Агаарын температур хэмжих арга
Агаарын температур нь цаг агаар, уур амьсгалын хамгийн түгээмэл хэмжигддэг элементүүдийн нэг юм. Учир нь энэ нь хүний тав тух, ургамлын ургалт, ууршилт, үүл үүсэх, агаар мандлын динамикт орон нутгийн болон дэлхийн хэмжээнд шууд нөлөөлдөг. Агаарын температурын мэдээллийг цаг агаарын урьдчилсан мэдээ, дулааны долгионы сэрэмжлүүлэг, хөдөө аж ахуйн төлөвлөлт, эрчим хүчний менежмент, уур амьсгалын өөрчлөлтийн судалгаанд ашигладаг. Энэхүү өгөгдлийн ач холбогдлоос шалтгаалан агаарын температурыг хэмжих аргыг зохих тоног төхөөрөмж ашиглан зөв хийж, стандарт журмыг дагаж мөрдөх ёстой бөгөөд цаг хугацаа, байршлаар харьцуулж болох үнэн зөв үр дүнг баталгаажуулах ёстой.
Агаарын температурыг хэмжих ойлголт ба үндсэн зарчмууд
Энгийнээр хэлбэл, агаарын температур нь түүний молекулуудын дундаж кинетик энергиэс шалтгаалан агаар хэр халуун эсвэл хүйтэн байгааг хэмжих хэмжүүр юм. Цаг уурын практикт агаарын температурыг ерөнхийдөө Цельсийн градусаар (°C) илэрхийлдэг боловч зарим нөхцөлд Кельвин (K) эсвэл Фаренгейт (°F) ашигладаг. Агаарын температурыг шингэний тэлэлт, цахилгаан эсэргүүцлийн өөрчлөлт, эсвэл хоёр өөр металлын уулзвар дээрх хүчдэлийн өөрчлөлт зэрэг температурын дагуу тогтмол өөрчлөгддөг материалын физик шинж чанарыг ашиглан хэмждэг.
Температурын хэмжилтийн нарийвчлал нь мэдрэгчийн эргэн тойрон дахь орчноос ихээхэн хамаардаг. Нарны цацраг, газраас эсвэл барилга байгууламжаас тусах ойлт, салхины хүчтэй салхи, чийгшил, багаж хэрэгслийн байршлын нөхцөл зэрэг нь гажуудлыг үүсгэж болзошгүй. Тиймээс цаг уурын агаарын температурын хэмжилтийг ихэвчлэн стандарт өндөрт (газрын түвшнээс дээш 1,25-2 метр), цацрагийн хамгаалалттай, төлөөлөх байршилд (хана, асфальт эсвэл дулааны эх үүсвэрээс хэт ойрхон биш) хийдэг.
Уламжлалт арга: шингэн термометр
Хамгийн түгээмэл арга бол мөнгөн ус эсвэл спиртийн термометр гэх мэт шингэн термометр ашиглах явдал юм. Зарчим нь шингэний тэлэлт дээр суурилдаг: температур нэмэгдэхэд шингэн нь капилляр хоолойд тэлж, дээшээ гардаг; температур буурахад шингэн агшиж, доошоо ордог. Спиртийн термометр нь мөнгөн ус хортой тул мөнгөн устай термометрээс илүү аюулгүй боловч мөнгөн ус нь илүү сайн хэмжих хүрээ, тогтвортой байдалтай байдаг. Одоогийн байдлаар эрүүл мэнд, байгаль орчны шалтгаанаар мөнгөн устай термометрийн хэрэглээг улам бүр хязгаарлаж байна.
Цаг уурын станцуудад шингэн термометрийг ихэвчлэн термометрийн биед эсвэл Стивенсоны дэлгэцэнд суурилуулдаг бөгөөд энэ нь багажийг шууд цацраг туяа, борооноос хамгаалдаг цагаан, агааржуулалт сайтай хайрцаг бөгөөд агаарын солилцоог зөвшөөрдөг. Энэ аргын давуу талууд нь энгийн байдал, цахилгаангүй байдал, найдвартай байдал юм. Сул талууд: гараар унших нь алдаа гарах магадлалтай, ажиглагчгүйгээр тасралтгүй өгөгдлийг бүртгэх боломжгүй, хариу үйлдэл үзүүлэх хугацаа нь электрон мэдрэгчээс удаан байж болно.
Хамгийн их-хамгийн бага термометр
Цаг уур судлалын зорилгоор хамгийн их-хамгийн бага термометрийг мэддэг бөгөөд энэ нь тодорхой хугацаанд (ихэвчлэн өдөр бүр) хамгийн өндөр ба хамгийн бага температурыг бүртгэдэг. Сонгодог аргаар эдгээр багажууд нь ажиглагч дахин тохируулах хүртэл хамгийн их эсвэл хамгийн бага байрлалд хадгалагддаг тэмдэглэгээний механизмыг (жишээлбэл, хялгасан судасны жижиг индекс) ашигладаг. Хамгийн их-хамгийн бага өгөгдөл нь дулааны долгион, хүйтний эрсдэл, өдөр тутмын хэлбэлзлийг шинжлэхэд чухал үүрэгтэй. Энэ арга нь стандарт журмыг шаарддаг хэвээр байна: тогтмол унших хугацаа, багаж хэрэгслийг зөв байрлуулах, нарийвчлалтай бичлэг хийх.
Орчин үеийн аргууд: электрон мэдрэгч (термистор, RTD болон термопар)
Багаж хэрэгслийн хөгжил нь автоматжуулсан, өндөр нарийвчлалтай температурын хэмжилт хийхэд хүргэсэн. Түгээмэл хэрэглэгддэг зарим мэдрэгчүүд нь:
1. Термистор
Термистор гэдэг нь цахилгаан эсэргүүцлийн утга нь температураас хамааран өөрчлөгддөг резистор юм. Тэдгээр нь ерөнхийдөө агаар мандлын температурын өргөн хүрээнд маш мэдрэмтгий бөгөөд автомат цаг уурын станцуудад өргөн хэрэглэгддэг. Тэдгээрийн давуу талууд нь хурдан хариу үйлдэл үзүүлэх, харьцангуй хямд өртөгтэй байх явдал юм. Гэсэн хэдий ч термисторууд нь болгоомжтой тохируулга шаарддаг бөгөөд цаг хугацааны явцад гаждаг.
2. RTD (Эсэргүүцлийн температурын мэдрэгч)
RTD-үүд нь ихэвчлэн цагаан алтаар хийгдсэн байдаг (жишээлбэл, Pt100 эсвэл Pt1000) бөгөөд температуртай харьцуулахад эсэргүүцлийн харьцангуй шугаман өөрчлөлтийг ашигладаг. RTD-үүд нь тогтвортой байдал, нарийвчлалаараа алдартай тул стандарт болон судалгааны хэмжилтэд тохиромжтой. Тэдний сул тал нь термистороос илүү үнэтэй бөгөөд цахилгаан шуугиан нь үр дүнд нөлөөлөхөөс урьдчилан сэргийлэхийн тулд бат бөх хэмжилтийн хэлхээ шаарддаг явдал юм.
3. Термопар
Термопар нь Зеебекийн эффект дээр үндэслэн ажилладаг: хоёр өөр металл нь хэмжих болон лавлах уулзваруудын хоорондох температурын зөрүүнээс хамааралтай цахилгаан хүчдэл үүсгэдэг. Термопар нь бат бөх бөгөөд маш өргөн температурын хүрээнд ашиглаж болно. Гэсэн хэдий ч хэвийн агаарын температурын хэмжилтийн хувьд термопар нь заримдаа RTD-ээс бага нарийвчлалтай байдаг бөгөөд нарийвчлалын тулд хүйтэн уулзварын нөхөн төлбөр шаарддаг.
Цахим мэдрэгчүүд нь ихэвчлэн минут эсвэл бүр секунд тутамд өгөгдлийг бүртгэдэг өгөгдөл бүртгэгчтэй холбогддог. Энэ нь өдөр тутмын температурын хэлбэлзэл, үүл эсвэл салхины хүчтэй салхинаас үүдэлтэй огцом өөрчлөлтийг шинжлэх, цаг агаарын бусад элементүүдтэй нэгтгэх боломжийг олгодог.
Цацрагийн хамгаалалт ба агааржуулалт: гажуудлыг бууруулах түлхүүр
Агаарын температурыг хэмжих аргууд нь зөвхөн мэдрэгчийн тухай төдийгүй цацраг туяанаас хэрхэн хамгаалагдсантай холбоотой юм. Хамгаалалтгүй бол мэдрэгч нь нарны шууд тусгал эсвэл тод гадаргуугаас тусах гэрэлд өртөхөд илүү өндөр, хэрэв буруу тохируулсан бол шөнийн цагаар цацраг туяагаар хөргөх үед бага уншиж чаддаг.
Тиймээс цацрагийн хамгаалалтыг ихэвчлэн цагаан, олон хавтантай ашигладаг. Хоёр ерөнхий төрөл байдаг:
– Идэвхгүй хамгаалалт: байгалийн агааржуулалтад тулгуурладаг. Салхи хангалттай ихтэй газарт тохиромжтой боловч салхи багатай, цацраг идэвхт бодис ихтэй нөхцөлд хазайлттай байж болно.
– Идэвхтэй хамгаалалт (сорсон хамгаалалт): мэдрэгч дээгүүр агаарын урсгалыг хүчээр дамжуулахын тулд сэнс ашигладаг бөгөөд ингэснээр орон нутгийн халаалтыг бууруулдаг. Энэ төрөл нь цацрагийн нөхцөлд илүү нарийвчлалтай байдаг. өндөр ба нам салхи, гэхдээ цахилгаан болон засвар үйлчилгээ шаарддаг.
Сонгодог цаг уурын практикт Стивенсоны дэлгэцийг стандартын дагуу суурилуулсан үед үр дүнтэй идэвхгүй хамгаалалт гэж үзэж болно.
Алсын зайн хэмжилтийн аргууд : хиймэл дагуул болон дулааны мэдрэгч
Гадаргуу дээрх шууд хэмжилтээс гадна температурыг алсын зайн тандан судлалын аргаар хянадаг. Цаг уурын хиймэл дагуулууд агаар мандал болон гадаргуугаас ялгарч буй хэт улаан туяаны цацрагийг хэмжиж, дараа нь температурыг тооцоолдог. Гэсэн хэдий ч хиймэл дагуулууд 2 метрийн шууд агаарын температурын оронд гадаргуугийн температур (газрын гадаргуугийн температур) эсвэл тодорхой агаар мандлын давхаргын температурыг ихэвчлэн авдаг. Гэсэн хэдий ч хиймэл дагуулын өгөгдөл нь өргөн хүрээний дулааны тархалтыг зураглах, бүс нутгийн дулааны долгионыг хянах, хиймэл дагуулын цөөн станцтай бүс нутагт өгөгдлийн цоорхойг нөхөхөд маш их хэрэгтэй байдаг.
Энэ аргын сул талууд нь үүлний бүрхүүлд өртөх, нарийн төвөгтэй залруулах алгоритм шаарддаг, мөн хиймэл дагуулын мэдрэгчийн тохируулга болон агаар мандлын нөхцөл байдлаас хамааран нарийвчлал нь багтдаг.
Стандартчилал, тохируулга, өгөгдлийн чанар
Агаарын температурын хэмжилтийн нарийвчлал нь багажийн хүлээн зөвшөөрөгдсөн стандартын дагуу тохируулгаас хамаарна. Мэдрэгчийн шинж чанар нь хөгшрөлт, чийгшил, тоос шороо, зэврэлтээс шалтгаалан өөрчлөгдөж болно. Тиймээс мэргэжлийн цаг уурын станцууд тогтмол тохируулгын хуваарь болон хээрийн үзлэгт хамрагддаг бөгөөд үүнд:
- цацрагийн хамгаалалтын бамбайн цэвэр байдлыг шалгах,
– мэдрэгчийн суурилуулалтын өндрийг шалгах,
– тухайн байршлын эргэн тойронд шинэ дулааны эх үүсвэр байхгүй эсэхийг шалгаарай (жишээ нь барилга байгууламж, агааржуулагч эсвэл асфальт),
– өгөгдлийн баталгаажуулалт (гадны утга болон ер бусын огцом өсөлтийг илрүүлэх).
Чанарын хяналтын практикт ойролцоох станцуудтай харьцуулалт хийх, өдөр тутмын тогтвортой байдал, системчилсэн алдааг илрүүлэхийн тулд статистикийн шинжилгээ хийх зэрэг орно.
Хаах
Агаарын температур хэмжих аргууд нь энгийн шингэн термометрээс өндөр нарийвчлалтай электрон мэдрэгч болон хиймэл дагуулын алсын зайн мэдрэгч хүртэл хөгжсөн. Эдгээр аргууд тус бүр өөрийн гэсэн давуу болон хязгаарлалттай боловч бүгд нэг үндсэн зарчим дээр суурилдаг: мэдрэгч нь цацраг туяа эсвэл орон нутгийн нөлөөллөөс үүдэлтэй температурыг бус харин төлөөлөх агаарын температурыг хэмжих ёстой. Зөв байрлуулалт, зохих цацрагийн хамгаалалт, хангалттай агааржуулалт, дуу чимээний тохируулга, чанарын хяналтын журмыг хэрэгжүүлснээр агаарын температурын өгөгдөл нь цаг агаарын урьдчилсан мэдээ , уур амьсгалын үйлчилгээ, дулааны эрсдэлийг бууруулах, байгаль орчны судалгаа хийхэд бат бөх суурь болж чадна.
Хэрэв та хүсвэл би энэ нийтлэлийг тодорхой нөхцөл байдалд тохируулан өөрчилж болно - жишээлбэл, сургуулийн даалгавар, лабораторийн тайлан эсвэл BMKG/WMO хэмжилтийн стандартад - үүнд багаж суурилуулах журмын ном зүй, зураг чимэглэлийг нэмж болно.
