第二节　风的测定

空气的水平运动称风。风向是指风的方向，风速是指空气所经过的距离所需要的时间的比值。风是矢量，既有大小又有方向，即风速和风向。风向用十六方位表示，风速用m/s来表示（定时观测取整数，自记记录取一位小数）。

测定的项目有：平均风速和最多风向。配有自记仪器的要作风向风速的连续记录并进行整理。

图6-4　EL型电接方向风计感应部分

常用的测定风向风速的仪器有EL型电接风向风速计和三杯轻便风向风速表等。

一、EL型电接风向风速计

1.EL型电接风向风速计的组成

由感应器、指示器、记录器组成的有线遥测仪器。

感应器风向部分由风标、风向方位块、导电环、接触簧片等组成；风速部分由风杯、交流发电机、涡轮等组成（见图6-4）。

指示器由电源、瞬时风向指示盘、瞬时风速指示盘等组成（见图6-5）。

记录器由八个风向电磁铁、一个风速电磁铁、自记钟、自记笔、笔挡、充放电线路等部分组成（见图6-6）。

图6-5　EL型电接风向风速计指示器

图6-6　EL型电接风向风速计记录器

2.电接风向风速计的安装

（1）仪器安装前须检查仪器成套性，进行装配和运转试验。

（2）仪器检查试验合格后，即可进行安装。感应器应安装在牢固的高杆或塔架上，附设避雷装置。风速感应器（风杯）中心距地10～12m；若安装在楼顶平台上，则风速感应器（风杯）中心距平台6～8m，且距地面不得低于10m。

（3）首先将三角铁底座固定在杆顶，安装时感应器中心轴应垂直，指南杆指向正南方。为检查校正方位，应在高杆或塔架正南方向的地面上，固定一个小木桩作标志。

（4）指示器、记录器应平稳地安放在室内桌面上，用电缆与感应器相连接；电缆可以架空，也可以敷设地下。

（5）电源便用交流电（220V）或干电池（12V）。若用干电池，注意正负极不要接错。

3.电接风向风速计的观测和记录

（1）观测步骤

①打开指示器风向、风速开关，观测两分钟风速指针摆动的平均位置，读取整数记录。风速小时，把风速开关拨在“20”档上，读0～20m/s标尺刻度；风速大时，应把风速开关拨在“40”档上，读0～40m/s标尺刻度。观测风向指示灯，读两分钟的最多风向，用十六方位缩写字母记录。静风时，风速记0，风向记“C”。平均风速超过40m/s，则记为＞40。

电接风向风速计的观测和记录

因电接风向风速计有故障或冻结现象严重而不能正常工作时，可用其他风向风速计进行观测，并在备注栏注明。

②自记纸更换的方法、步骤基本上与气压计相同。其不同点是笔尖在自记纸上作时间记号，是采用压自记笔杆的方法。换纸后不必用逆时针法对时，对准时间后，必须将钟筒上的压紧螺帽拧紧。

③自记纸整理时间差订正，以实际时间为准，根据换下的自记纸上的时间记号，求出自记钟在24小时内的计时误差，按变差分配到每个小时，再用铅笔在自记迹线上作出各正点的时间记号；当自记钟在24小时内的计时误差≤20分钟时，不必进行时间订正，但要尽量找出造成误差的原因，应加以调节消除。

（2）各时风速，计算正点前10分钟内的风速，按迹线通过自记纸上水平分格线的格数（1格相当于1.0m/s）来计算。例如通过5格，记5.0；3格，记3.3格，记为2.7；风速画平线时记0.0，同时风向记C。

风速自记部分是按空气行程200m电接一次，风速自记笔相应跳动一次来记录的。如10分钟内笔尖跳动一次，风速便是0.3m/s（即200m/600s）；如10分钟内笔尖跳动两次，风速便是0.7m/s（即400m/600s）。因此，风速的小数位只能是0、3、7。

在风速记录机失调时，应根据风速笔尖在10分钟内跳动的实际次数（不是格数）来计算风速。例如，某正点前10分钟内风速笔尖跳动四次，通过的水平分格线是四格，该时风速应为1.3，而不能计算为4.0。

（3）各时风向，从各正点前10分钟内的五次风向记录中挑选出现次数最多的，作为该时风向。如最多风向有两个出现次数相同，应舍去最左边一次画线，然后在其余四次画线中挑取。若仍有两个风向相同，再舍去左边一次画线，按右边的三次画线来挑取。如五次画线均为不同方向，则以最后边的一次画线的方向作该时记录。

正点前10分钟内，风向记录中断或不正常，如属下列情况，可视为对正点记录无影响：风向漏跳两次，在未漏跳的三次画线中方向是相同的；风向漏跳一次，其余四次或其中三次画线为同一方向的；风向漏跳一次，在其余四次画线中，前面两次的方向相同，后面两次为同一方向的；部分风向笔尖迹线虽有中断，但从实有的五次画线中挑取的最多风向为NNE、ENE、ESE、SSE、SSW、WSW、WNW、NNW之一的。

风向记录有中断、连跳等情况时，但从实有记录中，参照上述方法可以判定对正点记录无影响的。

（4）日最大风速，从每日（20～20时）风速记录中迹线较陡的几处线段上，分别截取10分钟的风速线段进行比较，选出最大值作为该日10分钟最大风速，并挑选相应的风向，注明该时段的终止时间。

当日最大风速，可跨日、跨月、跨年挑取。但只能上跨，不能下跨。例如：4日19⁵¹到5日20⁰¹的风速是在5日任意10分钟内挑出的最大风速，则5日最大风速取这10分钟的风速及风向，时间记20⁰¹。

4.维护

（1）因感应器与指示器是配套检定的，所以在撤换仪器时二者应同时成套撤换。

（2）电源（串联的干电池）电压如已低于8.5伏特（测量电压时，要切断交流电源，打开风向扳键开关），就不能保证仪器正常工作，应全部调换新电池。干电池与整流电源并联使用时，要经常检查干电池。如锌壳发软或有微量糊状物冒出，应立即更换以免腐蚀仪器。如果经常发生这种情况，可能是电源电压太高或短路造成，应更换电源变压器的输出插头。如果仍不见效，就不宜将干电池和整流电源并联使用。

（3）如果风向画线后笔尖复位超越基线过多，可能造成判断错误，应向里调节笔杆上的压力调整螺钉，以加大笔尖压力。如画线后回不到基线上，有起伏，就应调节螺钉减小笔尖的压力。

（4）风向方位块每年清洁一次。如果发现风向灯泡严重闪烁，或时明时暗时灭，应及时检查感应器内风向接触簧片的压力和清洁方位块的表面。

（5）更换风向灯泡时，应从八灯盘后面拧下正中的一个大螺钉，再把装有灯泡的底板连同后半个胶木壳一起拔出来。换好灯泡后，重新放回时，必须注意使用前后两胶木壳的色点对准，否则灯泡相应的方位就会错乱。

（6）五个笔尖不在同一时间线上时，应首先调节好风速笔尖在笔杆上的位置，然后将风向笔尖沿笔杆移动与风速笔尖对齐。移动、清洗或调换笔尖时，应注意勿使笔杆变形。感到难以拨动时，可先将笔杆拆下来，再细心处理。

（7）自记钟的走时有较大误差，应拨正快慢针。若自记钟走动较慢，应检查套在中轴上的双片大齿轮上下齿轮有无相对转动一个角度，钟机内的两分钟自动开关对双凸轮的压力是否过大，并加以调节。若无效，应进行检修。(www.daowen.com)

二、三杯轻便风向风速表

三杯轻便风向风速表是测量风向和一分钟平均风速的仪器，适用于野外流动观测，也可作台站备份仪器。

1.仪器构造

仪器由风向部分（包括风向标、方位盘、制动小套），风速部分（包括十字护架、风杯、风速表刻度盘、风速按钮）和手柄三部分组成（见图5-7）。

当按下风速按钮启动风速表后，风杯随风转动即带动风速表主机体内的齿轮组，指针即在刻度盘上指示出风速，时间控制系统也开始工作，待一分钟后自动停止计时，风速指针也停止转动。

指示风向的方位盘，系一磁罗盘，当制动小套管打开后，罗盘按地磁子午线的方向稳定下来，风向标随风向摆动，其指针即指出当时风向。

2.观测和记录

图6-7　三杯轻便风向风速表

（1）观测时由观测者手持仪器，高出头部或安装在小气候观测架上，主轴保持垂直，风速刻度盘与当时风向平行，观者应站在仪器的下风方。然后将方向盘的制动小套管向下拉并向右转一角度，启动方向盘，注视环向指针约两分钟，记录其最多风向。

（2）在观测风向时，待风杯旋转约半分钟后，按下风速按钮，启动仪器。待一分钟后读出指针示度值（指示风速），将此值在风速表检定曲线图中，查出实际风速，取一位小数，即为所测的平均风速。

（3）观测完毕，将方位盘制动小套管左转一小角度，借弹簧的弹力，小套管弹回上方，固定好方向盘，不要再按风速按钮，将仪器放回盒内。

3.维护

（1）保持仪器清洁、干燥，若被雨雪打湿，使用后须用软布擦拭干净。

（2）避免碰撞和震动，非观测时间，仪器要放在盒内。切勿用手摸风杯，亦不得用口对风杯猛烈吹气。

（3）平时不要随便按动风速按钮。计时器开始工作(即小红分针开始转动)后，不得再按风速按钮。

（4）各轴承和紧固螺母不得随意拧动。风向部分、风速部分和手柄三部分连接和卸下时不可猛拧，动作要慢且轻，松紧适度，不可拧得过紧。

（5）仪器使用120小时后须重新检定。

三、热球式微风仪

1.热球式微风仪的构造原理及使用

热球式微风仪的感应部分是一固定在支架上的直径约为0.6mm的玻璃球，球内绕有加热玻璃球的线圈和热电偶的一个端点。热电偶的冷端连接在支架上，直接暴露在气流中，用以测定气温（见图6-8）。当用一定大小的电流加热线圈后，玻璃球温度升高，可升高到一定程度，当气流通过玻璃球时，玻璃球散热，温度下降。流速小的时候温度较高，流速大的时候温度较低，所以玻璃球温度的高低变化与气流的速度有关。温度的高低变化可以用玻璃球与支架之间的温差表示。玻璃球与支架的温差可通过热电偶测量得到，热电偶测量的温差电动势经换算变成“m/s”的风速单位，直接标在刻度盘上，以便直接读出风速的大小。由于每台仪器存在着性能的差异，所以刻度盘上的数值具有一定误差，因此，每台仪器都附带各自的检定曲线。

2.热球式微风仪的安装与使用

图6-8　热球式微风仪

（1）将热球式微风仪感应部分固定于温室（或大棚）通风口处，使感应头朝向气流来向，读数器（指示部分）置于温室（或大棚）内。

（2）打开仪器开关，感应头的挡风罩处于关闭状态，此时仪器电表指针指在零点，如果指针不在零点，调整零点的可变电阻，使指针指示到零点。

（3）把旋钮拨到“满”挡，这时电流指针指示在满刻度上，如果指针不在满刻度上，调整满刻度的可变电阻，使指针指示到满刻度。

（4）拉出感应头，使探头上的红点对准风向，把旋钮拨到“观测”挡，这时电表指针所指出的即瞬时风速，单位是m/s，读数后并记录，每1min读数一次，连续读5～10次。

（5）将读数取平均值，作为此次观测的平均风速。

3.热球式微风仪的维护

（1）感应球不能长期暴露在空气中，不得用手触摸。

（2）观测时应注意避免碰断探头金属丝。

（3）保持仪器清洁，尤其玻璃球上不能有水滴。

（4）严格按照仪器说明书上的操作方法进行观测。

复习思考题

1.水银气压表、空盒气压表、气压计测量气压的优缺点各是什么？

2.水银气压表读数前为什么要调整水银槽内的水银面与象牙针相接？

3.水银气压表的读数为什么要经过各种订正后才能得到该站气压？

4.空盒气压表为什么也可测量气压值？

5.测定风向、风速的仪器有哪些？它们各自的优缺点是什么？

6.比较1.5m和0.5m处风速有何不同，分析原因。

7.热球式微风仪能测量平均风速吗？如何测量？

8.比较不同时期的瞬时风速值，说明其变化的原因。