1、第七講 地面風的觀測 知識結構知識結構ELEL型電接風向風速型電接風向風速計計3測風儀器的安裝測風儀器的安裝 5概述概述1風的傳感器風的傳感器2其他測風儀器其他測風儀器 4氣象應用氣象應用67.1 概述.什么是風風風- -空氣的水平運動，矢量空氣的水平運動，矢量風向風向風速風速55 氣流場 = 大尺度的規(guī)則氣流 + 隨時間和空間隨機漲落的（中）小尺度湍流 氣流測量包括：瞬時量、平均量 兩部分 “平均值”：指在一定時段內的平均 “瞬時值”：在一個相當短的時段內的平均66 瞬時量、平均量都可以認為是“光滑值”，光滑時段的長短，取決于儀器和實際需要 風速的單位：m/s 天氣報告中 風速：2min的平

2、均風速 風向：10為一個單位，用電碼01，02，36表示，以正北為基準，順時針方向旋轉。77 風向是指風的來向。 風向的英文縮寫符號紀錄如下圖 北：North 東：East 南：South 西：West 當風速低于 0.25 m/s 時稱為靜風。 風級也是一種表達風力的常用單位2.風向 風向風向- -風的風的來向來向十六方位十六方位3.風速風速風速- -空氣質點在單位時間內所空氣質點在單位時間內所移動的水平距離移動的水平距離單位單位- -米米/ /秒秒記錄記錄- -定時觀測取整數(shù)，自記記定時觀測取整數(shù)，自記記錄取一位小數(shù)錄取一位小數(shù)1111 1805年英國人F蒲福根據(jù)風對地面（或海面）物體的影

3、響，提出風力等級表，幾經修改后得出蒲福風力等級表。 目測風時，根據(jù)風力等級表中各級風的特征，即可估計出相應的風速。 地面風指離地平面10-12米高的風。 等等級級 名名 稱稱陸陸 上上 地地 物物 征征 象象相相 當當 風風 速速范圍范圍(m/s)中數(shù)中數(shù)0靜風靜風靜，煙直上靜，煙直上0.00.201軟風軟風煙能表示風向，樹葉略有搖動煙能表示風向，樹葉略有搖動0.31.512輕風輕風人面感覺有風，樹葉有微響，風向標能轉動，旗飄動人面感覺有風，樹葉有微響，風向標能轉動，旗飄動1.63.323微風微風樹葉及小枝搖動不息，旗展開，高的草搖動不息樹葉及小枝搖動不息，旗展開，高的草搖動不息3.45.44

4、4和風和風能吹起地面灰塵和紙張，樹枝動搖。高的草呈波浪起伏能吹起地面灰塵和紙張，樹枝動搖。高的草呈波浪起伏5.57.975勁風勁風有葉的小樹搖擺，內陸的水面有小波。高的草波浪起伏明顯有葉的小樹搖擺，內陸的水面有小波。高的草波浪起伏明顯8.010.796強風強風大樹枝搖動，電線呼呼有聲，撐傘困難。高的草不時傾伏于地大樹枝搖動，電線呼呼有聲，撐傘困難。高的草不時傾伏于地10.813.8127疾風疾風全樹搖動，大樹枝彎下來，迎風步行感覺不便全樹搖動，大樹枝彎下來，迎風步行感覺不便13.917.1168大風大風可折毀小樹枝，人迎風前行感覺阻力甚大可折毀小樹枝，人迎風前行感覺阻力甚大17.220.719

5、9烈風烈風草房遭受破壞，屋瓦被掀起，大樹枝可折斷草房遭受破壞，屋瓦被掀起，大樹枝可折斷20.824.42310狂風狂風樹木可被吹倒，一般建筑物遭破壞樹木可被吹倒，一般建筑物遭破壞24.528.42611暴風暴風大樹可被吹倒，一般建筑物遭嚴重破壞大樹可被吹倒，一般建筑物遭嚴重破壞28.532.63112颶風颶風陸上少見，其摧毀力極大陸上少見，其摧毀力極大32.6334.如何取得具有代表性的風資料？ 風的觀測一般是風的觀測一般是取某一時段內的平均風速取某一時段內的平均風速和最多風向和最多風向 氣象臺站觀測中，一般是取氣象臺站觀測中，一般是取兩分鐘兩分鐘的平均的平均風速和最多風向，風速和最多風向，自

6、記儀器自記儀器是取是取十分鐘十分鐘的平均風的平均風速和最多風向速和最多風向風速風向平均風速 算術平均法計算平均風向時存在的問題： 在處理風向平均時需要特別注意風向過北（即風向變化跨0）時導致結果失真的問題 四種方法： 算術平均法、標量平均法、矢量平均法以及單位矢量法 cossinxyVVVV 1111nxxiinyyiiVVnVVnVVxVy0風矢量示意圖風矢量示意圖 arctan(/)xyVV矢量平均法5.5.陣風陣風 陣風（風的陣性）陣風（風的陣性）- -瞬時風向風速在平瞬時風向風速在平均值附近漲落的變化和分布特性。均值附近漲落的變化和分布特性。WMOWMO定義定義- -在規(guī)定時間間隔（指

7、十分鐘）在規(guī)定時間間隔（指十分鐘）內，風速偏離其平均值的一個正的或內，風速偏離其平均值的一個正的或負的偏距，其持續(xù)時間不超過兩分鐘負的偏距，其持續(xù)時間不超過兩分鐘者。者。測平均風速時，儀器要有優(yōu)良的積分測平均風速時，儀器要有優(yōu)良的積分性能（即自動平均能力）；性能（即自動平均能力）；測陣風，儀器應能反映瞬時風速，自測陣風，儀器應能反映瞬時風速，自動平均能力良好反而不利動平均能力良好反而不利7.2 風的傳感器風的感應器頭部（平衡錘）頭部（平衡錘）水平桿水平桿尾翼尾翼風向感應器7.2 風的傳感器 在風的作用下，尾翼產生旋轉在風的作用下，尾翼產生旋轉力矩使風向標轉動，并不斷調力矩使風向標轉動，并不斷調

8、整指向桿指示風向。整指向桿指示風向。靈敏性靈敏性穩(wěn)定穩(wěn)定性性 當尾翼所受風壓力矩當尾翼所受風壓力矩 風向標靜摩擦力矩時，即在一風向標靜摩擦力矩時，即在一定的起動風速定的起動風速V V下，風向標才能轉動。各種風向標下，風向標才能轉動。各種風向標的起動風速都不相同的起動風速都不相同風向標應滿足在小風速或風向改變不大的情況下，能很快地反映出風向變化來當風向改變時，由風向標本身慣性作用引起的擺動要小 風向標起動風速風向標起動風速 一般風向標一般風向標 0.5 m/s 較好的風向標較好的風向標 0.3m/s 風速資料處理注意要點？風速資料處理注意要點？2424252526262727Worlds lar

9、gest weather vane in Jerez, Spain2828風向標的設計要求風向標的設計要求在小風時能反應風向的變動，即有良好在小風時能反應風向的變動，即有良好的啟動性能；的啟動性能；具有良好的動態(tài)特性，即能迅速準確地具有良好的動態(tài)特性，即能迅速準確地跟蹤外界的風向變化；跟蹤外界的風向變化；可以自由旋轉。可以自由旋轉。29295.1.3 傳遞和指示風向傳遞和指示風向l風向標感應的風向必須傳遞到地面的指示風向標感應的風向必須傳遞到地面的指示儀表上，以觸點式最為簡單，風向標帶動儀表上，以觸點式最為簡單，風向標帶動觸點，接通代表風向的燈泡或記錄筆電磁觸點，接通代表風向的燈泡或記錄筆電磁

10、鐵，作出風向的指示或記錄，但它的分辨鐵，作出風向的指示或記錄，但它的分辨只能做到一個方位只能做到一個方位22.5。l精確的方法有自整角機和光電碼盤。精確的方法有自整角機和光電碼盤。l實際風向角實際風向角二進制碼二進制碼格雷碼格雷碼3030l用光電轉換方用光電轉換方法把風向角度法把風向角度轉換成二進制轉換成二進制的角度編碼的角度編碼l使用格雷碼，使用格雷碼，其最大的優(yōu)點其最大的優(yōu)點是每一個角度是每一個角度狀態(tài)的變化只狀態(tài)的變化只有一位二進數(shù)有一位二進數(shù)發(fā)生發(fā)生0/1的變化。的變化。31315.1.4 風向標動態(tài)參數(shù)的選擇風向標動態(tài)參數(shù)的選擇l優(yōu)良風向標：準確的反應不斷變化的風優(yōu)良風向標：準確的反

11、應不斷變化的風向向l統(tǒng)一風向標的特性指標，使各地氣象站統(tǒng)一風向標的特性指標，使各地氣象站上的風向資料具有可比性。上的風向資料具有可比性。32325.1.4 風向標動態(tài)參數(shù)的選擇風向標動態(tài)參數(shù)的選擇l世界氣象組織作了指導性的規(guī)定：世界氣象組織作了指導性的規(guī)定：1.在風速在風速2.58m/s時，風向標在時，風向標在1s內使風向內使風向偏差衰減到初始值的偏差衰減到初始值的 1/e， （e = 2.71828)2. 0.3 1.0 (阻尼比阻尼比)3.風速范圍為風速范圍為 0.5 60 m/s4.線性度和分辨率為線性度和分辨率為 2 533335.2 旋轉式風速計旋轉式風速計l感應部分是一個固定在轉軸

12、上的感應風的感應部分是一個固定在轉軸上的感應風的組件。組件。l常見的有三種型式：常見的有三種型式：l半球形的空心杯殼組半球形的空心杯殼組l螺旋槳葉片組螺旋槳葉片組l平板葉片組平板葉片組34345.2.1 風杯風速計的感應原理風杯風速計的感應原理l風杯由三個（或四個）半風杯由三個（或四個）半球形或拋物形空杯，都順球形或拋物形空杯，都順一面均勻分布在一水平支一面均勻分布在一水平支架上，支架與轉軸相連。架上，支架與轉軸相連。l在風力作用下，風杯繞轉在風力作用下，風杯繞轉軸旋轉，其轉速正比于風軸旋轉，其轉速正比于風速。速。l轉速可以用電觸點、測速轉速可以用電觸點、測速發(fā)電機、齒輪或光電計數(shù)發(fā)電機、齒輪

13、或光電計數(shù)器等記錄。器等記錄。 35355.2.1 風杯風速計的感應原理（續(xù)）風杯風速計的感應原理（續(xù)）l在穩(wěn)定的風力作用下，風杯受到扭力矩在穩(wěn)定的風力作用下，風杯受到扭力矩作用而開始旋轉，它的轉速與風速成一作用而開始旋轉，它的轉速與風速成一定的關系。定的關系。l推導風杯的轉速和風速的關系，用推導風杯的轉速和風速的關系，用Ramachandran的結果。的結果。2DNNunDnu為風杯的轉速為風速和 為與儀器本身有關的系數(shù)。36365.2.1 風杯風速計的感應原理（續(xù)）風杯風速計的感應原理（續(xù)）l兩點推論：兩點推論：當風杯處于小風速時，必須考慮兩種摩擦當風杯處于小風速時，必須考慮兩種摩擦力矩（

14、動摩擦力矩、靜摩擦力矩）的影響。力矩（動摩擦力矩、靜摩擦力矩）的影響。風速越大，摩擦力矩所占的比例越低。風速越大，摩擦力矩所占的比例越低。37375.2.2 風杯風速計的慣性風杯風速計的慣性l風杯達到勻速轉動的時間要比風速的變化風杯達到勻速轉動的時間要比風速的變化來得慢（滯后性）。來得慢（滯后性）。l這種現(xiàn)象在風速由大變小時較為嚴重，如這種現(xiàn)象在風速由大變小時較為嚴重，如當風速較大，很快地變?yōu)楫旓L速較大，很快地變?yōu)?時，因為慣性時，因為慣性作用，風杯將繼續(xù)轉動，不可能很快停下作用，風杯將繼續(xù)轉動，不可能很快停下來。這樣，來。這樣，風速計所記錄的風速要比實際風速計所記錄的風速要比實際風速為大風速

15、為大。38385.2.2 風杯風速計的慣性（續(xù)）風杯風速計的慣性（續(xù)）l過高效應：過高效應：風杯風速計指示的平均風速將風杯風速計指示的平均風速將高于實際平均風速。高于實際平均風速。l過高效應還會受到其它兩種影響：過高效應還會受到其它兩種影響：l垂直風速的影響垂直風速的影響l風向脈動的影響風向脈動的影響39395.2.2 風杯風速計的慣性（續(xù)）風杯風速計的慣性（續(xù)）l風速在風速在020m/s時，利用風杯測定風速比較時，利用風杯測定風速比較準確。準確。l同時這種滯后性消除了許多風速脈動現(xiàn)象，同時這種滯后性消除了許多風速脈動現(xiàn)象，因而，用風杯作感應器的風速表，測定平均因而，用風杯作感應器的風速表，測

16、定平均風速比較好，而測瞬時風速則準確度較差。風速比較好，而測瞬時風速則準確度較差。l試驗證明：三杯比四杯好，圓錐形比半球形試驗證明：三杯比四杯好，圓錐形比半球形好。好。40風向和風速的傳送風向和風速的傳送風向標：機械傳送、電接式傳送、電位計式傳送、光電轉換即格雷碼盤等，其中最常用的是格雷碼盤風速：機械式、電接式、電機式、磁感式和光電式即多齒光盤等，其中最常用的風速傳感器是多齒光盤 41EL型電接風向風速計（已淘汰）1.1.基本組成基本組成 （1 1）感應器）感應器 a.a.風速部分的組成及各部分的作用風速部分的組成及各部分的作用 b.b.風向部分的組成及各部分的作用風向部分的組成及各部分的作用

17、 （2 2）指示器）指示器 a.a.瞬時風速指示部分瞬時風速指示部分 b.b.瞬時風向指示部分瞬時風向指示部分 （3 3）記錄器）記錄器 a.a.瞬時風速記錄部分瞬時風速記錄部分 b.b.瞬時風向記錄部分瞬時風向記錄部分42感應器 風向部分由風向部分由風向標、風向方位風向標、風向方位塊、導電環(huán)、接觸塊、導電環(huán)、接觸簧片等組成；簧片等組成； 風速部分由風速部分由風杯、交流發(fā)電機、風杯、交流發(fā)電機、蝸輪等組成。蝸輪等組成。 電接風向風速計電接風向風速計記錄器記錄器電接風向風速計電接風向風速計指示器指示器45455.2.3 風車風速計和旋槳式風速計風車風速計和旋槳式風速計l槳葉式風速表是由若干片槳槳

18、葉式風速表是由若干片槳葉按一定角度等間隔地裝置葉按一定角度等間隔地裝置在一鉛直面內，能逆風繞水在一鉛直面內，能逆風繞水平軸轉動，其轉速正比于風平軸轉動，其轉速正比于風速。速。l槳葉有平板葉片的風車式和槳葉有平板葉片的風車式和螺旋槳式兩種。螺旋槳式兩種。l最常見的是由三葉式四葉螺最常見的是由三葉式四葉螺旋槳，裝在形似飛機機身的旋槳，裝在形似飛機機身的流線形風向標前部，風向標流線形風向標前部，風向標使葉片旋轉平面始絡對準風使葉片旋轉平面始絡對準風的來向。的來向。 46465.2.3 風車風速計和旋槳式風速計（續(xù)）風車風速計和旋槳式風速計（續(xù)）l三軸風速計：利用三個風車風速計測量風三軸風速計：利用三

19、個風車風速計測量風速速 x，y 和和 z 分量的儀器。分量的儀器。4747風速信號的轉換方法電機式電機式風杯帶動測速發(fā)電機，輸出與風杯帶動測速發(fā)電機，輸出與轉速（風速）成正比的電壓訊號轉速（風速）成正比的電壓訊號電接式電接式風杯經變速機構輸出代表一定風杯經變速機構輸出代表一定風程的脈沖信號，計量規(guī)定間隔時間內脈風程的脈沖信號，計量規(guī)定間隔時間內脈沖信號的個數(shù)，得到該時段的平均風速等沖信號的個數(shù)，得到該時段的平均風速等于該時段風程數(shù)于該時段風程數(shù)/間隔時間間隔時間48485.3 散熱式風速計散熱式風速計l基本原理：一個被加熱基本原理：一個被加熱物體的散熱速率與周圍物體的散熱速率與周圍空氣的流速有

20、關。空氣的流速有關。l熱線風速儀（熱線風速儀（Hot wire Anemometer）是被電）是被電流加熱的細金屬絲或微流加熱的細金屬絲或微型球體電阻，放置在氣型球體電阻，放置在氣流中，其散熱率與風速流中，其散熱率與風速的平方根成線性關系。的平方根成線性關系。Typical Hot-Wire Anemometer4949熱線風速儀原理熱線風速儀原理2*()wwwfI Rh A TT電阻發(fā)熱電阻發(fā)熱對流熱交換對流熱交換I 輸入電流輸入電流, Rw 熱線電阻熱線電阻, Tw 和和Tf 分別為熱線和氣流溫度分別為熱線和氣流溫度, Aw 熱線表面積熱線表面積, h 熱線的熱交換系數(shù)熱線的熱交換系數(shù).

21、50501()wRefwRefRRa TTcfhab v 電阻隨溫度的變化電阻隨溫度的變化熱交換系數(shù)隨溫度的變化熱交換系數(shù)隨溫度的變化a，b，c由儀器定標得到，通常由儀器定標得到，通常c0.55151221()()()RefwRefcwfwwfwwfI Ra TTI Rab vA TTA TT 121()()cRefwReffwwfI Ra TTvabA TT合并以上三式，消去合并以上三式，消去h，可得，可得進一步進一步解得解得52522() ( ,)cwfwwffI Rab vA TTf I T 21()() (,)RefwRefcfwwfwfI Ra TTab vA TTg T T 恒溫式

22、恒溫式恒流式恒流式加熱電流不變是，測出被加熱物體的溫度，就能推算出風速加熱電流不變是，測出被加熱物體的溫度，就能推算出風速5353熱線測量的主要誤差熱線測量的主要誤差l氣溫變化造成的誤差氣溫變化造成的誤差l測風熱線方向與氣流方向不垂直造成的誤測風熱線方向與氣流方向不垂直造成的誤差（要求夾角差（要求夾角10度）度）l空氣密度的改變造成的誤差空氣密度的改變造成的誤差5454l通常在使加熱電流通常在使加熱電流不變時，測出被加不變時，測出被加熱物體的溫度，就熱物體的溫度，就能推算出風速。能推算出風速。l熱線長度一般在熱線長度一般在0.52毫米范圍，毫米范圍，直徑在直徑在110微米范微米范圍，材料為鉑、

23、鎢圍，材料為鉑、鎢或鉑銠合金等。或鉑銠合金等。5555l優(yōu)點：感應速度快，時間常數(shù)只有百分優(yōu)點：感應速度快，時間常數(shù)只有百分之幾秒，在小風速時靈敏度較高，探頭之幾秒，在小風速時靈敏度較高，探頭體積小，對流場干擾小，響應快，能測體積小，對流場干擾小，響應快，能測量非定常流速；宜應用于室內和野外的量非定常流速；宜應用于室內和野外的大氣湍流實驗。大氣湍流實驗。l缺點：金屬絲過細，易斷；對工作環(huán)境缺點：金屬絲過細，易斷；對工作環(huán)境要求較高，灰塵不易過多。要求較高，灰塵不易過多。5656Hot wire anemometer probe5757The head of a combined air vel

24、ocity and air temperature sensor, type CAFS-220.58585.4 聲學風速計聲學風速計l利用聲波在大氣中的傳播速度與空氣的溫利用聲波在大氣中的傳播速度與空氣的溫度和風速關系，測定風速。度和風速關系，測定風速。l靜止空氣中的聲速靜止空氣中的聲速 l氣溫在氣溫在20時，干空氣的聲速等于時，干空氣的聲速等于343.5m/s。20.067svpcT5960605.4 聲學風速計（續(xù)）聲學風速計（續(xù)）l現(xiàn)行的超聲風速計的發(fā)射頭和接收頭是共現(xiàn)行的超聲風速計的發(fā)射頭和接收頭是共用的，這樣可以簡化整個探頭架的結構，用的，這樣可以簡化整個探頭架的結構，減小對流場的干

25、擾。減小對流場的干擾。l沿沿 y 軸軸 和和 z 軸各裝兩對發(fā)射和接收裝置，軸各裝兩對發(fā)射和接收裝置，測定測定 V 在在 y 和和 z方向的分量。方向的分量。61615.4 聲學風速計（續(xù)）聲學風速計（續(xù)）l陰影效應：由于繞流的作用，迎風面的探陰影效應：由于繞流的作用，迎風面的探頭，在其背后會產生一定的尾流區(qū)域，這頭，在其背后會產生一定的尾流區(qū)域，這種現(xiàn)象將導致聲波傳播路徑偏長，而使計種現(xiàn)象將導致聲波傳播路徑偏長，而使計算風速值偏低，這種效應稱之為算風速值偏低，這種效應稱之為“陰影效陰影效應應”。6262補充：補充：聲風速儀/溫度計（續(xù)）現(xiàn)有的探頭款型:“K” style“A” style“S

26、x” style K 型傳感器設計主型傳感器設計主要用于大氣邊界層研究要用于大氣邊界層研究也適合多種風速風向的也適合多種風速風向的研究工作研究工作Sx 型傳感器適合型傳感器適合環(huán)境監(jiān)測應用環(huán)境監(jiān)測應用測量水平風速測量水平風速A 型傳感器型傳感器非正交的設計，非正交的設計，用于多種用途用于多種用途6363 Vx 型傳感器型傳感器用于植物與森林冠層的用于植物與森林冠層的通量研究（風速很低，通量研究（風速很低，風向變化很快）風向變化很快） V 型傳感器，專門用型傳感器，專門用于紊流研究（渦相關研于紊流研究（渦相關研究）究）“Vx” style“V” style6464一、概述：一、概述： 激光風速儀

27、（激光風速儀（Laser Doppler Anemometer LDA; LaserDoppler Velocimeter LDV) 是建立在激光技術和多普勒頻移原理基礎上，是建立在激光技術和多普勒頻移原理基礎上，通過頻率測量來測定風速的（通過頻率測量來測定風速的（FV）。 激光通過大氣層時，大氣層中的氣溶膠粒子對入射光有散射效應，激光通過大氣層時，大氣層中的氣溶膠粒子對入射光有散射效應，而運行的氣溶膠粒子將使散射光的頻率產生多普勒頻移效應。在接收而運行的氣溶膠粒子將使散射光的頻率產生多普勒頻移效應。在接收器內比較發(fā)射的參考光和散射光的頻差，就可確定運載氣溶膠粒子器內比較發(fā)射的參考光和散射光的

28、頻差，就可確定運載氣溶膠粒子（Aerosol particle)的氣流速度。的氣流速度。 5.5 激光風速儀激光風速儀6565 激光風速儀（激光風速儀（LDA）優(yōu)點）優(yōu)點： 1、可遠距離遙測，響應速度快；、可遠距離遙測，響應速度快； 2、完全不干擾自然流場。、完全不干擾自然流場。 激光風速儀的機構：激光風速儀的機構： 1、激光器；、激光器；2、入射光學單元；、入射光學單元；3、收、收集光學單元；集光學單元；4、多普勒信號處、多普勒信號處 理單元、理單元、5、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。 激光測速儀存在的問題：激光測速儀存在的問題： 激光風速儀測得的風速并不是真激光風速儀測得的風速并不是真正的

29、大氣流動速度，而是懸浮于正的大氣流動速度，而是懸浮于氣流中的散射粒子的運動速度。氣流中的散射粒子的運動速度。 因為粒子與流體的密度有顯著差因為粒子與流體的密度有顯著差異，粒子不可能完全跟隨流體運異，粒子不可能完全跟隨流體運動，其速度總會有差異動，其速度總會有差異66665.6 風速檢定設備風速檢定設備l旋轉臂旋轉臂l風洞風洞l皮托管皮托管67675.5.1 旋臂機旋臂機l主要部件是一根水平旋轉臂，固定在一根主要部件是一根水平旋轉臂，固定在一根垂直于水平面的旋轉主軸上，桿的前端的垂直于水平面的旋轉主軸上，桿的前端的儀器支架可安裝待檢定的風速計，垂直軸儀器支架可安裝待檢定的風速計，垂直軸可由馬達帶

30、動旋轉，使儀器在可由馬達帶動旋轉，使儀器在XY平面內平面內作等速圓周運動作等速圓周運動l其前端的線速度就相當于儀器不動時氣流其前端的線速度就相當于儀器不動時氣流的速度。的速度。68685.6.1 旋臂機（續(xù)）旋臂機（續(xù)）l優(yōu)點：優(yōu)點：l可以標定相當?shù)偷娘L速可以標定相當?shù)偷娘L速l通過旋轉臂轉速很容易確定風速通過旋轉臂轉速很容易確定風速l旋轉臂的轉速可以靠控制電動機或變速箱來改變旋轉臂的轉速可以靠控制電動機或變速箱來改變l缺點：缺點：l當旋轉臂轉速加大后，會帶動室內空氣，失去相對當旋轉臂轉速加大后，會帶動室內空氣，失去相對靜止狀態(tài)，造成檢定誤差。靜止狀態(tài)，造成檢定誤差。69695.6.2 風洞風洞

31、l風洞是一種進行流體風洞是一種進行流體力學、航空模型試驗力學、航空模型試驗以及環(huán)境問題實驗的以及環(huán)境問題實驗的大型設備。大型設備。l在這種管道系統(tǒng)里，在這種管道系統(tǒng)里，動力風扇造成空氣流動力風扇造成空氣流動，并在它的實驗空動，并在它的實驗空間造成一個穩(wěn)定、均間造成一個穩(wěn)定、均勻的流場。勻的流場。l流速可以調整。專門流速可以調整。專門進行風速計檢定的風進行風速計檢定的風洞，風速范圍在洞，風速范圍在0.560m/s。7070HDF-500型回路低速風洞型回路低速風洞 用于檢定各種型號的高、中、低速風速度，也可用于用于檢定各種型號的高、中、低速風速度，也可用于交通、環(huán)保、科研等部門進行空氣動力學方面

32、的研究。交通、環(huán)保、科研等部門進行空氣動力學方面的研究。該機采用最新的高密度集成電路的超低噪音變頻調速，該機采用最新的高密度集成電路的超低噪音變頻調速，調速范圍、測量精度等方面達到了國際先進水平。調速范圍、測量精度等方面達到了國際先進水平。 71715.6.3 風速檢定的測量標準風速檢定的測量標準皮托管皮托管l原理：通過測量壓力來測量流速原理：通過測量壓力來測量流速l皮托管是風洞中的測風標準。皮托管是風洞中的測風標準。l構造如圖構造如圖72725.6.3 風速檢定的測量標準風速檢定的測量標準皮托管（續(xù)）皮托管（續(xù)）l壓差的測量儀器是微壓計。壓差的測量儀器是微壓計。l皮托管的缺點十分明顯：皮托管

33、的缺點十分明顯：l壓差和風速的非線性關系壓差和風速的非線性關系l在低風速時靈敏度低，低于在低風速時靈敏度低，低于1m/s的風速難以的風速難以檢定。檢定。壓力傳感器壓力傳感器7373標準風洞風速檢定裝置標準風洞風速檢定裝置7474風的測量目前存在的問題風的測量目前存在的問題1.資料代表性差資料代表性差2.測風儀器不統(tǒng)一。測風儀器不統(tǒng)一。7575補充：補充：DEM6型輕便三杯風向風速表型輕便三杯風向風速表lDEM6型輕便三杯風向風型輕便三杯風向風速表用于測量風向和一速表用于測量風向和一分鐘時間內平均風速。分鐘時間內平均風速。l該產品是機械式觀測儀該產品是機械式觀測儀器，由風向、風速兩部器，由風向、

34、風速兩部分組成。分組成。l儀表表盤、方向盤指示儀表表盤、方向盤指示風速、風向示值。使用風速、風向示值。使用方便，既可手持使用，方便，既可手持使用，也可安置固定使用。也可安置固定使用。l一般用于小氣候觀測或一般用于小氣候觀測或特殊觀測特殊觀測7676補充：輕便風速表（續(xù)）補充：輕便風速表（續(xù)）l風速風速 1m/s30m/sl風向風向 0360（分（分16個方位）個方位）l旋杯的啟動風速旋杯的啟動風速 0.8m/sl最大允許誤差最大允許誤差 l風速誤差：修正后風速誤差：修正后0.4m/sl風向誤差：風向誤差：10（讀取方位時不大于一個方位）（讀取方位時不大于一個方位）l外形尺寸外形尺寸360mm7

35、0mm75mml重量重量 0.5kg7777補充：輕便風速表（續(xù)）補充：輕便風速表（續(xù)）l使用：使用：l儀器安置在四面開闊不阻礙風速的地方，高度儀器安置在四面開闊不阻礙風速的地方，高度可以根據(jù)觀測目的來確定，要注意保持表身垂可以根據(jù)觀測目的來確定，要注意保持表身垂直且讀數(shù)方便。直且讀數(shù)方便。l風速表在觀測前，應讀出所有指針示度記入觀風速表在觀測前，應讀出所有指針示度記入觀測薄中。測薄中。7878補充：輕便風速表（續(xù)）補充：輕便風速表（續(xù)）l到觀測時間，拉啟動開關，使風杯與數(shù)字盤接到觀測時間，拉啟動開關，使風杯與數(shù)字盤接通，同時，應開動秒表，觀測者需向儀器背風通，同時，應開動秒表，觀測者需向儀器

36、背風面后退數(shù)步，以免影響儀器附近的空氣自由流面后退數(shù)步，以免影響儀器附近的空氣自由流通。通。l到了預定時間時，關閉啟動開關，記下第二次到了預定時間時，關閉啟動開關，記下第二次指針示度。指針示度。l根據(jù)兩次讀數(shù)算出其差數(shù)，并記入觀測薄內。根據(jù)兩次讀數(shù)算出其差數(shù)，并記入觀測薄內。7979補充：輕便風速表（續(xù)）補充：輕便風速表（續(xù)）l其差值表示：開關從打開到關閉時間間隔其差值表示：開關從打開到關閉時間間隔內，風速表指針所走過的刻度數(shù)（米），內，風速表指針所走過的刻度數(shù)（米），將此差數(shù)除以指針所走的持續(xù)時間（秒），將此差數(shù)除以指針所走的持續(xù)時間（秒），則為每秒刻度，準確到一位小數(shù)。則為每秒刻度，準確到

37、一位小數(shù)。l計算出的刻度數(shù)經過所附檢定表訂正后，計算出的刻度數(shù)經過所附檢定表訂正后，就得到所測的風速。就得到所測的風速。8.4 其他測風儀器熱線風速表熱線風速表 聲風速表聲風速表輕便風向風速表輕便風向風速表 ENEN型系列測風數(shù)據(jù)處理儀型系列測風數(shù)據(jù)處理儀單翼風向風杯風速傳感器傳感器單翼風向風杯風速傳感器傳感器螺旋槳式風向風速感應器螺旋槳式風向風速感應器海島自動測風系統(tǒng)海島自動測風系統(tǒng) 熱線風速表熱線風速表是利用一根被加是利用一根被加熱的金屬絲置于熱的金屬絲置于空氣中，散熱速空氣中，散熱速率與周圍空氣的率與周圍空氣的流速有關，利用流速有關，利用這種特性來測量這種特性來測量風速。風速。 聲風速表

38、是利聲風速表是利用聲波在空氣中的用聲波在空氣中的傳播速度與風速之傳播速度與風速之間的函數(shù)關系測量間的函數(shù)關系測量風速的。風速的。8.4 其他測風儀器熱線風速表熱線風速表 聲風速表聲風速表輕便風向風速表輕便風向風速表 ENEN型系列測風數(shù)據(jù)處理儀型系列測風數(shù)據(jù)處理儀單翼風向風杯風速傳感器傳感器單翼風向風杯風速傳感器傳感器螺旋槳式風向風速感應器螺旋槳式風向風速感應器海島自動測風系統(tǒng)海島自動測風系統(tǒng) 輕便風向輕便風向風速表是測量風速表是測量風向和一分鐘風向和一分鐘內平均風速的內平均風速的儀器，它用于儀器，它用于野外考察或氣野外考察或氣象站儀器損壞象站儀器損壞時的備份。時的備份。 8.4 其他測風儀器

39、熱線風速表熱線風速表 聲風速表聲風速表輕便風向風速表輕便風向風速表 ENEN型系列測風數(shù)據(jù)處理儀型系列測風數(shù)據(jù)處理儀單翼風向風杯風速傳感器單翼風向風杯風速傳感器螺旋槳式風向風速感應器螺旋槳式風向風速感應器海島自動測風系統(tǒng)海島自動測風系統(tǒng) ENEN型系列測風數(shù)據(jù)型系列測風數(shù)據(jù)處理儀與特定感應器配處理儀與特定感應器配套可以組成套可以組成EN1EN1型和型和EN2EN2型兩種自動測風儀。主型兩種自動測風儀。主要功能有：定時打印輸要功能有：定時打印輸出二分鐘、十分鐘平均出二分鐘、十分鐘平均風向風速；打印輸出大風向風速；打印輸出大風報警及解除警報的風風報警及解除警報的風向、風速及其出現(xiàn)時間，向、風速及其

40、出現(xiàn)時間，發(fā)出報警信號發(fā)出報警信號 風向感應器為風向感應器為單翼風標。當風標單翼風標。當風標轉動時，帶動格雷轉動時，帶動格雷碼盤，按照碼盤切碼盤，按照碼盤切槽的設計，碼盤每槽的設計，碼盤每轉動轉動2.82.8，光電，光電管組就會產生新的管組就會產生新的七位并行格雷碼輸七位并行格雷碼輸出。出。 該感應器的頭該感應器的頭部是一組螺旋槳葉部是一組螺旋槳葉片，風向標部分制片，風向標部分制成飛機機身相似的成飛機機身相似的外形，保持良好的外形，保持良好的流線型。流線型。該系統(tǒng)是專該系統(tǒng)是專門為測量海島出門為測量海島出現(xiàn)的強風而設計現(xiàn)的強風而設計的，其特點是具的，其特點是具有較好的測強風有較好的測強風能力。

41、能力。 根據(jù)風速隨高度根據(jù)風速隨高度的變化情況以及為了的變化情況以及為了觀測和維護的方便，觀測和維護的方便，同時不受地形地物的同時不受地形地物的影響，測風儀器的安影響，測風儀器的安裝高度最好在裝高度最好在10102020米之間米之間8.5 測風儀器的安裝測風儀器安裝的測風儀器安裝的地點要求盡量開闊空地點要求盡量開闊空曠，遠離障礙物，使曠，遠離障礙物，使之不受氣流渦旋的影之不受氣流渦旋的影響。因為建筑物、凹響。因為建筑物、凹地、山谷等地形作用地、山谷等地形作用會使氣流產生渦流、會使氣流產生渦流、輻合、輻散，使風的輻合、輻散，使風的資料只有小氣候方面資料只有小氣候方面的意義，而缺少代表的意義，而缺

42、少代表性性 測風儀器必須垂直測風儀器必須垂直安裝；安裝測風儀器的安裝；安裝測風儀器的桿不能太粗，否則會改桿不能太粗，否則會改變氣流的自然狀況；儀變氣流的自然狀況；儀器應安裝在桿的頂端，器應安裝在桿的頂端，如果需要安裝在桿的中如果需要安裝在桿的中間，則應使用一定長度間，則應使用一定長度的橫臂，以使風速儀器的橫臂，以使風速儀器遠離桿柱遠離桿柱8.6氣象應用 風在天氣預報中有著重要的作用，常作為風在天氣預報中有著重要的作用，常作為良好的預報指標而廣泛應用良好的預報指標而廣泛應用 風是一種自然力。我們可以利用風力發(fā)電；風是一種自然力。我們可以利用風力發(fā)電；飛機選擇適當?shù)暮骄€，就可以縮短飛行時間，飛機選

43、擇適當?shù)暮骄€，就可以縮短飛行時間，減少油料消耗；風也可以將濕空氣帶到干旱地減少油料消耗；風也可以將濕空氣帶到干旱地區(qū)，以減少旱情。但是，大風也可以吹倒樹木，區(qū)，以減少旱情。但是，大風也可以吹倒樹木，使建筑物倒塌遭到破壞；由于暴風而產生的波使建筑物倒塌遭到破壞；由于暴風而產生的波浪危及航行中的船舶安全，也可變成怒濤沖擊浪危及航行中的船舶安全，也可變成怒濤沖擊海岸，破壞海岸建筑物海岸，破壞海岸建筑物8.6氣象應用 1 1、在天氣預報方面、在天氣預報方面 氣旋與鋒面逼近時，風力一般都要加大；反氣旋中心移近時，風力氣旋與鋒面逼近時，風力一般都要加大；反氣旋中心移近時，風力就要減弱。氣壓系統(tǒng)加強或氣壓梯

44、度加大時風力就要大；而氣壓系統(tǒng)減就要減弱。氣壓系統(tǒng)加強或氣壓梯度加大時風力就要大；而氣壓系統(tǒng)減弱或氣壓梯度變小時，風力就會減小弱或氣壓梯度變小時，風力就會減小 大風多具災害性，對航運、漁業(yè)生產及軍事活動的影響甚大，所以大風多具災害性，對航運、漁業(yè)生產及軍事活動的影響甚大，所以大風預報是風的預報的重點。大風的預報內容主要包括起風的時間、風大風預報是風的預報的重點。大風的預報內容主要包括起風的時間、風向、風力和大風持續(xù)時間等。考慮在預報地區(qū)范圍中今后是否會出現(xiàn)產向、風力和大風持續(xù)時間等。考慮在預報地區(qū)范圍中今后是否會出現(xiàn)產生大風的氣壓場形勢，如有無鋒面過境。有無氣旋發(fā)生發(fā)展，會不會出生大風的氣壓場

45、形勢，如有無鋒面過境。有無氣旋發(fā)生發(fā)展，會不會出現(xiàn)南高北低或東高西低的氣壓形勢，或其他可能產生大風的天氣系統(tǒng)現(xiàn)南高北低或東高西低的氣壓形勢，或其他可能產生大風的天氣系統(tǒng) 此外，風對于霜的形成也有影響。有微風的時候，空氣緩慢地流過此外，風對于霜的形成也有影響。有微風的時候，空氣緩慢地流過冷物體表面，不斷地供應著水汽，有利于霜的形成。但是，風大的時候，冷物體表面，不斷地供應著水汽，有利于霜的形成。但是，風大的時候，由于空氣流動得很快，接觸冷物體表面的時間太短，同時風大的時候，由于空氣流動得很快，接觸冷物體表面的時間太短，同時風大的時候，上下層的空氣容易互相混合，不利于溫度降低，從而也會妨礙霜的形成

46、。上下層的空氣容易互相混合，不利于溫度降低，從而也會妨礙霜的形成。大致說來，當風速達到大致說來，當風速達到3 3級或級或3 3級以上時，霜就不容易形成了級以上時，霜就不容易形成了8.6氣象應用 2 2、在城市規(guī)劃方面、在城市規(guī)劃方面 為了盡可能地減少工廠排放的煙塵、廢氣對居住區(qū)為了盡可能地減少工廠排放的煙塵、廢氣對居住區(qū)的污染，城市規(guī)劃尤其要考慮風的影響。各地都可根據(jù)的污染，城市規(guī)劃尤其要考慮風的影響。各地都可根據(jù)該地的風頻統(tǒng)計進行布局規(guī)劃該地的風頻統(tǒng)計進行布局規(guī)劃 規(guī)律一：在常年盛行一種主導風向的地區(qū)進行城市規(guī)律一：在常年盛行一種主導風向的地區(qū)進行城市規(guī)劃時，應將向大氣排放有害物質的工業(yè)企業(yè)

47、布局在盛規(guī)劃時，應將向大氣排放有害物質的工業(yè)企業(yè)布局在盛行風的下風向，居住區(qū)布局在上風向行風的下風向，居住區(qū)布局在上風向 規(guī)律二：在風向隨季節(jié)變化的地區(qū)進行城市規(guī)劃時，規(guī)律二：在風向隨季節(jié)變化的地區(qū)進行城市規(guī)劃時，應使向大氣排放有害物質的工業(yè)企業(yè)避開冬夏季對吹的應使向大氣排放有害物質的工業(yè)企業(yè)避開冬夏季對吹的風向，布局在當?shù)刈钚★L頻風向的上風向，居住區(qū)布局風向，布局在當?shù)刈钚★L頻風向的上風向，居住區(qū)布局在下風向在下風向8.6氣象應用 3 3、在森林防火方面、在森林防火方面 風力的大小還與森林火災的發(fā)生關系十分密切。風不僅能把植被吹風力的大小還與森林火災的發(fā)生關系十分密切。風不僅能把植被吹干，有

48、助于燃燒，而且在火災發(fā)生后，還能使火源得到充分的氧氣供應，干，有助于燃燒，而且在火災發(fā)生后，還能使火源得到充分的氧氣供應，加速燃燒，同時使火花飛濺，影響火災的形狀，延伸火災的外形，擴大火加速燃燒，同時使火花飛濺，影響火災的形狀，延伸火災的外形，擴大火災面積，使地面火變?yōu)闃涔诨稹＜皶r準確的預報會減免火災的發(fā)生和將損災面積，使地面火變?yōu)闃涔诨稹＜皶r準確的預報會減免火災的發(fā)生和將損失減到最小失減到最小 4 4、在軍事氣象方面、在軍事氣象方面 風是海洋氣象因素之一，它對海軍平戰(zhàn)時的活動影響很大。風力超風是海洋氣象因素之一，它對海軍平戰(zhàn)時的活動影響很大。風力超過一定限度，還會影響海軍兵器的使用，影響海軍

49、航空兵各種飛機的起降，過一定限度，還會影響海軍兵器的使用，影響海軍航空兵各種飛機的起降，甚至使飛機偏離預定航線。在海上防化學作戰(zhàn)時，風向、風速也是必須考甚至使飛機偏離預定航線。在海上防化學作戰(zhàn)時，風向、風速也是必須考慮的因素之一。另外，風速對艦艇上無掩蔽人員的戰(zhàn)斗力影響也很大。臺慮的因素之一。另外，風速對艦艇上無掩蔽人員的戰(zhàn)斗力影響也很大。臺風的影響就更大了，它使艦艇難以航行，飛機不能起飛，海上一切活動和風的影響就更大了，它使艦艇難以航行，飛機不能起飛，海上一切活動和訓練演習都將被迫停止。所以，準確的預報對航行有重大意義訓練演習都將被迫停止。所以，準確的預報對航行有重大意義 8.6氣象應用 5 5、其它、其它 風速風向資料還廣泛應用于建筑設計、輸