Meteorológiai műszerkert. TGBL1116 Meteorológiai műszerek. Meteorológiai műszerkert. Műszerek ellenőrzése. Meteorológiai állomás kitettsége



Hasonló dokumentumok
Hőmérsékletmérés. Hőmérsékletmérés. TGBL1116 Meteorológiai műszerek. Hőmérő test követelményei. Hőmérő test követelményei

Megfigyelések időpontjai. TGBL1116 Meteorológiai műszerek

6. HMÉRSÉKLETMÉRÉS. A mérés célja: ismerkedés a villamos elven mköd kontakthmérkkel; exponenciális folyamat idállandójának meghatározása.

2. A hőmérő kalibrálása. Előkészítő előadás

Időjárási elemek megfigyelése és mérése

Hőmérsékletmérés

2. Hőmérséklet érzékelők vizsgálata, hitelesítése folyadékos hőmérő felhasználásával.

- az egyik kiemelked fontosságú állapotjelz a TD-ban

TERMOELEM-HİMÉRİK (Elméleti összefoglaló)

Légköri vízzel kapcsolatos mérések TGBL1116 Meteorológiai műszerek

67. ábra. A példa megoldása i-x diagrammon

Hőmérséklet mérése Termisztor és termoelem hitelesítése

METEOROLÓGIAI MÉRÉSEK, MŰSZEREK Meteorológia-gyakorlat

Hőmérséklet mérése Termisztor és termoelem hitelesítése

Magas-hőmérsékletű gázáramba épített hőmérők hősugárzás és hővezetés okozta hőmérsékletmérési hibáinak bemutatása

A korrózió elleni védekezés módszerei. Megfelelő szerkezeti anyag alkalmazása

Kutatói pályára felkészítő akadémiai ismeretek modul

TGBL1116 Meteorológiai műszerek. Meteorológiai sugárzásmérés. Az elektromágneses sugárzás tulajdonságai: Sugárzásmérések. Sugárzási törvények

SZABADALMI LEÍRÁS SZOLGÁLATI TALÁLMÁNY

MŰSZAKI ISMERETEK. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

ÁLTALÁNOS METEOROLÓGIA 2. METEOROLÓGIAI MÉRSÉSEK MÉRÉSEK ÉS ÉS MEGFIGYELÉSEK

Érzékelők és beavatkozók

ÉLELMISZERIPARI ISMERETEK. Cukorrépa (Beta vulgaris var. saccharifera) Dr. Varga Csaba főiskolai adjunktus

Műszerek kiválasztása, jellemzése

ÚTMUTATÓ. Jogosult: Valamennyi 10 fokot meghaladó lejtésű terület, ahol az erózióvédekezés keretében padkás talaj-előkészítés történik.

MUNKAANYAG. Medveczkyné Péter Borbála. Mérés-vizsgálat. A követelménymodul megnevezése: Biztonságos és minőségi munkavégzés a könnyűiprban

C80/1, C90, C150. HU Vezérlőegységek

Készítette: Bujnóczki Tibor Lezárva:

Használati útmutató. Az ET-012c használható biztonsági termosztátként is. Részletek a "használati útmutató" erre vonatkozó fejezetében.

A LÉGKÖR VIZSGÁLATA METEOROLÓGIAI MÉRÉSEK ÉS MEGFIGYELÉSEK. Környezetmérnök BSc

Lázmérő. Bimetáll hőmérő. Digitális hőmérő. Galilei hőmérő. Folyadékos hőmérő

A Vegyipari Technológiák gyakorlatokhoz kapcsolódó általános ismeretek

TGBL1116 TGBL1116. Meteorológiai műszerek. Követelmények. Ajánlott irodalom A METEOROLÓGIA FELADATA

Hőmérő Fluke 561. Használati utasítás

Elektrokémia. A nemesfém elemek és egymással képzett vegyületeik

Méréstechnika. Hőmérséklet mérése

MŰSZAKI INFORMATIKA SZAK

Kenőanyagcsere és gépkarbantartás szervezés olajanalízis alapján

Érettségi témakörök és tételek fizikából, 2010

Termodinamika és statisztikus mechanika. Nagy, Károly

Fizika vetélkedő 7.o 2013

SPEKTROFOTOMETRIAI MÉRÉSEK

Új kötőanyagrendszer előállítása ipari hulladékanyag mechanokémiai aktiválásával

DE TEK TTK Meteorológiai Tanszék

Tanulói munkafüzet. FIZIKA 11. évfolyam emelt szintű tananyag egyetemi docens

Hűtőházi szakági tervezés mezőgazdasági és ipari célokra.

AZ ÉGÉSGÁTLÁS KÖRNYEZETI HATÁSAINAK VIZSGÁLATA

9. Radioaktív sugárzás mérése Geiger-Müller-csővel. Preparátum helyének meghatározása. Aktivitás mérés.

RUDABÁNYAI BÁNYATÓ HIDROLÓGIAI ÉS VÍZKÉMIAI VIZSGÁLATA

Szigetelők Félvezetők Vezetők

A MŐHOLDVÉTELRİL ÁLTALÁBAN

Erőművi kazángépész Erőművi kazángépész

A hőmérséklet mérése

4. A FORGÁCSOLÁS ELMÉLETE. Az anyagleválasztás a munkadarab és szerszám viszonylagos elmozdulása révén valósul meg. A forgácsolási folyamat

Környezetvédelmi mérések fotoakusztikus FTIR műszerrel

egyetemi tanár Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai

1. MINTAFELADATSOR KÖZÉPSZINT

Villamos szakmai rendszerszemlélet II. - A földelőrendszer

Meteorológiai műszerek és mérőrendszerek

A Kéményseprő ipari tevékenység - mérőműszerek tárgyú eljárást megindító felhívás módosítása

Az infravörös spektroszkópia analitikai alkalmazása

Néhány adat a bükki töbrök mikroklímájához

Novák Csaba BME, Szervetlen és Analitikai Kémia Tanszék 1111 Budapest, Szent Gellért tér 4. Termikus analízis

[muszakiak.hu] - a mûszaki portál

Acélszerkezetek tervezése tűzhatásra Bevezetés

Elektrosztatikus gyulladásveszély üzemanyagok műanyag csőben való szállítása során

M é r é s é s s z a b á l y o z á s

microox -kondenzátor GVHX/GVVX elpárologtató R134a, R404a, R507, R410a,...

Digitális 5-IN-1 Kézi Bögreprés Model No.: MPA-500B

GÉPÉSZMÉRNÖKI SZAK. Anyagtudomány II. Könnyű- és színesfémek. Dr. Rácz Pál egyetemi docens

Nemlineáris és femtoszekundumos optika Szakmai záróbeszámoló OTKA K 47078

Műanyagok galvanizálása

Detektorok. Fodor Zoltán. Wigner fizikai Kutatóközpont. Hungarian Teachers Programme 2015

Alternatív ENERGIAFORRÁSOK Új Termék +10% hatásfok -25% ár NAPKOLLEKTOR

A SZUPRAVEZETÉS. Fizika. A mágneses tér hatása a szupravezető állapotra

MAGYAR RÉZPIACI KÖZPONT Budapest, Pf. 62 Telefon , Fax

Pára- és hőmérséklet mérőműszer

6. RADIOAKTIVITÁS ÉS GEOTERMIKA

UV-LÁTHATÓ ABSZORPCIÓS SPEKTROFOTOMETRIA

Fizika 2 (Modern fizika szemlélete) feladatsor

Lumineszcencia Fényforrások

Hőérzékelés

Ellenálláshegesztés elméleti alapjai

Hatvani István fizikaverseny forduló. 1. kategória

Többet látni. Többet nyújtani. testo 880 hõkamera

Tartalom: Bevezetés. 1. Karbidok. 1.1 Szilíciumkarbid

Mit mond ki a Huygens elv, és miben több ehhez képest a Huygens Fresnel-elv?

Köszöntöm a Kollegákat!

Neved: Iskolád neve: Iskolád címe:

Diagnosztika labor. Előadók: Kocsis Szürke Szabolcs Somogyi Huba Szuromi Csaba

Méréstechnika. Vízben zavarosság, vezetőképesség és oldott oxigéntartalom mérése

MŰANYAGOK TULAJDONSÁGAI

VERATEMP+ ÉRINTÉSNÉLKÜLI KLINIKAI HŐMÉRŐ. Használati útmutató

Szakmai ismeret A V Í Z


BIOLÓGIA KÍSÉRLETEK. esetén a földigiliszta hátsó végén

Síkban polarizált hullámok síkban polarizált lineárisan polarizált Síkban polarizált hullámok szuperpozíciója cirkulárisan polarizált

Fizika belépő kérdések /Földtudományi alapszak I. Évfolyam II. félév/

HASZNÁLATI UTASÍTÁS SD, UFR, WSN, GNF, MBF, SN, SMR típusú fagyasztószekrényekhez és fagyasztóvitrinekhez

Fizika!" Mechanika és hőtan. Baló Péter KOMPETENCIAALAPÚ AP Fizika 9. Mechanika és hőtan

Átírás:

Meteorológiai műszerkert TGBL1116 Meteorológiai műszerek Bíróné Dr. Kircsi Andrea Egyetemi adjunktus DE Meteorológiai Tanszék Elhelyezése, kitettsége a mérendő adatok reprezentativitását határozza meg. Szinoptikus és éghajlatkutató állomás kültéri műszereit 25 m x 25 m területnél kisebb területen kell elhelyezni. Tipikus műszerkert kisebb 6x9, vagy 7x10m terület Debrecen, 2009/2010 I. félév Meteorológiai műszerkert Szinoptikus állomásoknak szinoptikus (makro) léptékben kell reprezentatívnak lenni É-D tájolású műszerkert nyílt területen Rövid füves talaj, alacsony érdességű hely (z0=0,003m) Környező akadályok (fák, épületek, falak) magasságuknak legalább 2-4x távolságra helyezzék el a műszerkertet. Műszerkerten belül a műszerek elhelyezésének szabályai vannak Műszerek ellenőrzése Meteorológiai állomás kitettsége Évente 2x Helyszínben és kitettségben történt változások dokumentálása Műszerek rendszeres összehasonlítása, helyi standardokkal Kitettségre érzékeny műszerek esetén a környezet rendszeres ápolása, tisztítása 1

Elvárható kritériumok a műszerekre Ismert legyen a pontossága, bizonytalansága; Stabilitás, megbízhatóság; Konvencionális működés, kalibrálás és szervizelési lehetőségek; Egyszerű felépítés; Tartósság robosztus felépítés; Elfogadható ár; Iróberendezések, adatgyűjtők Forgódob időbeli pontossága Papír és tinta Mechanikus alkatrészek védelme Elektronikus jelek továbbítását zavaró tényezők kiszűrése sugárzás stb Elektronikus adatgyűjtők esetén a hideg elleni védelem fontos Megfigyelések időpontjai Észlelés hivatalos időpontja a barométer leolvasásának időpontja Nemzetközi megállapodás alapján UTC egyezményes korrigált világidőben adják meg (GMT utódja) A Föld forgásához kapcsolódik az egyezményes világidő (Universal Time, UT), UTC nagy pontosságú atomóraidőből származik, évente szökőmásodperceket iktatnak be a Föld lassuló forgása miatt Időzónák UTC-hez viszonyítva Magyarországi észlelési időpontok Magyarországon 1966 január 1-től egységesítették az észlelési időpontokat (MEZ-Közép európai idő) Főterminus: 06:45 12:45 18:45 00:45 Mellékterminusok: 03:45 09:45 15:45 21:45 Hőmérsékletmérés A hőmérsékletmérés a fizikai mennyiségek mérései közül az idő mérése után a leggyakrabban alkalmazott mérés. Folyamatos fejlődés, több találmány révén nyerte el ma ismert alakját a hőmérséklet mérő eszköz Abū Alī ibn Sīnā (Avicenna) XI. században Galileo Galilei XVI-XVII. Század Santorini első hőmérsékleti skála, Fahrenheit Hg hőmérő 2

Hőmérsékletmérés A hőmérséklet a testek egyik állapothatározója. Kiválasztunk egy testet, azt hőmérőnek nevezzük; kiválasztjuk ennek egy mérhető sajátosságát, és kölcsönösen egyértelmű megfeleltetést hozunk létre a sajátosság és a hőmérséklet értékei között. A hőmérséklet mérési utasításának meghatározása három önkényes tényezőt tartalmaz: - a hőmérőként használt test, - a hőmérséklet méréséhez felhasznált sajátosság, - a hőmérsékleti skála. Hőmérséklet méréshez felhasználható fizikai sajátosságok 1. Hőmérséklet változáshoz kapcsolódó fizikai jelenségek Térfogatváltozás V= V o T térfogati hőtágulás gázok esetén =1/273 Hosszváltozás - Lineáris hőtágulás l= l o T =3 -szilárd testek esetén Fémek ( ), félvezetők ( ) elektromos ellenállásának változása Termoelektromosság jelensége 2. Hőmérséklet kiegyenlítődés 3. Azonos hőmérsékleten végbemenő halmazállapotváltozások A hőmérők mindig a saját hőmérsékletüket mérik. Amikor hőmérőt helyezünk egy rendszerbe, a rendszert megzavarjuk, tulajdonságait megváltoztatjuk, mert a hőmérő más hőmérsékletű, mint a rendszer, és a hőmérőnek is van hőkapacitása. Az egységnyi hőmérsékletváltozáshoz szükséges hőmennyiséget a test hőkapacitásának nevezzük: C = Q / T Homogén test hőkapacitása arányos a test tömegével, m-mel: C = c m, ahol c az anyag fajhője. A fajhő függ a hőmérséklettől. A hőmérő hőkapacitásának kicsinek kell lennie a rendszer hőkapacitásához képest, hogy a rendszer állapota kevéssé változzon. A hőmérő kis hőkapacitása azért is kívánatos, mert ez teszi lehetővé, hogy minél hamarabb a kívánt mértékben megközelítse a hőmérő hőmérséklete a környezet hőmérsékletét. Ezt röviden úgy is kifejezhetjük, hogy az a kívánatos, minél kisebb legyen a hőmérő tehetetlensége. Legyen a térben két, - egymáshoz közel lévő - T 1, ill. T 2 hőmérsékletű felület, amelyek közötti teret valamilyen közeg tölti ki. Ekkor a közegben a hőáramsűrűség, Jq közelítőleg arányos a T = T 2 - T 1 különbséggel: J q = T Az együtthatót hőátadási tényezőnek nevezzük. Ezen összefüggés alkalmazásával határozzuk meg, hogyan változik a test hőmérséklete az idővel, ha hidegebb (vagy melegebb) közegbe kerül. t T T (T T ) e ahol k Ez a Newton-féle hőátadási törvény. A hőmérséklet-kiegyenlítődés sebességének jellemzője a időállandó. Ez az az időtartam, mely alatt a test és környezete közötti hőmérsékletkülönbség az eredeti "e"-ed részére csökken. 0 k 3

Hőmérsékleti skálák Felmelegedési görbe Lehűlési görbe a hőmérsékletkülönbség exponenciálisan csökken, illetve nő az idő változásával Az időállandó vagy karakterisztikus idő annál nagyobb, minél nagyobb a test hőkapacitása (a tömeg és a fajhő szorzata), minél kisebb a hőcserénél számba jöhető felület és a hőátadási tényező. Kelvin Celsius Fahrenheit Reaumur Anders Celsius 1701-1744 Hőmérsékleti skálák Hőmérsékleti skálák International Temperature Scale of 1990 (ITS-90) Kalibrációs pontokat határoz meg az alábbi hőmérsékleti tartományban: 0.65 K - 1358 K 272.5 C - 1085 C Fagyáspont, olvadáspont, hármaspont Átszámítás a skálák között Termoscop F:C:R arányosság 9:5:4 F=9/5( C+32) C=5/9( F-32) R=4/5 C C=5/4 R F=9/4( R+32) R=4/9( F-32) 4

Galileo Galilei termoszkópja Folyadékok sűrűsége a hőmérséklet függvénye Hőmérők csoportosítása a.) a mérendő testtel közvetlen érintkezésbe kerülő hőmérők kontakt hőmérők mechanikus elven működők villamos elven működők b.) a mérendő testtel közvetlen érintkezésbe nem kerülő hőmérők non kontakt hőmérők Hőmérők csoportosítása 1. Gázhőmérők 2. Folyadékhőmérők Higanyos Szerves folyadékkal töltött 3. Fémhőmérők - bimetál 4. Elektromos hőmérők Termoelem hőmérők Ellenállás hőmérők Termisztorok Gázhőmérők Gázok hőtágulása Rendkívül pontosak Kalibrációra használják laboratóriumi körülmények között A tökéletes gáz állapotegyenlete szerint a konstans térfogatú gáz nyomása arányos a termodinamikai hőmérséklettel. A héliumtöltésű gázhőmérők jól megközelítik ezt a viselkedést. Istituto e Museo di Storia della Scienza Folyadékhőmérő Talajhőmérők Higannyal töltött hőmérő -39 C-155 C között Állomáshőmérő Maximumhőmérők Talajhőmérők Felszíni talajhőmérő Mélységi talajhőmérő Maximumhőmérő Felszíni talajhőmérők: 2,5,10,20 cm mélyen Mélységi talajhőmérő: 50, 100, 150, 200 cm mélyen 5

Minimumhőmérő Hőmérők elhelyezése Szerves folyadékkal töltött hőmérő Metilalkohol, Toluol, borszesz Vizszintes elhelyezés 2m - hőmérőházikóban 5cm radiációs minimum Folyadékhőmérők Six féle maximum és minimum hőmérő U alakú cső Fémhőmérők Bimetál szalag alakváltozása Két összeerősített, különböző hőtágulású fémrétegből áll. Fe és Cu Folyamatos mérés Iróműszer Elektromos hőmérők 1.) Termoelemek. Ha két különböző fémet fémesen összeérintkeztetünk, akkor a két fém között elektromos potenciálkülönbség (kontaktpotenciál) lép fel. E kontaktpotenciálok összege zárt vezetőhurokban zérus, ha a csatlakozási pontok azonos hőmérsékletűek. Ha viszont a csatlakozási pontok között hőmérsékletkülönbség van, akkor a körben (általában egy nem zérus) termoelektromotoros erő lép fel. Termoelemek A két különböző (I. és II.) fém két pontban (A, B) csatlakozik egymáshoz. A C és D szakadási pontok között mérhető feszültség a termofeszültség. Ha a C és D között zárjuk a kört, termoáram lép fel. A termofeszültség ( ) függ a két fém anyagi minőségétől és függ a csatlakozási pontok hőmérsékletétől: = f (T A,T B ) Ennek a függvénynek olyannak kell lennie, hogy T A = T B esetén = 0 legyen. Első közelítésben arányos a hőmérsékletkülönbséggel: = a (T A - T B ) = a T AB ahol T AB = T A - T B. 6

Termoelemek A termoelem hőmérő előnyei: biztosítja a hőérzékelő kis hőkapacitását és kis kisugárzási hibáját, a hőmérsékleti értékek regisztrálása könnyen megoldható, nehezen hozzáférhető helyen is alkalmazhatók. Hátrányai: az érzékelő és a leolvasó berendezés közötti távolság korlátozott, az ún. hidegpontot állandó hőfokon kell tartani. Termoelemek A termoelemek érzékenységét a W T AB T A kifejezéssel definiáljuk. Az érzékenység az előbb mondottak szerint széles tartományban független a hőmérséklettől. A termoelemek tehetetlensége kicsi. Ellenálláshőmérők A fémek elektromos ellenállása függ a hőmérséklettől. Hőmérséklet emelkedésével növekszik az ellenállás! Az ellenállás hőmérsékleti koefficiense, arányossági tényező a relatív ellenállásváltozás és a hőmérsékletváltozás között: R (T T0 R ) 0 Az arányosság persze csak közelítés: valójában függ a hőmérséklettől. Ilyenkor is beszélhetünk viszont egy hőfoktartományon belül érvényes közepes -ról. Ellenálláshőmérők Átrendezve, ha T 0 hőmérsékleten R 0 az ellenállás, akkor T hőmérsékleten: R = R 0 + R = R 0 ( 1 + (T - T 0 ) ) A fém ellenálláshőmérők anyaga rendszerint Ni vagy Pt-Platina egységnyi hőmérsékletváltozásra nagy az ellenállás változás 0,01-0,05mm átmérőjű huzalt feltekerve kerámiába ágyazzák Szabvány szerint az ellenállásuk 0 C-on 100 Ohm. Ellenálláshőmérők Előnyük kis hőtehetetlenség Távhőmérés lehetősége kb. 100-500m (hitelesítés vezetékkel együtt!) Rövid reakció idő Hátrányuk Nagyobb érzékelő felület Érzékelők csak a saját vezetékükkel használhatók Termisztorok Termikus érzékenységű rezisztor Félvezetőből készített ellenálláshőmérő (termisztor) esetén az ellenállás nem lineáris függvénye a hőmérsékletnek, azaz a korábbi összefüggés ekkor jóval szűkebb tartományban érvényes, mint a fémeknél. Emelkedő hőmérséklettel az ellenállás csökken! A termisztorok érzékenysége sokkal nagyobb, tehetetlenségük sokkal kisebb, mint a fém ellenállás hőmérőké. 7

Termisztorok Hőérzékelő a termisztormassza, mely szennyeződött félvezető. Fémoxid, melynek kristályszerkezetében szennyezőanyag van. A termisztor termikus érzékenysége a hőmérséklet növekedésével rohamosan romlik, így is meteorológiai mérések intervallumában 10x jobb, mint az ellenállás hőmérőké. A mérendő testtel közvetlenül nem érintkező hőmérők Pirométerek: A testből emittált (infra) hőmérsékleti sugárzás hőmérsékletfüggésén alapuló hőmérők Más néven Infrahőmérők Infrahőmérők Minden anyag bocsát ki infravörös sugárzást, amennyiben a hőmérséklete abszolút 0 fok (-273 C) felett van, és a sugárzás mértéke függ a test hőmérsékletétől. Ezt nevezzük jellemző vagy karakterisztikus sugárzásnak, melynek az oka a molekulák anyagon belüli mozgása. Ennek a mozgásnak az intenzitása az objektum hőmérsékletétől függ. Az elektromágneses spektrum a 0,7-14 μm tartományban hasznos a mérési folyamatok számára. Infrahőmérők A detektor képezi az IR hőmérsékletmérők magját. A beérkező infravörös sugárzást elektronikus jellé alakítja, amit a műszer elektronikus rendszerén keresztül hőmérsékletértékként jelenít meg. Az infravörös detektorok: A kvantum detektorok (fotodiódák) közvetlenül nyelik el a beeső fotonokat, amelyek elektromos jeleket hoznak létre a detektorok kimenetein. A thermal vagy hő detektorok a beérkező sugárzás nagyságától függő mértéken megváltoztatják a hőmérsékletüket. A hőmérsékletváltozás a termoelemekhez hasonlóan feszültségváltozást okoz a detektor kimenetei között. A hő detektorok sokkal lassabbak, mint a kvantum detektorok, saját hőtehetetlenségük miatt (néhány milliszekundum a nanoés mikroszekundumos nagyságrenddel összevetve). A kvantum detektorokat képalkotó és vonalszkennereknél alkalmazzák. Előnyei a non-kontakt hőmérsékletmérésnek Gyors mintavétel (mikroszekundum nagyságrendű), így időt lehet megtakarítani, egységnyi idő alatt több mérést tesz lehetővé (pl. hőtérképet lehet készíteni). Mozgó tárgyakon is lehetővé teszi a hőmérsékletmérést. A mérések olyan helyeken is lehetővé válnak, ahol egyébként az életveszély vagy a nehéz hozzáférés miatt eddig lehetetlen volt a mérés (nagyfeszültség, nagy mérési távolságok, magas hőmérséklet). Magas hőmérséklet mérése is lehetővé vált (egészen 3000 C-ig) Nem keletkezik interferencia. A mért tárgy nem veszít hőmérsékletéből. Pl. a csekély hővezető képességgel rendelkező anyagok, mint a műanyag, fa hőmérséklete is nagy pontossággal mérhető. Nincs a mért értékek között nagy szóródás. Nem jár roncsolással, nincs mechanikai sérülésveszély a mért tárgy felületén. Lakozott vagy puha felületek mérése is lehetséges. Figyelembe kell venni, hogy csak felületek hőmérsékletét lehet megmérni! 8

Hőmérsékletmérés követelményei Köszönöm a figyelmet! Bíróné Kircsi Andrea kircsia@delfin.klte.hu http://meteor.geo.klte.hu 9