第一节　气象常用测温仪器

测温仪器通常称为温度表或温度计。在气象观测中通常把能进行连续记录示度（数据）的仪器称为“计”，不能进行连续记录示度（数据）的仪器称为“表”，但在工业及医药领域，两者不作严格区分。根据测温的形式，测温仪器一般可分为接触式和遥感式两大类。在地面气象观测中，普遍使用的是接触式的玻璃液体温度表和双金属片温度计。

一、玻璃液体温度表

玻璃液体温度表是利用了装在玻璃容器中的测温液（感应液）随环境温度变化而进行体积的热胀冷缩，并从测温液位置的变化来测量温度的。常用的测温液是水银和酒精。两者的物理特性见表4-2。

表4-2　水银和酒精的物理性质

根据表3-2，水银作为主要的测温液，其优点有比热小、导热快、沸点较高、内聚力大、易提纯、性状较稳定、不易沾湿玻璃、不透明、便于读数等；缺点是熔点过高不适宜感测低温，膨胀系数小影响观测灵敏度（可通过增加测温液解决）等。酒精作为测温液，本身具有膨胀系数不稳定、纯度低、易蒸发、易沾湿玻璃等缺点，但由于熔点较低，可作为最低温度表或民用温度表，以及温度低于-36℃以下时使用的温度表的测温液。

1.玻璃液体温度表的测温原理

温度表感应球部充满了测温液，与其相连的是一根粗细均匀、一端封闭的毛细玻璃管。设温度为0℃时，感应球部与毛细管管部的测温液体积为V₀；温度为t℃时，测温液体积为V_t，当温度改变了△t℃=t℃-0℃时，测温液体积的改变量△V=V_t-V₀，所以：

△V=V_t-V₀=V₀（1+α△t）-V₀=V₀α△t

上式中α为测温液的视膨胀系数，即测温液的膨胀系数与玻璃体的膨胀系数的差值。此时截面面积为S的毛细管内，液柱的长度改变了△L，即：

△L=△V/S=△tV₀α/S

式中的V₀、α、S对于温度表来说是固定的（α近似常量），所以液柱长度的改变量△L与温度的变化成正比，因此可以利用毛细管测温液柱的变化来测定温度。当被测介质的温度升高，毛细管内的液柱就伸长；反之温度降低，液柱就缩短。这就是玻璃液体温度表的测温原理。

图4-1　玻璃温度表

图4-2　最高温度表(www.daowen.com)

图4-3　最低温度表

2.种类

（1）普通温度表　用来测量任意时刻的温度。通常由感应球部、毛细管、刻度磁板、外套管等组成（见图4-1），属套管式温度表。温度表的测温液是水银；外套管起到保护内部毛细管并使之与外界绝热的作用；毛细管附着固定在刻度磁板上，起到将测温液体积变化放大的作用，与刻度磁板一起显示并度量温度值；鞍托与温度表另一端的金属帽内软木塞共同固定刻度磁板，防止毛细管破碎。在百叶箱内竖立的干、湿球温度表，是由两支型号规格完全一样的普通温度表所组成，其中的湿球温度表只是在感应球部上缠绕了脱脂棉纱。

（2）最高温度表　用来测量一定时间段内出现的最高温度值。其构造与普通温度表基本相同，但在感应球部内嵌有一延伸至毛细管口的玻璃尖针（见图4-2），或使感应部分和毛细管之间形成一弯曲的窄道。当温度升高时，感应球部内的水银体积膨胀，产生的膨胀力大于经过狭窄通道时的摩擦力，因此水银被挤入毛细管内；当温度下降时，毛细管内水银体积收缩，此时水银内聚力小于狭窄通道处的摩擦阻力，不能缩回到感应部分，水银在毛细管内滞留。因此能指示经调整后的某一时段内的最高温度值。

（3）最低温度表　用来测量一定时间段内出现的最低温度值。最低温度表的测温液是酒精，毛细管比普通温度表的更粗一些，且毛细管内有蓝色哑铃状的游标（见图4-3）。当温度下降时（即被测介质温度低于感应液温度），酒精受冷收缩，由于酒精柱顶端的表面张力克服了游标与毛细管壁间的摩擦阻力，带动着游标向感应部分方向移动；当温度上升时，酒精体积膨胀，酒精柱液经过游标周围慢慢前移，而游标受重力及摩擦阻力，仍停在原来位置上，因此游标只能降低而不能升高，它离感应部分较远的那一端所指示的温度，就是经调整后的某时段内的最低温度。

图4-4　曲管地温表及安装示意图

（4）曲管地温表　测定浅层地温用曲管地温表（图4-4）。温度表感应球部附近的管子弯曲呈135°角，玻璃套管下部（自球部到温标起点）用石棉灰填充，再加上有棉花塞，并用火漆做成若干道分隔板，以防止玻璃管内空气的对流。整套曲管地温表包括深度为5cm、10cm、15cm、20cm的四支温度表。

（5）直管地温表　测定深层地温用直管地温表，测量深度有40cm、80cm、160cm、320cm。直管地温表是装在带有铜底帽的管形保护框内（见图4-5），保护框中部有一长孔，使温度表刻度部位显露，以便于读数。保护框的顶端连接在一根木棒（或三节棒）上，木棒长度依土层深度而定。整个木棒和地温表又放在一根硬橡胶套管内，木棒顶端有一个金属盖，恰好盖住硬橡胶套管。木棒上几处缠有绒圈，金属盖内装有毡垫，以阻滞管内空气对流和管内外空气交换，也防止降水等物落入。

二、双金属片温度计

温度计　是自动连续观测记录气温变化的仪器。温度计由感应部分、传递放大部分（杠杆）、自记部分（自记钟、纸、笔）组成（见图4-6）。温度计的感应部分常用双金属片，它的一端固定在支架上，另一端连接自记仪器的机械部分，它随温度变化而发生位移。感应部分位移变化很小，需用杠杆来传递和放大；自记部分包括自记钟、笔和纸。

图4-5　直管地温表

图4-6　温度计