Instrumentos de medición de humedad para instrumentos de observación meteorológica de superficie

Se utilizan habitualmente termómetros de bulbo seco y húmedo, higrómetros capilares (medidores), medidores de punto de rocío y láminas eléctricas de humedad. El psicrómetro fue inventado por primera vez por E. F. August de Alemania (1825). Consiste en un par de termómetros de exactamente la misma forma que se instalan uno al lado del otro para medir la temperatura y la humedad del aire. Uno mide la temperatura y se llama bulbo seco; el otro envuelve el bulbo con una capa de gasa desnatada empapada en agua destilada y se llama bulbo húmedo. Debido a que el agua absorbe calor del elemento sensor de temperatura a medida que se evapora en aire húmedo no saturado, la temperatura de bulbo húmedo será menor que la temperatura de bulbo seco. La presión de vapor de agua e en el aire se puede calcular según la siguiente fórmula:

e =ew-Ap(T-Tw)

donde T y Tw son las partes seca y húmeda temperaturas de bulbo respectivamente, y ew es la presión de vapor de saturación correspondiente a la temperatura de bulbo húmedo, P es la presión atmosférica. A es el coeficiente psicrométrico, que es función del diámetro del bulbo húmedo y la velocidad de ventilación. Por lo tanto, la ventilación artificial constante del instrumento puede mejorar la precisión de la medición. Los termómetros de bulbo húmedo y seco no son adecuados para medir la humedad a bajas temperaturas (por debajo de -10°C). ①Anemómetro de copa de viento. Es el tipo más común de anemómetro. El anemómetro de copa rotativa fue inventado por primera vez por el británico J.T.R. Robinson (1846). En ese momento usaba cuatro copas y luego cambió a tres copas. Tres copas vacías parabólicas o semiesféricas fijadas en la rejilla a 120 grados entre sí están alineadas con un lado, y toda la rejilla, junto con la copa de viento, está montada sobre un eje que puede girar libremente. La copa de viento gira alrededor de su eje bajo la acción de la fuerza del viento y su velocidad de rotación es proporcional a la velocidad del viento. La velocidad de rotación se puede registrar mediante contactos eléctricos, generadores de tacómetro o contadores fotoeléctricos. ②Anemómetro de hélice. Es un anemómetro con un conjunto de hélices de tres o cuatro palas que giran alrededor de un eje horizontal. La hélice se instala en la parte delantera de una veleta de modo que su plano de rotación esté siempre orientado en la dirección del viento y su velocidad de rotación sea proporcional a la velocidad del viento. ③Anemómetro de hilo caliente. Un alambre de metal se calienta mediante corriente eléctrica y el aire que fluye disipa el calor. La tasa de disipación de calor se relaciona linealmente con la raíz cuadrada de la velocidad del viento y luego se linealiza a través de circuitos electrónicos (para facilitar el escalado y la lectura), un alambre caliente. Se puede fabricar un anemómetro. Los anemómetros de hilo caliente se dividen en dos tipos: tipo de calentamiento lateral y tipo de calentamiento directo. Los alambres calientes con calentamiento lateral son generalmente alambres de cobre y manganeso, cuyo coeficiente de resistencia a la temperatura es cercano a cero y en su superficie se instala un elemento de medición de temperatura. Los cables calientes de calentamiento directo están hechos en su mayoría de alambre de platino, que puede medir directamente la temperatura del cable caliente mientras mide la velocidad del viento. El anemómetro de hilo caliente tiene una alta sensibilidad a velocidades de viento pequeñas y es adecuado para medir velocidades de viento pequeñas. Con una constante de tiempo de sólo unas pocas centésimas de segundo, es una herramienta importante para las mediciones de turbulencia atmosférica y meteorología agrícola. ④Anemómetro acústico. El componente de la velocidad del viento en la dirección de propagación de las ondas sonoras aumentará (o disminuirá) la velocidad de propagación de las ondas sonoras. Se puede utilizar un anemómetro acústico fabricado con esta característica para medir el componente de la velocidad del viento. Los anemómetros acústicos tienen al menos dos pares de elementos sensores, cada par incluye una sirena y un receptor. Haga que las direcciones de propagación de las ondas sonoras de las dos sondas sean opuestas. Si un conjunto de ondas sonoras se propaga a lo largo del componente de velocidad del viento y el otro conjunto se propaga en contra del viento, la diferencia de tiempo entre los dos receptores que reciben el pulso de sonido será. proporcional al componente de la velocidad del viento. Si se instalan dos pares de elementos en las direcciones horizontal y vertical al mismo tiempo, la velocidad del viento horizontal, la dirección del viento y la velocidad del viento vertical se pueden calcular respectivamente. Dado que las ondas ultrasónicas tienen las ventajas de ser antiinterferentes y de buena directividad, la frecuencia de las ondas sonoras emitidas por el anemómetro acústico se encuentra principalmente en la banda ultrasónica. Es un instrumento que mide la dirección y velocidad instantánea del viento y realiza registros continuos. Fue diseñado por el británico W.H. Dyne (1892), de ahí el nombre. La dirección del viento se mide mediante el dispositivo de veleta y la velocidad del viento se mide mediante el siguiente dispositivo: la parte de detección de la velocidad del viento tiene dos aberturas, la abertura que detecta la suma de la presión dinámica del viento y la presión estática del viento. La atmósfera se llama puerto de presión total. Básicamente, solo detecta la apertura de la presión estática de la atmósfera. Se llama puerto de presión estática. El puerto de presión total está ubicado en el extremo frontal de la barra transversal de la cola de viento de la veleta. Dado que la veleta se balancea con el viento, la cola de viento siempre está en la dirección del viento, por lo que el puerto de presión total siempre mira en la dirección de. el flujo de aire; el puerto de presión estática es un grupo de pequeños orificios ubicados en la veleta en la carcasa exterior del eje vertical. El puerto de presión total y el puerto de presión estática están conectados al micromanómetro tipo boya a través de conductos respectivamente. La cámara interior de la boya está conectada a la tubería de presión total y el exterior de la boya está conectado a la tubería de presión estática. De esta forma, la diferencia de presión que experimenta la boya sólo está relacionada con la presión dinámica del viento. Dado que la presión dinámica del flujo de aire es proporcional al cuadrado de la velocidad del viento, para mantener la altura de flotación del pontón proporcional a la velocidad del viento después de verse afectada por la presión del viento, la forma curva de la pared interior del pontón debe estar especialmente diseñado.