气压的测量

1. 气压的测量 • 定义：单位面积上从所在地点往上直至大气上界整个空气柱的重量

2. cmHg (汞柱高) mb (毫巴) hPa (百帕)=mb 标准大气压 Pa=1牛顿/平米

3. 大气压力单位： • 1Pa=1N/m2; 1hpa=100Pa; 1hpa=1mb • 1hpa=0.750069mmHg=3/4mmHg • 1mmHg=1.333238hPa=4/3hPa

4. 一、测量气压的仪器

6. 空盒气压表 气压计

7. 测量大气压力的仪器主要有： 1、水银气压表（作为标准） 2、空盒气压表、空盒气压计（气 象台站） 3、沸点气压表（作研究用）

8. 二、水银气压表 1、测量原理 由于大气压力的作用，玻璃管内的水银柱将维持一定的高度。 如果在水银柱旁边树立一标尺，标尺的零点对准水银面，就可直接读取水银柱的高度（Hhg），即可求得大气压力（Ph）

9. 由上式可见,大气压力与水银气压表所处环境的温度、重力加速度及纬度有关，为了便于比较,国际上统一规定：由上式可见,大气压力与水银气压表所处环境的温度、重力加速度及纬度有关，为了便于比较,国际上统一规定： 1、以温度0C为标准 2、 g以纬度为45的海平面为标准。 如果不在标准条件下,则读得的水银柱高度必须订整到标准条件下。

10. 水银有其独特的优点： （1）水银密度大。 （2）水银的蒸汽压小。 （3）水银的性能稳定。 （4）水银不沾湿玻璃，管内水银面形成凸起的弯月面，容易判断水银柱顶的准确位置。 思考题：如果用水作为液体制成气压表，会有哪些优缺点？ 提示：水的密度问题；凝固点问题；蒸汽压问题等；

11. 1、动槽式水银气压表 外形和结构： 1、感应部分：水银、玻璃内管、水银槽 2、刻度部分：标尺、游标尺、象牙针 3、附属部分：附属温度表 读数顺序： 先读温度表；再调水银面与象牙针相切；再调游标尺与水银柱顶相切；最后读数。读数结束后，将象牙针与水银面断开。

12. 1、动槽式水银气压表 它的主要特点是标尺上有一个固定的零点。每次读数时，须将水银槽的表面调到这个零点处，然后读出水银柱顶的刻度。

13. 2、定槽式水银气压表 定槽式与动槽式区别在水银槽部。它的水银槽是一个固定容积的铁槽，没有皮囊、水银面调节螺钉以及象牙针。

14. 当气压升高1mmHg，表内水银柱上升xmm，而槽内水银面同时下降ymm，则令：当气压升高1mmHg，表内水银柱上升xmm，而槽内水银面同时下降ymm，则令： x+y=1 水银槽内水银体积的减少，必将等于管内水银体积的增加

15. 从上式可看到，定槽式水银气压表的刻度1mm长度将短于1mm。从上式可看到，定槽式水银气压表的刻度1mm长度将短于1mm。 为补偿气压表水银面基点的变动，将这种刻度的标尺称补偿标尺。国产定槽气压表 因此，气压表上1mm刻度实际只有0.98mm。

16. 3、水银气压表的仪器误差 • 仪器的基点和标尺不准确 • 管顶的真空度不高 • 气压表管内的毛细管现象

17. 三、水银气压表的读数订正 为使水银柱的高度能表示大气压力，必须将其订正到标准状态下 因此， 1.先将气压表的读数值经过仪器误差的订正; 2. 然后再进行气压表读数的温度订正和重力订正（纬度重力订正和高度重力订正）。

18. 1.仪器误差订正： 制成的气压表必须进行标定（检定），给出仪器在各个刻度上的订正值。

19. 例：某水银气压表检定证上气压读数从810.00—1100.00 hpa，仪器的误差订正为-0.2 hpa。某次观测气压读数988.6hpa, 经仪器误差订正后的气压为： 988.6 hpa+(-0.2 hpa)=988.4 hpa

20. 2、温度订正 气压表的温度订正除了把水银的密度订正到0C标准外，还要考虑铜尺的长度随温度变化的伸缩。

21. 1）、动槽式水银气压表 在实际工作中，可将上式制成查算表，以Ht和t为变量，列出相应的Ht值。 温度在0度以上，订正值为负，温度在0度以下，订正值为正

22. 2）、定槽式气压表读数的温度订正： 对于定槽式气压表,必须将水银槽的热膨胀效应考虑在内,而写成下述形式： 其中A为水银槽的截面积;V为气压表内的水银体积; 为铁的热膨胀系数.

23. 3、气压表读数的重力订正 气压表读数经仪器误差、温度订正后还应进行重力订正

24. 世界气象组织推荐的水银气压表重力订正公式：世界气象组织推荐的水银气压表重力订正公式： 1、纬度订正 在海平面，重力加速度随纬度的变化： 2.高度重力订正： 陆地台站： 水面站： 式中h为测站的海拔高度；h为以测站为中心，半径为150km范围内的平均海拔高度。 式中D为测站正下方的水深；D为以测站为中心，半径150km 范围内的平均水深。

25. 海岸附近测站： 式中为150km范围内，陆地面积所占的比例。 总上所述，水银气压表的读数经过了仪器误差订正、温度订正、纬度重力和高度重力订正后，获得的气压数据称作为本站气压（场面气压）。

26. 海平面气压 设A点为某站，其场面 气压为Ph，海拔高度为h， 将它的场面气压订正到海 平面上，就是把A点所在平 面至海平面（图中B所在平 面）这段空气柱的压力加到 Ph上。根据压高公式可得：

27. tm=(t0+th)/2 t0=th+γh th=(t+t12)/2 所以tm=(t+t12)/2+ γh/2

28. 例1：已知Ph=730.05mmHg，to=7.4C，th=- 3.2℃，h=255m，求Po 答案:tm=2.1 ℃ p0=750.69mmhg

29. 例2：已知Ph=735.0mmHg，h=200m,th=10.0℃, =0.6 ℃/100,求Po？ 答案：752.99mmhg

30. 水银气压表读数订正总结： 从气压读数订正到海平面气压。 1、仪器误差订正： 器差订正后 原始读数 器差订正值 2、温度订正：

31. 水银气压表读数订正总结： 3、重力订正（本站气压） 4、海平面气压：

32. 四. 气压表的安装和观测方法 1、气压表的安装： 气压表应该安装在气压室内，严格垂直悬挂在墙上； 对气压室的要求： 气压室内温度均匀少变，无冷热源； 避免阳光直射； 减少气流流动。

33. 四、气压表的安装和观测方法 2、气压表的读数步骤： 1、测定附属表温（准确到0.1°C）； 2、调整槽内水银面与象牙针相切（动槽）； 3、调整游标尺恰好与水银柱顶相切； 4、读取、记录气压值（准确到0.1mmHg或0.1hpa) 5、降下水银面使其与象牙针脱离。

34. 五、空盒测压 1、空盒气压表 空盒气压表的感应元件是由一组具有弹性的、抽成真空的（或残留少量空气）空盒组成。 将空盒底部固定，顶部可自由移动，用以操作指示读数的机械系统。

35. 五、空盒测压 读数： 读表的附温，准确到0.1 °C; 轻敲盒面，克服机械摩擦； 待指针平稳后，视线垂直表面读数，精确到0.1mmHg或 0.1hpa) 复读一次。

36. 读数订正 （1）刻度订正 刻度订正值可从仪器的检定证上查出。 （2）温度订正 订正由于温度变化，引起空盒弹性改变造成的误差。式中为温度系数，可从检定证上查得；t为附温。

37. （3）补充订正 订正由于空盒的残余形变所引起的误差。补充订正值可从 检定证上查得。 例：用空盒气压表（19287号）读得附温20.8 °C,气压955.6hpa，求 本站气压？ 解：1、刻度订正：从检定证上查得：-0.3hpa; 2、温度订正： 3、补充订正：从检定证上查得：1.3hpa; 综合订正值：（-0.3)+(-1.5)+(1.3)=-0.5hpa 本站气压：P=955.6-0.5=955.1(hpa)

38. 2、空盒气压计 空盒气压计是利用空盒感应元件制成的连续记录气压的仪器。其结构包括：感应部分；传动放大部分；自记部分

39. 原理：受力产生形变，弹性 应力与大气压力平衡 • 空盒测压元件的精度受弹性后效影响 • 当气压变化停止后空盒的形变并不停止 • 空盒的升压曲线和降压曲线不一致 • 处理方法：反复老化；查升压和降压曲线 • 空盒测压元件的精度受温度效应影响 • 当温度增加，弹力减弱 • 补偿方法：双金属片补偿法；残余气体法

41. 六、沸点气压表 原理：溶液的沸点温度与大气压力的关系是很准确的，利用这特性测量气压 已在一些探空仪上得到应用. 这种方法并不是直接测量大气的压力,而是将复杂的气压的测量转化为温度的测量。为大气压力的测量提供了很大的方便. 将一个装有纯净液体的容器与待测空气相通，将 溶液加热到沸点，溶液表面的饱和蒸汽压将达到大气压力的数值，测定它的沸点温度就可计算出大气压力。

42. 大气压力与沸点温度的关系为： 液体酒精： A=8.04494 , B=1554.3 , C=222.65

43. 七、振筒式压力传感器 • 原理：振筒固有频率与大气压力有关

44. 复习思考题 1.简述动槽式、定槽式水银气压表的观测原理。 2.水银气压表误差主要有哪些？说明原理。 3.如何对水银气压表读数进行器差、温度、重力订正。 4.简述空盒气压计、空盒气压表的测压原理。 5.简述空盒气压计的弹性后效、弹性温度效应原理及 其解决方法。

45. 复习思考题 6.简述沸点气压计测压原理。 7.振筒式压力传感器的工作原理 7.已知在北纬400，海拔高度为120m的气象站动槽式水银气压表的气压读数为741.2mmhg，器差为0.2mmhg，th=250C，th12=30.6, r=0.60C/100，h’=0m,求：Ph,P海，