现代大气探测学-第6讲-气压的测量-夏俊荣(南京信息工程大学 大气探测学)讲解

§ 4.2水银气压表
4.2.6水银气压表的本站气压订正 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。 我们通 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 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 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仪器差、温度差、重 力差三步订正才是本站气压
空盒气压 表和气压 计
膜盒式电容 气压传感器 压阻式气压 传感器
液体气压 表
沸点气压表
振动筒式 压力传感器
§ 4.2水银气压表
4.2.1水银的特点
（1）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 （13.596g／cm3），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Hale Waihona Puke Baidu观 测 （2）当温度不超过60℃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 表的示度，在观测的精确度范围内不会有影响
动槽式水银气压表主要分为
三部分：
内管；外套管；槽部
主要特点是有 测定水银柱高度的 固定“零点”，故 而每次测定都需调 整水银面的高低， 使其符合固定零点 的位置
§ 4.2水银气压表
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测量范围 一般为810-1070hPa(600-800 mmHg)，并能在空气温度为15+45℃的条件下正常工作，其测量 误差不超过 0.4hPa或0.3mmHg
国际上统一规定，密度以温度0℃为标准，重力加 速度以纬度45°的海平面为标准
§ 4.2水银气压表
4.2.3水银气压表的类型
1、动槽式水银气压表 （福丁式 Fortin） 2、定槽式水银气压表 （寇乌式 Kew）
§ 4.2水银气压表
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主要特点 是有测定水银柱高度的固定“零 点”，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。 才能读取水银柱高度
§ 4.1概述
气压在垂直方向上随着高度的增高而降低， 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 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 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
§ 4.1概述
§ 4.2水银气压表
1、仪器差订正 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 下列几个原因造成： • ⑴ 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， 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 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。 随气压和温度的升高，这种影响随之增大
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
§ 4.2水银气压表
4.2.2水银气压表测量原理 水银气压表是一根一端 封闭并充满水银的玻璃管， 将开口一端插入水银槽中， 管内水银受重力作用而下降， 当作用在水银槽面上的大气 压力与管内水银柱重量产生 的压强相平衡时，水银柱就 稳定在某一高度上，这个高 度就可用来表示气压
x
a
a x 1 A a a
A y
a 1 x 1 1 0.98 A a a 50
定槽式水银气压表表身刻度要比动槽式短一些，在 我国1mmHg的实际长度只有0.98mm
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0.5hPa
气象应用
§ 4.1概述
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 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 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(hPa) 常用单位的换算 1hPa=100Pa 1hPa=0.750069mmHg≈3/4mmHg
§ 4.2水银气压表
4.2.1水银的特点
（3）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 （4）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 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
§ 4.2水银气压表
4.2.1水银的特点
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 来灌制是最好的
P
mg
h
§ 4.2水银气压表
4.2.2水银气压表测量原理
设玻璃管的截面积为Ｓ，水银柱高度为ｈ，水银密 度为ρ，ｇ为重力加速度，则管内水银柱的重量为：
W Sgh
在Ｓ截面上产生的压强为： 水银槽面受到的大气压强为Ｐ，则两者平衡时：
W Sgh gh S S
P gh 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
§ 4.2水银气压表
4.2.5 定槽式水银气压表的构造原理
定槽式水银气压表主要分为
三部分： 内管；套管；槽部 主要特点是没有固 定零点，而采用了 补偿标尺的方法
§ 4.2水银气压表
4.2.5定槽式水银气压表的构造原理
§ 4.2水银气压表
4.2.5定槽式水银气压表的构造原理
所谓补偿标尺： 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 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 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， 这样的标尺就称为补偿标尺
设a为内管横截面积，Ａ为水银槽的内横截面积，aˊ 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1mmHg，水银柱上升ｘmm，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ｙmm，因此,实际 气压上升为（ｘ＋ｙ）=1mm。利用内管和槽部横截面积 的比例关系，可计算如下 x .a y ( A a)
现代大气探测学
南京信息工程大学
夏俊荣
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
气压的观测
知识结构
1
3 5 7 概述 空盒气压表 沸点气压表
2
4 6 8
水银气压表 气压传感器 海平面气压订正
气压表的基准