室内气象测定实验讲义一、实验目的空气调节的任务在于，采用人工的方法，创造并保持一种能满足人的健康舒适要求以及满足生产过程和科学实验要求的空气环境。这种空气环境是指室内空气温度、空气相对湿度、空气流动速度、人体周围围护结构内表面及其它物体的表面温度和空气的清洁度等。通常把影响人的冷热感觉和舒适感的前面四个因素称谓气象条件，而空气的气象条件是可以用各种仪表加以测量的。本实验的目的，就是要学会掌握这些仪表的基本特性和空气参数的测定方法。以便对某一气象条件作出正确的评价。同时，还要学会用动槽水银气压表来测量大气压力的方法。二、实验内容与方法 （一）、空气温度的测定用于测量室内外空气温度的仪表种类很多。例如：玻璃液体温度计、双金属温度计、热电偶温度计和电阻温度计等。本实验主要采用玻璃液体温度计即水银温度计和酒精温度计进行测量。这种温度计按其结构主要有棒状温度计和内标式温度计两类。普通水银温度计的分度值有1、0.5、0.2等几种，标准水银温度计的分度值有0.1、 0.01等。室内空气温度通常在离地面1.5m高度上房间的中间位置处进行测定，并将温度读数记录下来。使用玻璃液体温度计测量温度时，应注意下列各点：1、读数时手持温度计的上端，使眼睛、刻度线和液面力求处在同一水平面上，若眼睛偏高，读取数值将偏高；眼睛偏低，读数将偏低。2、人体稍许离开温度计，不得用手去接触温度计的温包，不要对着它呼吸。3、温度计放在测定地点，需待液注稳定后（一般需35分钟）方能进行读数。读数时要尽量快。先读小数，后读整数，以防人体靠近时温度上升产生读数误差。4、温度计不应放在受强烈辐射的地点进行测量。双金属温度计利用双金属片随温度变化而发生弯曲的特性，借助杠杆传动系统，使笔尖沿钟筒上的记录纸面移动，自动记录下一天（日记型）或一周（周记型）时间内空气温度的变化曲线。 有关用热电偶温度计和电阻温度计测量空气温度的方法，详见“热工仪表与自控”课程的实验。（二）、气相对湿度的测定测量空气相对湿度的方法有多种。方法不同，测量仪表也不一样，常见的测量仪表有：普通干湿球温度计，通风干湿球温度计、毛发湿度计等。1、普通干湿球温度计：它是由两支完全相同玻璃液体温度计组成，一支温包上什么也没有叫干球温度计，另一支温包上包有潮湿的纱布，纱布的下端浸在盛蒸馏水的小瓶里叫湿球温度计，如图所示。如果被测空气越干燥（相对湿度越小），湿球表面蒸发的水分就多，湿球温度下降得也多，干湿球温度差就越大；反之，如果被测空气越潮湿（相对湿度越大），湿球表面蒸发的水分就少，湿球温度的读数就稍高，干湿球温度差就越小，若是饱和空气，干湿球温度差就等于零。因此干湿球温度计读数的差值的大小是由空气的相对湿度所决定的。空气的相对湿度可按下式求得：= （Pq /Pqb）100%= Ppb-A(t-t2)B /Pqb100%式中Pq被测空气中水蒸气分压力，N/m2 Ppb被测空气干球温度下的饱和水蒸气分压力，N/m2Pqb被测空气湿球温度下的饱和水蒸气分压力，N/m2A干湿球温度计的系数，与温度计构造和湿球周围空气流速有关。即A=0.00001(65+6.75/V)若V=2.32.5m/s时，则A=0.000658。V空气流过湿球表面的流速，m/s。由上式可知，空气的相对湿度是干球温度、湿球温度、空气流速和大气压力的函数，即=f (t,t2,V,B)实验证明，湿球周围的空气流速V2.5m/s时， 湿球温度读数趋于稳定，相对湿度的测量就较为准确。根据普通干湿还需湿度计测得的干球温度和湿球温度读数，利用面板上的数字表或者专用的相对湿度计算表（该表是针对一定的空气流速。例如v0.2m/s或 V0.5m/s编制的），查出相对湿度值。这种仪器结构简单，价格便宜，使用方便，但测量精度较差。2、通风干湿球温度计(又称阿斯曼温度计)为了精确测量空气的相对湿度，通常采用这种仪表。通风干湿球温度计是由干湿球温度计和小风扇组成的。根据驱动小风扇的动力不同可分为手动和电动两种类型。它的特点是，将两支完全相同的1/10刻度的水银温度计装在镀铬的金属框内。其水银温包则装在双层套管内。在仪器的上部装有一个用发条转动（或小电机驱动）的小风扇。上紧发条（或接通电源）风扇转动，空气从双层套管吸入，使干、湿球温包表面形成小于2.5m/s的空气流速，然后吸入的空气经中间的金属总管由小风扇排出。由于水银温包处在双层套管内，基本上不受周围辐射热的影响，从而保证了测量精度。使用该仪器应注意下列各点：在夏季测量前15分钟，冬季测量前至少30分钟，将仪器悬挂 在测量地点，其目的是使仪器本身温度与测量地点温度相同。避免产生测量误差，在夏季观测前4分钟，冬季观测前15分钟润湿湿球温包上的纱布。润湿是用随仪器带来的橡皮球和移液管进行的，将湿球温包插入移液管23厘米。挤压灌满蒸馏水的橡皮球，待夜面上升到纱布即可。注意要将水溅到金属管内壁上，否则将带来测量误差。用钥匙上紧发条（或接通电源），启动小风扇后约35分钟就可读温度计的示值。在室外测量时，若风速超过3m/s，必须将风档套在风扇外壳的迎风面上，以免影响仪器内部的吸入风速。3、毛发湿度计它是利用脱脂人发在周围空气湿度发生变化时，其本身长度伸长或缩短的特性来测量空气相对湿度的。毛发湿度计的型式很多，有单根毛发的，也有毛发束的。当毛发因空气中相对湿度的变化而伸长或缩短时，杠杆受到牵动，带动指针沿着弧形刻度尺移动，即能指示空气相对湿度的数值。毛发湿度计的性能不稳定，使用时需经常校正。同时惰性也比较大，因此不宜用于测定相对湿度变动较大的场合。使用毛发湿度计时，应注意不能用手指触摸毛发，以免折断。毛发脏污后，可用毛笔蘸蒸馏水洗刷。移动或搬运仪器时，应将毛发的杠杆松开，避免毛发震断。此外，还有日记式毛发湿度计，这种湿度计的构造比较复杂，它的湿度感应元件为脱脂毛发束，通过钟筒机构能够自动记录一天空气相对湿度的变化，若将自记温度计和自记毛发湿度计组合在一起，便是自记温度计和湿度计。（三）、空气流速的测定在空气调节房间内，空气的流动速度较小，其方向又不易确定。因此不宜用叶轮或转杯风速仪来测定，通常用热球式电风速仪来测量。QDF-6型热球式数字风速仪是一种便携式、数字显示直接物理量的仪器。本仪器结构紧凑、体积小、性能稳定、操作维护方便。可以广泛用于采暖、通风、气象、空气调节等一切需要测定室内外或者模型气流速度的场合，是一种测量低风速度的基本仪器。1、 工作原理：热球式风速传感器是一种旁热式换能原理的传感器，包括加热和感温两部分。热球-敏感元件的加热丝，通过恒定的电流加热，由于热球体积甚小，热容量很小，热球内部温度迅速上升，并与周围气体介质迅速形成平衡，热偶感受球内温度，输出热电势，很明显输出电势势温度的单值函数。静态（即风速为零）时，热球内部温度最高，热偶的热接点（位于热球内部）与冷接点（位于热偶丝电极柱上）的温度差最大，此时热电偶的输出电势最大。当有气流流动时，气流带走热量，使热球温度下降，于是，热偶的输出电势变小；热球温度下降是和气流流动带走的热量成一定的函数关系。这样，就实现了非电量（气流流速）到电量（输出电压信号）的转换。热球式风速传感器的输出特性是非线性的，它的输出电压信号（mv）与气体流速（m/s）之间的关系，可用函数Y=AX-b表示，传感器的输出信号经放大器放大后，经A/D变换、非线性处理，输出到数字显示部分，数字表头直接显示出所测定的风速值，计量单位为“米/秒”。2、 使用方法：仪器通电前，先将风速传感器的电缆插头插在四孔插座内，然后将测杆垂直向上放置，压紧螺塞，使探头封闭在测杆内。开启面板上的电源开关，预热3分钟，数字表指示应为00.001个字。测量：轻轻拉动测杆顶端的螺塞，使探头露出并置于被测气流中；此时要注意，探头有机玻璃上的红点一方一定要对准风向，这时数字表头上的显示值即为被测风速值。（米/秒）测量完毕后，关闭电源，同时将探头密封在测杆内，以免损坏敏感元件-热球，然后再取下测杆。保持：当需要观测某时刻的风速稳定值时，请按下“保持”按钮；放开按钮后仪器即可恢复原测试状态。3、使用热球式电风速仪时，应注意以下几点：在风速测定中，无论测杆如何放置（垂直向上、倒置或水平放置），探头上的小红点一边必须面对风向。仪器使用过程中，如果被测风速比较稳定，但表头上显示的风速值变化较大，则应关机检查风速传感器。检查风速传感器的方法是：关闭电源开关，从面板上卸下传感器电缆插头，用万用表合适的档位测量插头上四点之间的电阻值。具体见图：1、2之间为热电偶；电阻约5欧姆，3、4之间为加热丝；电阻约50欧姆。1、 2和3、4之间的绝缘电阻应大于2兆欧。如果测试的结果与以上数据不符，说明传感器已经损坏应停止使用，找厂家修理。仪器内部电路板的电器元件和可动器件，不得随意更换和调整，以免损坏或造成测量误差加大。如热球上有灰尘，可将探头放在无水乙醇中轻轻摆动去掉粉尘，充分干燥后再使用；清洗过程中切不可使用毛刷或其他硬物，以免损坏热球或改变热球位置，影响测量准确度。在充电时，充电器上的红色灯亮说明充电正常，否则应检查插头接线和插座接触是否良好。在测量风速时，配套使用的仪器主机与传感器的“标号”必须相同；绝对不能混淆，否则，将不能保证测量精度和引起仪器不能自动“回零”的故障。（四）、大气压力的测定大气压力也是空气的基本参数之一，大气压力不同时，空气的状态参数也要发生变化，大气压力通常是用空盒气压表测量。1、 用途：DYM3型空盒气压表用于气象台站及其它有关部门用来测量大气压力。2、 工作原理：DYM3型空盒气压表是由随大气压力变化而产生轴向位移，通过曲柄连杆机构和齿轮传动机构带动装于指针轴上的指针在刻度盘上作圆周运动，指针在刻度盘上所指示的值即为当时大气压力值。（五）、多参数通气表TSI8386AMGB 用途：可以测量风速、压力、干湿球温度、露点温度等基本气体参数。三、实验结果的记录与整理把各实验结果进行整理和计算，并对气象条件作出评价。在讨论空气的温度，相对湿度和空气流动速度时，建议以水银温度计，通风式干湿球湿度计和热球式电风速仪的实测结果为准。