TGBL1116 Meteorológiai műszerek. A légnyomás mérése, megfigyelése. Légnyomás definíciója. A légnyomás mérése. Légnyomás mértékegységei

2009.10.26.

TGBL1116 Meteorológiai műszerek

A légnyomás mérése, megfigyelése

Bíróné Dr. Kircsi Andrea Egyetemi adjunktus DE Meteorológiai Tanszék Debrecen, 2009/2010 I. félév

Légnyomás definíciója Nyomás:fizikai mennyiségként egységnyi felületre eső erőhatást adja meg p=F/A 1Pa=1N/m2 A levegő tömege a nehézségi erő hatására nyomóerőt gyakorol a testekre, ennek felületegységre gyakorolt értéke a légnyomás. A légnyomás mértéke a magasság függvénye, ami annyit jelent, hogy a magassággal arányban csökken a felületegységre ható nyomóerő. p=hg, ahol h a légoszlop magassága,  a levegő sűrűsége, g a nehézségi gyorsulás

Barométer fejlődése Castellini tanítványa -Torricelli 1643-ban kísérletben bizonyítja a Hg, mint nagy fajsúlyú anyag használhatóságát a légnyomás mérésében Viviani – barometer megszerkesztése

A légnyomás mérése  Ha kb. 1m hosszú, egyik végén zárt üvegcsövet higannyal töltünk fel s nyitott végével lefelé fordítva higannyal telt edénybe állítjuk, azt tapasztaljuk, hogy a higany nem ömlik ki a csőből, hanem bizonyos magasságig továbbra is kitölti azt.  Az edényben lévő higany minden A nagyságú keresztmetszetére a rá nehezedő légoszlop ugyanakkora nyomást gyakorol, mint az A keresztmetszetű, h magasságú higanyoszlop súlya. A súlyt megkapjuk, ha a csőben lévő higany tömegét megszorozzuk a rá ható nehézségi erővel, g-vel.  Ha a higanyoszlop keresztmetszete A, a Hg sűrűsége , az egyensúlyt a F=Ahg egyenlet fejezi ki. Ebből a légnyomást megkapjuk, ha a nyomóerőt felületegységre vonatkoztatjuk.

Légnyomás mértékegységei 1Pa=1N/m2 Normál nyomás: 1 atm=105Pa=1013mbar 1bar=105Pa=100000Pa=1000mbar =750Hgmm Normál légnyomáson 760mm magas higanyoszlop tart egyensúlyt – 760Torr 1atm=101325Pa=1013.25mbar=760Hgmm=760Torr Kanadában és USA-ban higanyhüvelyk - inHg  Egy a tengerszinttől a légkör tetejéig tartó 1 cm2-es levegőoszlop tömege körülbelül 1,037 kg. Egy 1 m2 alapterületű oszlopra 100 KN (kilonewton) erő hat.

1

2009.10.26.

A légnyomás mérése Mért paraméterek Levegő aktuális nyomása – tengerszintre átszámítva -izobár Légnyomás tendencia izallobár: elmúlt 3 óra, vagy más időszak végéig tartó nyomás változás nagysága és iránya

Légnyomás mérése Normál /standard  Legfontosabb légköri paraméter, amely légköri nyomás: előrejelzést segíti – pontos  0°C-on mért Tengerszintre átszámított Standard nehézségi gyorsulás – 45° szélességre számított g=9.80665m/s2

mérése kulcsfontosságú  Mérési tartomány: 500-1080hPa  0.1hPa pontosság  Szenzor idő konstansa: 20s  Átlagolási idő: 1 min Nem csak az eszközre, hanem az elhelyezésre is vonatkozik kritérium

Magasságmérés barométerrel Barometrikus magasságformula:

Nyomástendencia szinoptikus jelei Hidegfront áthaladása az állomáson

Frontálzóna megérkezése előtt

Statika alapegyenlete  A légnyomás magasság szerinti változásának törvényét tanulmányozva képzeljünk el egy egységnyi keresztmetszetű légoszlopot. E légoszlopban pedig egy végtelenül kicsiny dz magasságú darabot. Ebben a darabban lévő levegő súlyával fog csökkenni a légnyomás, ha dz magassággal emelkedünk. Nyilvánvaló, hogy a dz magasság-növekedéshez tartozó dp nyomáscsökkenés értéke egyenlő lesz a dz térfogategységben foglalt levegő tömegének a nehézségi gyorsulással való szorzatával.

dp=-gdz

Légnyomásmérők csoportosítása 1. Folyadékbarométer – Fuess, Fortin Higanyoszlop magasságának a változása 2. Aneroid barométerek, folyadék nélküli – fémszelence alakváltozása - barográfok 3. Forrásponthőmérők, hipszométerek – folyadékok forráspontja változik 4. Elektromos barométerek – kvarckristály piezorezisztens tulajdonsága változik nyomás hatására

2

2009.10.26.

Légnyomásmérők csoportosítása - Folyadék

Nyers barométer állás Hg oszlop magassága

Fuess rendszerű állomásbarométer Nincs nullpont beállítás Kompenzációs a skála Nóniuszos csúszka segíti a leolvasást Hg cső átmérője 6-8mm Hőmérsékleti korrekcióhoz hőmérő Megengedett hiba +-0,3mbar

Nullpont

Folyadékbarométerek korrekciói

Különleges barométerek

1. Hőmérsékleti korrekció – 0°C-ra számítják át 2. Nehézségi korrekció – 45°szélességre és tengerszintre számítják át 3. Hibaindexek 1. Kapilláris korrekció – Hg-ba merülő kapilláriscsőnek szélesednie kell 2. Gőznyomás korrekció - párolgó Hg gőz nyomást gyakorol a Hg oszlopra

Folyadékbarométerek Goethe barometer Csökkenő légnyomás a vihar, csapadék érkezését jelzi Kezdetleges módszer az időjárás előrejelzésére

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Barometer_Goethe_01.jpg

Folyadékbarométerek  Fitzroy időjárás előrejelző eszköze 1850-es évekből – Fitzroy viharbarométere  Kombinált eszköz a hőmérséklet és a légnyomás együttes mérésére – Brit szigeteken operatív módon használták  Desztillált víz, etanol, potassium nitrát, ammónium-klorid és kámfor keveréke.

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Storm_glass.jpg

3

2009.10.26.

Elhelyezés - folyadékbarométer

Légnyomásmérők csoportosítása – Aneroid

Egyenletes hőmérsékletű hely Fix elhelyezés, függesztve Nincs kitéve az időjárás viszontagságainak Barométer leolvasásának időpontja a pontos terminusidő

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Barometer.JPG

Légnyomásmérők csoportosítása – Aneroid Berillium és réz ötvözetből készült fémszelence – Vidie-féle doboz A szelence alakváltozása mutatja a nyomás változását folyamatosan barográf

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Aneroid_barometer.JPG

Légnyomásmérők csoportosítása - barográf

Barográfszalag heves vihar idején

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Barograph_03.jpg

Forrásponthőmérő hipszométer

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Barograph_01.jpg

Elektromos barométerek

Víz forráspontja csökken, ha csökken a légnyomás  A magassággal csökken forráspont Pontos hőmérő Magasságmérés légnyomásmérés

http://en.wikipedia.org/wiki/Piezoelectric_sensor

4

2009.10.26.

Precision Air-Pressure Sensor

AIR-PRESSURE SENSOR  Pressure-sensitive silicium diaphragm, capacitive  600...1100 hPa  Altitude 0…3200m

Silicium resonator 35...1310 hPa Alkalmazható: 0…10.000m magasságtartomány -40…+70°C hőmérsékleti tartomány

temperatures -40…+60°C  Cruise ships heliports professional meteorology e.g. at airports industrial applications development weather stations http://www.lambrecht.net/de/html/Home_17.php

AIR-PRESSURE SENSOR 

http://www.lambrecht.net/de/html/Home_17.php

Digital Precision AirPressure Measuring Instrument

Absolute pressure... is measured inside the cost effective, practical and robust standard housing. The technical design makes the measuring range changeover on site as well as the choice of the output signal possible. The universally applicable sensor is the proper solution for price conscious customers. It distinguishes itself by its low maintenance and easy operation.

 Silicium resonator  35...1300 hPa / ± 0.02% FS ± 0.26 hPa  Altitude 0...10.000 m temperatures 10…+50°C  24 mértékegységben: mbar bar Pa hPa kPa M Pa kg/cm² kg/m² mmHg c mHg mHg mmH2O cmH2O mH 2O torr atm psi lb/ft² inH g inH2O ftH2O m in

 Piezo-resistive pressure measuring cell  600...1100 hPa switchable to 800...1100 hPa  Altitude 0…4000 m temperatures 20…+70°C humidity 0...99% r. h.


Barograph - Drum recorder Set of aneroid capsules (nickel silver) 9-fold high-quality aged compensated  Off the line and manipulation proof Wider drum (160 mm), high resolution Pressure measuring element with overload protection for transport to up to 2700 m altitude Highly precise and application oriented



PRECISION METAL BAROMETER Aneroid capsule liquid thermometer t works reliably in altitudes between 0 and 500 m. 920…1050 hPa 5…+45°C http://www.lambrecht.net/de/html/Home_17.php

5

2009.10.26.

Micro manometer

Micro manometer  Micro-pressure gauges are used to measure inert gases in the gauge, vacuum and differential pressure domain. These instruments have high measuring sensitivity and resolution (scale length up to 4000 mm). With the aid of the mirror ring and knife-edge pointer, measured values can be read accurately and free from parallax error. The micro-pressure gauges can be built into control panels, portable metal boxes or calibrators.

 Lowest pressure… triggers a precise display in the sensible liquid fine pressure measuring instrument. Overpressure, low pressure and differential pressure can be measured stationary as well as mobile. Two tubular spirit levels, the stable cast foot with three point support as well as the movable zero point warrant easy set up and operation. Analogous display of absolute and differential pressure Reference device


http://www.cameroninstruments.com/page/thommen.html#Anchor-HM35-21683

Köszönöm a figyelmet! Bíróné Kircsi Andrea [email protected] http://meteor.geo.klte.hu

6

TGBL1116 Meteorológiai műszerek. A légnyomás mérése, megfigyelése. Légnyomás definíciója. A légnyomás mérése. Légnyomás mértékegységei

Recommend Documents