地面气象观测规范(4)

29第7章气压7.1概述气压是作用在单位面积上的大气压力，即等于单位面积上向上延伸到大气上界的垂直空气柱的重量。气压以百帕（hPa）为单位，取1位小数。人工观测时，定时观测要计算本站气压，编发天气报告的时次还须计算海平面气压。测定气压主要用动槽式和定槽式水银气压表。配有气压计的，应作气压连续记录，并挑选气压的日极值（最高、最低）。自动观测时，测定气压的仪器用电测气压传感器，自动测定本站气压、挑选本站气压的日极值(最高、最低)、计算海平面气压。7.2水银气压表气象站常用的仪器有动槽式水银气压表和定槽式水银气压表两种。它是利用作用在水银面上的大气压力，与以之相通、顶端封闭且抽成真空的玻璃管中的水银柱对水银面产生的压力相平衡的原理而制成的。7.2.1动槽式水银气压表动槽式（又名福丁式）水银气压表由内管、外套管与水银槽三部分组成（见图7.1），在水银槽的上部有一象牙针，针尖位置即为刻度标尺的零点。每次观测必须按要求将槽内水银面调至象牙针尖的位置上。图7.1动槽式水银气压表⑴安装气压表应安装在温度少变、光线充足、既通风又无太大空气流动的气压室内。气压表应30牢固、垂直地悬挂在墙壁、水泥柱或坚固的木柱上，切勿安装在热源(暖气管、火炉)和门窗、空调器旁边，以及阳光直接照射的地方。气压室内不得堆放杂物。安装前，应将挂板牢固地固定在准备悬挂气压表的地方。再小心地从木盒(皮套)中取出气压表，槽部向上，稍稍拧紧槽底调整螺旋约1～2圈，慢慢地将气压表倒转过来，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，再把表顶悬环套入挂钩中，使气压表自然下垂后，慢慢旋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。最后旋转槽底调整螺旋，使槽内水银面下降到象牙针尖稍下的位置为止。安装后要稳定4个小时，方能观测使用。⑵移运移运气压表的步骤与安装相反。先旋动槽底调整螺旋，使内管中水银柱恰达外套管窗孔的顶部为止，切勿旋转过度。然后松开固定环的螺丝，将表从挂钩上取下，两手分持表身的上部和下部，徐徐倾斜45°左右，就可以听到水银与管顶的轻击声音(如声音清脆，则表明内管真空良好；若声音混浊，则表明内管真空不良)，继续缓慢地倒转气压表，使之完全倒立，槽部在上。将气压表装入特制的木盒(皮套)内，旋松调整螺旋1～2圈（使水银有膨胀的余地）。在运输过程中，始终要按木盒(皮套)箭头所示的方向，使气压表槽部在上进行移运，并防止震动。⑶观测和记录①观测附属温度表(简称“附温表”)，读数精确到0.1℃。当温度低于附温表最低刻度时，应在紧贴气压表外套管壁旁，另挂一支有更低刻度的温度表作为附温表，进行读数。②调整水银槽内水银面，使之与象牙针尖恰恰相接。调整时，旋动槽底调整螺旋，使槽内水银面自下而上地升高，动作要轻而慢，直到象牙针尖与水银面恰好相接(水银面上既无小涡，也无空隙)为止。如果出现了小涡，则须重新进行调整，直至达到要求为止。③调整游尺与读数。先使游尺稍高于水银柱顶，并使视线与游尺环的前后下缘在同一水平线上，再慢慢下降游尺，直到游尺环的前后下缘与水银柱凸面顶点刚刚相切。此时，通过游尺下缘零线所对标尺的刻度即可读出整数。再从游尺刻度线上找出一根与标尺上某一刻度相吻合的刻度线，则游尺上这根刻度线的数字就是小数读数。④读数复验后，降下水银面。旋转槽底调整螺旋，使水银面离开象牙针尖约2～3mm。观测时如光线不足，可用手电筒或加遮光罩的电灯(15～40W)照明。采光时，灯光要从气压表侧后方照亮气压表挂板上的白磁板，而不能直接照在水银柱顶或象牙针上，以免影响调整的正确性。⑷维护①应经常保持气压表的清洁。②动槽式水银气压表槽内水银面产生氧化物时，应及时清除。对有过滤板装置的气压表，可以慢慢旋松槽底调整螺旋，使水银面缓缓下降到“过滤板”之下(动作要轻缓，使水银面刚好流入板下为止，切忌再向下降，以免内管逸入空气)，然后再逐渐旋紧槽底调整螺旋，使水银面升高至象牙针附近。用此方法重复几次，直到水银面洁净为止。无“过滤板”装置的气压表，若水银面严重氧化时，应报请上级业务主管部门处理。③气压表必须垂直悬挂，应定期用铅垂线在相互成直角的两个位置上检查校正。④气压表水银柱凸面突然变平并不再恢复，或其示值显著不正常时，应报请上级业务主管部门处理。7.2.2定槽式水银气压表定槽式(又名寇乌式)水银气压表的构造与动槽式水银气压表大体相同，也分为内管、外套管、水银槽三个部分(见图7.2)。所不同的是刻度尺零点位置不固定，槽部无水银面调整装置。因此采用补偿标尺刻度的办法，以解决零点位置的变动。31图7.2定槽式水银气压表⑴安装安装要求同动槽式水银气压表。安装步骤也基本相同。不同点是当气压表倒转挂好后，要拧松水银槽部上的气孔螺丝，表身应处在自然垂直状态，槽部不必固定。⑵移运先将气孔螺丝拧紧，从挂钩上取下气压表，将气压表绕自身轴线缓缓旋转，同时徐徐倒转使槽部在上，装入木盒(皮套)内。运输过程中的要求同动槽式水银气压表。⑶观测和记录①观测附温表。②用手指轻击表身（轻击部位以刻度标尺下部附温表上部之间为宜）。③调整游尺与读数记录。⑷维护定槽式水银气压表的水银是定量的，所以要特别防止漏失水银。其余同动槽式水银气压表维护中①、③、④条。7.2.3计算本站气压使用水银气压表的台站，按下面公式计算本站气压：(7.1)式中Ph为本站气压（hPa）；P为水银气压表读数（hPa）；C为器差订正值（hPa）；gφ,h为测站重力加速度；gn为标准状态下的标准重力加速度，其值为9.80665ms-2；μ为水银膨胀系数，其值为0.0001818/℃；λ为铜尺膨胀系数，其值为0.0000184/℃；t为经器差订正后的ttggCPPnhh11)(,32水银气压表附温表读数（℃）。上式中:)(000001118.0000003086.00,,hhhggh这里，gφ,0为纬度Φ处的平均海平面重力加速度（m/s2）；h为拔海高度（m）；h′为以站点为圆形，在半径为150km范围内的平均拔海高度（m）。而])2(cos0000058.020026442.01[80620.920,COSg在周围地形较平坦的台站，设h=h′；在周围地形差异大的台站，应采用重力加速度实测值。人工查算本站气压的台站，为了日常工作方便，可制作专用的气压订正简表，此表须经上级业务主管部门审核批准后方可使用。7.3气压计气压计是自动、连续记录气压变化的仪器。它由感应部分（金属弹性膜盒组）、传递放大部分（两组杠杆）和自记部分（自记钟、笔、纸）组成（见图7.3）。由于准确度所限，其记录必须与水银气压表测得的本站气压值比较，进行差值订正，方可使用。7.3.1安装气压计应稳固地安放在水银气压表附近的台架上，仪器底座要求水平，距地高度以便于观测为宜。7.3.2观测和记录02、08、14、20时4次（一般站08、14、20时3次）定时观测时，在水银气压表观测完后，便读气压计，将读数记入观测簿相应栏中，并作时间记号。作时间记号的方法是：轻轻地按动一下仪器右壁外侧的记时按钮，使自记笔尖在自记纸上划一短垂线(无记时按钮的仪器须掀开仪器盒盖，轻抬自记笔杆使其作一记号)。图7.3气压计7.3.3更换自记纸日转仪器每天换纸，周转仪器每周换纸一次。换纸步骤如下：⑴作记录终止的记号(方法同定时观测做时间记号)。⑵掀开盒盖，拨开笔挡，取下自记钟筒(也可不取下)，在自记迹线终端上角记下记录终止时间。33⑶松开压纸条，取下自记纸，上好钟机发条(视自记钟的具体情况每周二次或五天一次，切忌上得过紧)，换上填写好站名、日期的新纸。上纸时，要求自记纸卷紧在钟筒上，两端的刻度线要对齐，底边紧靠钟筒突出的下缘，并注意勿使压纸条挡住有效记录的起止时间线。⑷在自记迹线开始记录一端的上角，写上记录开始时间，按反时针方向旋转自记钟筒(以消除大小齿轮间的空隙)，使笔尖对准记录开始的时间，拨回笔挡并作一时间记号。⑸盖好仪器的盒盖。7.3.4自记记录的订正⑴在换下的自记纸上，将定时观测的实测值和自记读数分别填在相应的时间线上。气压(温度、相对湿度相同)自记记录以时间记号作为正点。⑵日最高、最低值的挑选和订正①从自记迹线中找出一日(20～20时)中最高(最低)处，标一箭头，读出自记数值并进行订正。订正方法：根据自记迹线最高(最低)点两边相邻的定时观测记录所计算的仪器差，用内插法求出各正点的器差值，然后取该最高(最低)点靠近的那个正点的器差值进行订正(如恰在两正点中间，则用后一正点的器差值)，即得该日最高(最低)值。在基准站，极值应采用邻近正点（24次定时）的实测值进行器差订正，当极值出现在两正点中间时，采用后一正点的器差订正值。②按上述订正后的最高(最低)值如果比同日定时观测实测值还低（高）时，则直接挑选该次定时实测值作为最高(最低)值。③仪器因摩擦等原因，自记迹线在作时间记号后，笔尖未能回到原来位置，当记号前后两处读数≥0.3hPa（温度≥0.3°C，相对湿度≥3%）时，称为跳跃式变化。在订正极值时，该时器差应按跳跃前后的读数分别计算。7.3.5维护⑴经常保持仪器清洁。感应部分有灰尘时，应用干洁毛笔清扫。⑵当发现记录迹线出现“间断”或“阶梯”现象时，应及时检查自记笔尖对自记纸的压力是否适当。检查方法：把仪器向自记笔杆的一面倾斜到30°～40°，如笔尖稍稍离开钟筒，则说明笔尖对纸的压力是适宜的；如笔尖不离开钟筒，则说明笔尖对纸的压力过大；若稍有倾斜，笔尖即离开钟筒，则说明笔尖压力过小。此时，应调节笔杆根部的螺丝或改变笔杆架子的倾斜度进行调整，直到适合为止。如经上述调整仍不能纠正时，则应清洗、调整各个轴承和连接部分。⑶注意自记值同实测值的比较，系统误差超过1.5hPa时，应调整仪器笔位。如果自记纸上标定的坐标示值不恰当，应按本站出现的气压范围适当修改坐标示值。⑷笔尖须及时添加墨水，但不要过满，以免墨水溢出。如果笔尖出水不顺畅或划线粗涩，应用光滑坚韧的薄纸疏通笔缝；疏通无效，应更换笔尖。新笔尖应先用酒精擦试除油，再上墨水。更换笔尖时应注意自记笔杆(包括笔尖)的长度必须与原来的等长。⑸周转型自记钟一周快慢超过半小时，日转型自记钟一天快慢超过10分钟，应调整自记钟的快慢针。自记钟使用到一定期限(一年左右)，应清洗加油。7.3.6自记纸的整理保存⑴每月应将气压自记纸(其它仪器的自记纸同)，按日序排列，装订成册(一律装订在左端)，外加封面。⑵在封面上写明气象站名称、地点、记录项目和记录起止的年、月、日、时。⑶每年按月序排列，用纸包扎并注明气象站名称、地点、记录项目及起止年、月、日。⑷妥为保管，勿使潮湿、虫蛀、污损。7.4电测气压传感器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，再经过电子测量电路对电信34号进行测量和处理而获得气压值。常用的电测气压传感器有振筒式气压传感器和膜盒式电容气压传感器。7.4.1振筒式气压传感器⑴结构原理该传感器由两个一端密封的同轴圆筒组成。内筒为振动筒，其弹性模数的温度系数很小(α≤±1×10-5℃-1)。外筒为保护筒。两个筒的一端固定在公共基座上，另一端为自由端。线圈架安装在基座上，位于筒的中央，如图7.4。图7.4振筒式气压传感器结构图线圈架上相互垂直地装有两个线圈，其中激振线圈用于激励内筒振动，拾振线圈用来检测内筒的振动频率。两筒之间的空间被抽成真空，作为绝对压力标准。内筒与被测气体相通，于是筒壁为作用在筒内表面的压力所张紧，这一张力使筒的固有频率随压力的增加而增加，测出其频率即可知压力。⑵安装和维护振筒式气压传感器及其组件安装在采集器内。其感应部位与台站水银气压表的感应部位高度一致，如果无法调整到一致，则要重新测定拔海高度。安装或更换传感器时应在切断电源的条件下进行。气压传感器应避免阳光的直接照射和风的直接吹拂。应定期检查通气孔，及时更换干燥剂。7.4.2膜盒式电容气压传感器⑴结构原理膜盒式电容气压传感器的感应元件为真空膜盒。当大气压力的产生变化时，使真空膜盒（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。通过