P PmmHg 水銀氣壓表讀數(shù)訂正總結(jié)：水銀氣壓表讀數(shù)訂正總結(jié)： 從氣壓讀數(shù)訂正到海平面氣壓。1、經(jīng)儀器誤差訂正： 器差訂正后 原始讀數(shù) 器差訂正值2、經(jīng)儀器誤差、溫度訂正： tHHH00.00016

31、3411 0.00018180.0001631 0.000018411 0.00018181 0.0001818ttttttttHHtHttttHHHHHtt (7.31)(7.31)(7.30)(7.30)(7.32)(7.32)水銀氣壓表讀數(shù)訂正總結(jié)：水銀氣壓表讀數(shù)訂正總結(jié)：3 3、經(jīng)溫度、緯度、高度重力訂正（本站氣壓）：、經(jīng)溫度、緯度、高度重力訂正（本站氣壓）：4 4、海平面氣壓：、海平面氣壓：,045 ,01 0.00001841 0.00018181 0.0000184980.6161 0.0026373cos21 0.00000030861 0.0001818980.665hhht

32、ntggtHHHgt gtHht0,0, 12,0, 12101287.66918400 12732400mhmhhhhmPHhmtttttht(7.33)(7.33)(7.36)(7.36)(7.35)(7.35)(7.34)(7.34)7.4 氣壓表的安裝和觀測方法氣壓表的安裝和觀測方法一、氣壓表的安裝：一、氣壓表的安裝：氣壓表應(yīng)該安裝在氣壓室內(nèi)，嚴(yán)格垂直懸掛在墻氣壓表應(yīng)該安裝在氣壓室內(nèi)，嚴(yán)格垂直懸掛在墻上；上；對氣壓室的要求：對氣壓室的要求：氣壓室內(nèi)溫度均勻少變，無冷熱源；氣壓室內(nèi)溫度均勻少變，無冷熱源；避免陽光直射；避免陽光直射；減少氣流流動。減少氣流流動。二、氣壓表的讀數(shù)步驟：二、氣

33、壓表的讀數(shù)步驟：1、測定附屬表溫（準(zhǔn)確到、測定附屬表溫（準(zhǔn)確到0.1C）；）；2、調(diào)整槽內(nèi)水銀面與象牙針相切（動槽）；、調(diào)整槽內(nèi)水銀面與象牙針相切（動槽）；3、調(diào)整游標(biāo)尺恰好與水銀柱頂相切；、調(diào)整游標(biāo)尺恰好與水銀柱頂相切；4、讀取、記錄氣壓值（準(zhǔn)確到、讀取、記錄氣壓值（準(zhǔn)確到0.1mmHg或或0.1hpa)5、降下水銀面使其與象牙針脫離。、降下水銀面使其與象牙針脫離。7.5 7.5 空盒氣壓表空盒氣壓表 2003/11/7 2003/11/7 1、結(jié)構(gòu)：、結(jié)構(gòu)： 空盒氣壓表的感應(yīng)元件是由一組具有彈性空盒氣壓表的感應(yīng)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。的、抽成真空的（或

34、殘留少量空氣）空盒組成。 將空盒底部固定，頂部可自由移動，用以將空盒底部固定，頂部可自由移動，用以操作指示讀數(shù)的機(jī)械系統(tǒng)。操作指示讀數(shù)的機(jī)械系統(tǒng)。 包括：感應(yīng)部分、傳動放大部分、顯示部包括：感應(yīng)部分、傳動放大部分、顯示部分。分。2、讀數(shù)：、讀數(shù)：讀表的附溫，準(zhǔn)確到讀表的附溫，準(zhǔn)確到0.1 C;輕敲盒面，克服機(jī)械摩擦；輕敲盒面，克服機(jī)械摩擦；待指針平穩(wěn)后，視線垂直表面讀數(shù)，精確到待指針平穩(wěn)后，視線垂直表面讀數(shù)，精確到0.1mmHg或或 0.1hpa)復(fù)讀一次。復(fù)讀一次。一、空盒氣壓表一、空盒氣壓表3 3、讀數(shù)訂正、讀數(shù)訂正 （1 1）刻度訂正）刻度訂正 是訂正儀器制造不夠精密造成的誤差，是訂正儀

35、器制造不夠精密造成的誤差，如指針軸與刻度盤中心不相重合或刻度不均勻如指針軸與刻度盤中心不相重合或刻度不均勻等造成的誤差。等造成的誤差。 刻度訂正值可從儀器的檢定證上查出。刻度訂正值可從儀器的檢定證上查出。 （2 2）溫度訂正）溫度訂正 是訂正由于溫度的變化，引起的空盒彈性是訂正由于溫度的變化，引起的空盒彈性改變造成的誤差。例如，當(dāng)氣壓不變時，氣溫改變造成的誤差。例如，當(dāng)氣壓不變時，氣溫升高，空盒彈性減弱導(dǎo)致氣壓示度偏高；反之，升高，空盒彈性減弱導(dǎo)致氣壓示度偏高；反之，當(dāng)氣溫降低時，氣壓示度偏低。溫度訂正值可當(dāng)氣溫降低時，氣壓示度偏低。溫度訂正值可由下式計算：由下式計算：式中式中為溫度系數(shù)，可從

36、檢定證上查得；為溫度系數(shù)，可從檢定證上查得；t t為附為附溫。溫。pt (7.37)(7.37)（3）補(bǔ)充訂正）補(bǔ)充訂正訂正由于空盒的殘余形變所引起的誤差。補(bǔ)充訂正值可從訂正由于空盒的殘余形變所引起的誤差。補(bǔ)充訂正值可從檢定證上查得。檢定證上查得。例：用空盒氣壓表（例：用空盒氣壓表（19287號）讀得附溫號）讀得附溫20.8 C,氣壓氣壓955.6hpa，求，求 本站氣壓？本站氣壓？解：解：1、刻度訂正：從檢定證上查得：、刻度訂正：從檢定證上查得：-0.3hpa; 2、溫度訂正：、溫度訂正： 3、補(bǔ)充訂正：從檢定證上查得：、補(bǔ)充訂正：從檢定證上查得：1.3hpa; 綜合訂正值：（綜合訂正值：（

37、-0.13)+(-1.5)+(1.3)=-0.5hpa 本站氣壓：本站氣壓：P=955.6-0.5=955.1(hpa)10.0720.81.5pthpa CChpa 二、空盒氣壓計二、空盒氣壓計1、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)空盒氣壓計是利用空盒感應(yīng)元件制成的連續(xù)記錄氣壓的儀器。空盒氣壓計是利用空盒感應(yīng)元件制成的連續(xù)記錄氣壓的儀器。其結(jié)構(gòu)包括：感應(yīng)部分；傳動放大部分；自記部分其結(jié)構(gòu)包括：感應(yīng)部分；傳動放大部分；自記部分 外形結(jié)構(gòu)外形結(jié)構(gòu)三、空盒彈性后效三、空盒彈性后效 空盒測壓元件的測壓精度低于水銀氣壓表。它具空盒測壓元件的測壓精度低于水銀氣壓表。它具有彈性元件的缺點有彈性元件的缺點彈性后效。有兩個主要特點：

38、彈性后效。有兩個主要特點： 1 1、當(dāng)氣壓變化停止后，空盒形變還繼續(xù)一段時、當(dāng)氣壓變化停止后，空盒形變還繼續(xù)一段時間；間； 2 2、升降壓曲線不重合（滯差環(huán)）。、升降壓曲線不重合（滯差環(huán)）。四、空盒彈性溫度效應(yīng)四、空盒彈性溫度效應(yīng)1、雙金屬片補(bǔ)償法、雙金屬片補(bǔ)償法 雙金屬片補(bǔ)償器安裝在空盒的底部雙金屬片補(bǔ)償器安裝在空盒的底部.設(shè)溫度升高影響設(shè)溫度升高影響厚度減小厚度減小,使自由端下降了使自由端下降了; 但雙金屬片的變形作用使但雙金屬片的變形作用使空盒基底提高了空盒基底提高了dS, 空盒的溫度效應(yīng)位移空盒的溫度效應(yīng)位移，剛好由雙，剛好由雙金屬片的位移金屬片的位移S相抵消相抵消,ds 空盒的楊氏模

39、量具有負(fù)溫系數(shù)。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，因此，需要采取措施加以補(bǔ)償。補(bǔ)償?shù)霓k法有兩種：此時空盒的溫度誤差正好得到補(bǔ)償此時空盒的溫度誤差正好得到補(bǔ)償.上式中的上式中的K, 和和ds的數(shù)值是固定的的數(shù)值是固定的,顯然只在氣壓為顯然只在氣壓為p0時才時才能有完全的補(bǔ)償作用能有完全的補(bǔ)償作用,其它數(shù)值下的大氣壓力只能其它數(shù)值下的大氣壓力只能部分地得到補(bǔ)償部分地得到補(bǔ)償. P0則稱為補(bǔ)償點則稱為補(bǔ)償點. 假設(shè)大氣壓力為p0,與它相平衡的彈性應(yīng)力為f0, f0 = p0空盒彈性溫度系數(shù)為,因此溫度升高1C彈性應(yīng)力的減小為 p0(hpa/C),它所引起空盒自由端的位移為 d=K p0K為儀器的靈敏度(mm/h p0).選擇合適的雙金屬片,使空盒基底的位移ds=d,因此 ds= K p0(7.38)(7.38)2 2、殘余氣體補(bǔ)償法、殘余氣體補(bǔ)償法 空盒內(nèi)留有一定壓力的氣體，在氣壓為P時，空盒所受壓力為P-，空盒的彈性應(yīng)力為F，壓力平衡時，F(xiàn)=P-。 升溫1C時，彈性力減弱了F=(P-)；而盒內(nèi)殘余氣體的壓力升高了；當(dāng)=（P-）或 時，空盒的溫度效應(yīng)就可得到補(bǔ)償。P點是完全補(bǔ) 償點。是空盒的彈性溫度系數(shù)（1/ C ）；為