现代大气探测学第五讲湿度的测量文稿演示

（4）毛发湿度表和湿度计
（1）测湿原理
1、干湿球温度表— （1）测湿原理
将干球温度表和湿球温度表置于相同的环 境中。湿球周围空气未达到饱和时，表面的水 分蒸发，不断地消耗蒸发潜热，使湿球温度下 降。同时，由于气温与湿球的温差使四周空气 与湿球产生热交换。在稳定平衡的条件下，湿 球温度表蒸发支出的热量将等于由于与四周空 气热交换得到的热量
观测项目
湿度观测一般包括水汽压、相 对湿度、露点温度。配有湿度计的台 站作相对湿度的连续记录并挑选相对 湿度的日最小值
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二、测湿仪器的基本原理及精度
1.干湿球温度表
（1）测湿原理
（2）测湿系数A
（3）测湿误差
2.毛发湿度表和湿度计 （1）毛发的特性
（2）毛发感湿的物理机制
（3）毛发湿度表使用时的注意事项
一、表示空气湿度的参量
３. 绝对湿度（又叫水汽密度或水汽浓
度单位)ρ用v：千单克位／容米积3 空气中所含的水汽质量。
４. 水汽摩尔分数：空气中，水汽的摩
尔+汽n和v数(n干a=n空vm(气nav/的=Mma摩)v之/尔M比质v)。量与Mv总、M摩a 分尔别数是水na
一、表示空气湿度的参量
e
空气中水汽部分 的压力，单位用 hPa ， 取 一 位 小 数 ,
湿球表面降温的程度，与周围空气的湿度有 关
干湿球温度表测湿公式的推导
根据道尔顿蒸发定律，单位时间从湿球表面蒸发出来的水量M 与湿球表面附近的饱和差E-e成正比，与当时的气压P成反比，与 湿球球部表面积s成正比，即
M=CS(E-e)/P
式中Ｃ为与通风速度有关的交换系数。则湿球因表面蒸发所
消耗的热量为
３. 露点法：测量凝结面降温产生凝结时 的温度，即露点温度。主要仪器是露点仪
测 湿方法
４. 光学法：利用测量水汽对光辐射的吸 收衰减作用，来测定水的含量。主要仪器
有红外湿度计和赖曼－α湿度计
５. 称量法：直接称量出一定体积湿空气 中的水汽含量。此法测量的要求较高，需 要时间长，操作较繁，但其测湿准确度相 当高，可优于0.2％ ，是湿度计量基准的 一级标准，通常作为检定校准的基准
地面观测中测定的是 离地面1.50米高度处的湿 度
测量湿度的仪器主要有：干湿球温 度表、毛发湿度表、通风干湿表、露点 仪、湿度计和湿敏电容湿度传感器等
一、表示空气湿度的参量
１. 混合比r：空气中水汽质量mv与干空 气质量ma之比。单位用千克／千克
２. 比湿ｑ：空气中水汽质量mv 与空气 总质量mv+ma之比。单位用千克／千克
相对湿度的误差（% ） ±
温度表的读数误差
-30 -20 -10 0 15 30 18 8 4 2 1 1
在我国规定，在-10℃，即停止使用干 湿表测湿
温度越低，相应的干湿表差值的变 化量越小
不同气温下，相对湿度变化范围20100%时，干湿球差的变化量
气
温（℃）
t-tw (℃)
0 -10 -40
3
湿球周围流场
湿球周围为 层流状结构，热 阻力比较大，热 量交换主要以辐 射方式进行
层流结构逐渐 呈湍流结构，热量
变薄，热阻力减小，交换主要靠对流进
对流热交换的强度 行，热交换量基本
增大
保持不变，A值就
趋于常数
风速较小时
风速较大但 小于2.5m/s时
风速大于2.5m/s
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（3）测量误差
气
百度文库
温（℃）（±0.1 ）
一、表示空气湿度的参量
6.相对湿度U
U？
空气中实际水 汽压与当时气温 与气压下的饱和 水汽压之比。以 百分数（％）表 示，取整数
U=e/E×100％
一、表示空气湿度的参量
7. 露点温度td
空气在水汽含量和气压不变的条件下 冷却达到饱和时的温度。单位以摄氏度 (℃)表示，取一位小数。当空气中的水汽
Ｐ为气压
e x P
0.6219e8
Pe
一、表示空气湿度的参量
饱和水汽压Ew和Ei：水汽中的水汽压不能
无限制的增加，在一定温度下，能够容纳 的水汽含量有一个极限值，如果超过这个 极限值，就会有一部分水汽凝结成液态水 或凝华成冰，这一极限值称为该温度下的
饱和水汽压。分为水面Ew和冰面Ei两种
在同一温度下，冰面上的饱和水汽压 要小于水面上的饱和水汽压
已达到饱和时，气温与露点温度相同t =td ，而水汽未达到饱和时，t ＞td
td与t 的差值就表示了空气距饱和的
程度（防雷）
测 湿方法
１. 热力学方法：利用蒸发表面冷却降温 的程度随湿度而变的原理来测定湿度。主 要是干湿表法
２. 吸湿法：利用吸湿物质吸湿后的尺度 变化或电性能变化来测湿度。有毛发、肠 膜元件、氯化锂元件、氧化铝元件等等
< 2 0.25
Q1=ML=LCS(E-e)/p 式中Ｌ为蒸发潜热。
同时，由于湿球蒸发耗热降温，周围空气必然向湿球球部传 递热量，根据牛顿换热公式，此热量为
Q2=hcS(t-tw) 式中hc为热交换系数，(t-tw)为干湿球温度差。
当消耗的热量与获得的热量相等时，湿球温度就不变化了，
此时，Q1=Q2，即 LCS(E-e)/P=hcS(t-tw)
现代大气探测学第五讲湿度的测量文稿演示
优选现代大气探测学第五讲湿 度的测量
第五讲 湿度的观测
主要内容
1.表示空气湿度的参量及测湿方法 2.测湿仪器的基本原理及精度 3.湿敏电容传感器 4.氯化锂湿度片测湿 5.光学湿度计 6.冷镜露点湿度表 7.复习思考题
湿度？
空气的湿度(简称湿 度)是表示空气中的水汽 含量和潮湿程度的物理量
测湿系数A与风速的关系
1000
A× 10-6
900 800
球状干湿球 柱状干湿球
一般当风速超过
2.5m/s时，A值就 趋近于一个最小
临界值，风速再 增大时，A值基本 维持不变
700
1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0
风 速 （ 米 /秒 ）
A值与风速的这种变化
关系主要与湿球附近的
流场结构有关
令 A=hc/(CL)
得 e = E-AP(t-tw)
e=E-A P (t-tw)
A称为测湿系数。从式中可以看出， 干湿球温度差越大，空气湿度就越小 当t=tw时，e=E，空气达到饱和
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（2）测湿系数A
影响测湿系数A的因子主要是
流经湿球的风速
其次是湿球的形状、大小、湿润方 式等。A值可以从理论上进行计算，但 实用上决定A值的是用实验的方法直接 测定