專利名稱：一種空氣動力學阻抗測定儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種測量儀器，特別是空氣動力學阻抗測定儀。
背景技術：
空氣動力學阻抗ra是反映近地層空氣層結的一個重要參數，被廣泛應用在遙感蒸散模型和其他植被蒸騰模型中，通常的計算方法是建立在近地層風速廓線分布的基礎之上，計算過程涉及零平面位移高度、粗糙度和空氣穩(wěn)定度函數等難以確定的地表湍流特征參數。
現有技術不能很方便地直接計算出空氣動力學阻抗ra。
為了直接測定并計算空氣動力學阻抗ra，利用彭曼(Penman)公式LE＝[(ρCp/γ)(es(t0)-ez)]/ra式中L是水的汽化潛熱，E是蒸發(fā)量，ρ是空氣密度，Cp是空氣定壓比熱，γ是干濕球常數，es(t0)是t0溫度下的飽和水汽壓，ez為高度z處的水汽壓。
通過制造出一個充分濕潤的蒸發(fā)面(供水因子)，并在其表面精確的測量溫度和蒸發(fā)量，同時在這一表面上方測定空氣的溫度、濕度，就可以利用上式直接反算出空氣動力學阻抗ra。
為進行上述測量，需要設計一種新的專用儀器。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是針對現有技術難以直接測定空氣動力學阻抗的缺陷，完成一種空氣動力學阻抗測定儀，通過制造充分潤濕的蒸發(fā)面，并精確測量其表面的溫度和蒸發(fā)量，同時在蒸發(fā)面上方測定空氣的溫度、濕度，來計算出空氣動力學阻抗。
本發(fā)明的技術方案是空氣動力學阻抗測定儀，包括稱重計11、蒸發(fā)皿12、溫度傳感器13、干溫度傳感器16、濕溫度傳感器17、數據采集器18，其中蒸發(fā)皿內填充吸水材料14，并注滿水，吸水材料表面覆蓋一層脫脂棉紗布15，并使脫脂棉紗布處于充分潤濕狀態(tài)；在脫脂棉紗布與吸水材料之間放置一支或多支溫度傳感器13，使溫度傳感器與脫脂棉紗布緊密接觸；在蒸發(fā)皿上方設置干溫度傳感器16和濕溫度傳感器17，所有溫度傳感器連接在數據采集器上18；蒸發(fā)皿連同蒸發(fā)皿內的水和其他物體放置在稱重計11上。
其中吸水材料14是海綿狀泡沫塑料或其他能充分吸水的材料。
在脫脂棉紗布與吸水材料之間通常可放置4支溫度傳感器，以便計算平均溫度，但也可以是2支、3支、5支、6支以至更多數量的溫度傳感器。
通常干、濕溫度傳感器位于蒸發(fā)皿上方2m左右，例如1.5m～2.5m的距離范圍，但并不限于僅在此范圍內。
蒸發(fā)皿可以采用金屬材料制成，特別是耐腐蝕的金屬材料，也可以是其他材料的。蒸發(fā)皿的外部可以裝有防風罩，以減少風速對測量精度的影響，防風罩與稱重計之間可以裝減震墊24。
稱重計可以是精密天平，例如量程為800g，誤差小于10000分之一的精密天平；也可以采用質量傳感器，或是其他可以精密測量質量變化的儀器。
在干、濕溫度傳感器外可以裝防輻射罩22，防輻射罩下方可掛一個裝有水的水瓶23，通過紗布使?jié)駵囟葌鞲衅鞅３譂櫇?，以便測出濕球溫度。
數據采集器18的信號范圍為±0.25伏，數據采集器的A/D轉換器是14位或14位以上，例如15位、16位、21位。
還可以包括一個帶有底座的支架25，將稱重計11、蒸發(fā)皿12、溫度傳感器13安裝在支架下半部分的橫桿上，干溫度傳感器16、濕溫度傳感器17安裝在支架上半部分的橫桿上，數據采集器18安裝在支架的立柱上。使整臺測定儀使用更方便。
本發(fā)明的有益效果是能通過測量充分潤濕表面的溫度和蒸發(fā)量，以及蒸發(fā)面上方空氣的溫度、濕度，來計算出空氣動力學阻抗。使過去無法直接測定的空氣動力學阻抗有了測量手段。


圖1是空氣動力學阻抗測定儀的組裝圖。
圖2是蒸發(fā)皿的局部俯視圖。
具體實施例方式以下描述僅表示本發(fā)明的一種具體實施方式
，只是為了進一步對本發(fā)明進行說明，而并不對本發(fā)明進行限制。
空氣動力學阻抗測定儀，包括質量傳感器、蒸發(fā)皿、溫度傳感器、干濕溫度傳感器、數據采集器，各部件固定在一個帶底座的支架上。其中金屬蒸發(fā)皿直徑15cm，深5cm，蒸發(fā)皿內填充厚度為4.8cm的海綿狀泡沫塑料作為吸水材料，并注滿水，吸水材料表面覆蓋薄薄的一層脫脂棉紗布，并使脫脂棉紗布處于充分潤濕狀態(tài)；在脫脂棉紗布與吸水材料之間放置4支玻璃鉑金電阻溫度傳感器，使溫度傳感器與脫脂棉紗布緊密接觸；在蒸發(fā)皿上方2m處設置一個防輻射罩，罩內裝有干溫度傳感器和濕溫度傳感器，干、濕溫度傳感器都是玻璃鉑金電阻溫度傳感器，防輻射罩下方掛一個裝有水的水瓶，通過紗布使?jié)駵囟葌鞲衅鞅３譂櫇?。所有溫度傳感器通過導線連接在數據采集器上；數據采集器的信號范圍為±0.25伏，數據采集器的A/D轉換器是14位。蒸發(fā)皿連同其中的水和其他物體放置在質量傳感器上，蒸發(fā)皿的外部裝有一個防風罩，以減少風速對測量精度的影響，防風罩與稱重計之間裝有減震墊。
權利要求
1.一種空氣動力學阻抗測定儀，包括稱重計(11)、蒸發(fā)皿(12)、溫度傳感器(13)、干溫度傳感器(16)、濕溫度傳感器(17)、數據采集器(18)，其中蒸發(fā)皿內填充吸水材料(14)，并注滿水，吸水材料表面覆蓋一層脫脂棉紗布(15)，并使脫脂棉紗布處于充分潤濕狀態(tài)；在脫脂棉紗布與吸水材料之間放置一支或多支溫度傳感器(13)，使溫度傳感器與脫脂棉紗布緊密接觸；在蒸發(fā)皿上方設置干溫度傳感器(16)和濕溫度傳感器(17)，所有溫度傳感器連接在數據采集器上(18)；蒸發(fā)皿連同蒸發(fā)皿內的水和其他物體放置在稱重計(11)上。
2.根據權利要求1所述的空氣動力學阻抗測定儀，其特征是所述的吸水材料(14)是海綿狀泡沫塑料，在其表面覆蓋一層脫脂棉紗布(15)。
3.據權利要求1所述的空氣動力學阻抗測定儀，其特征是在脫脂棉紗布(15)與吸水材料(14)之間放置4支溫度傳感器(13)。
4.根據權利要求1所述的空氣動力學阻抗測定儀，其特征是干溫度傳感器(16)和濕溫度傳感器(17)位于蒸發(fā)皿上方1.5m～2.5m的距離范圍。
5.根據權利要求1所述的空氣動力學阻抗測定儀，其特征是所述的蒸發(fā)皿(12)為金屬材料制成。
6.根據權利要求5所述的空氣動力學阻抗測定儀，其特征是所述的金屬材料是耐腐蝕的金屬。
7.根據權利要求1所述的空氣動力學阻抗測定儀，其特征是所述的稱重計(11)是精密天平或質量傳感器。
8.根據權利要求1所述的空氣動力學阻抗測定儀，其特征是所述的蒸發(fā)皿(11)的外部裝有防風罩(21)，防風罩與稱重計之間裝減震墊(24)。
9.根據權利要求1所述的空氣動力學阻抗測定儀，其特征是所述的干、濕溫度傳感器外裝有防輻射罩(22)，防輻射罩下方掛一個裝有水的水瓶(23)，通過紗布使?jié)駵囟葌鞲衅鞅３譂櫇瘛?br> 10.根據權利要求1所述的空氣動力學阻抗測定儀，其特征是還包括一個帶有底座的支架(25)，稱重計(11)、蒸發(fā)皿(12)、溫度傳感器(13)安裝在支架下半部分的橫桿上，干溫度傳感器(16)、濕溫度傳感器(17)安裝在支架上半部分的橫桿上，數據采集器(18)安裝在支架的立柱上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種空氣動力學阻抗測定儀，涉及一種測定空氣動力學阻抗的儀器。通過測量蒸發(fā)皿內充分潤濕表面的溫度和蒸發(fā)量，以及蒸發(fā)面上方空氣的溫度、濕度，來計算出空氣動力學阻抗。本發(fā)明包括稱重計、溫度傳感器、干濕溫度傳感器、數據采集器，填充吸水材料蒸發(fā)皿內注滿水，表面覆蓋一層充分潤濕的脫脂棉紗布，下面放置若干支溫度傳感器；在蒸發(fā)皿上方設置干濕溫度傳感器，所有溫度傳感器連接在數據采集器上；蒸發(fā)皿連同其中的水和其他物體放置在稱重計上，蒸發(fā)皿的外部裝有防風罩。本發(fā)明用于地氣交換和地表通量的反演等研究領域。
文檔編號G01N13/00GK1506661SQ0215393
公開日2004年6月23日 申請日期2002年12月6日 優(yōu)先權日2002年12月6日
發(fā)明者孫曉敏, 張仁華, 朱治林, 唐新齋 申請人:中國科學院地理科學與資源研究所