溫度觀察儀器設備

溫度觀察儀器設備

溫度系以溫度計測量之，指在距路面1.25 - 2.00米間流動性，而不會受到日光直通輻射源危害之氣體溫度來講。

相關溫度觀察儀器設備之歷史文獻如下所示：

1592年：荷蘭人C. Drebbel von Alkmar與意大利人Galileo Galilei與此同時創造發明氣體溫度計。

1620年：荷蘭人C. Drebbel von Alkmar 創造發明乙醇溫度計。

1643年：意大利人Kircher 創造發明液態水銀溫度計。

1665年：荷蘭人Huygens 作溫度計溫標，訂水之冰度及熔點。

1714年：意大利人G.D. Fahrenheit 制做液態水銀溫度計，訂華氏溫標。

1730年：美國人Reaumur 制定列氏溫標。

1742年：瑞典人Anders Celsius 制訂攝氏溫標。

1794年：英國Daniel Rutherfd 創造發明最大最少溫度計。

1887年：意大利人R. Assmann 創造發明自然通風乾濕計。

第二次世界大戰之后，氣象儀器發展趨勢飛速，巴黎Richard企業按照 Bourdon氏創造發明之巴塘管原理而制做自記溫度計，近幾年來因儀器設備自動化技術而應用鉑金電阻器溫度計，在獨特主要用途上，還有電子光學溫度計之創造發明。

溫度觀察儀器設備的介紹

(1)多管溫度計

使用時間：自定站至今

主要用途：精確測量溫度

構造及原理：

原理與多管溫度計同樣，構造則稍有差別，即運用毛細血管聯接于環形磁感應部，毛細血管再放置于標尺板上。磁感應部聯接外衣管，外套管中填寫干燥氣體，使不至于因熱冷而使水蒸氣凝固于壁厚，危害讀值，外衣管上方再與以封閉式。多管溫度計之益處取決于標尺板因不與外部濕冷氣體觸碰，因此標尺不至于模糊不清，而內部之干燥氣體也可以阻隔熱輻射之危害。

(2)黑(白)球溫度計

使用時間：

主要用途：自定站至1950年代

構造及原理：

用夾層玻璃制溫度計，將溫度傳感器球部漆成黑 (白)色封在夾層玻璃制之防水套管內，夾層玻璃防水套管球部做成球型，直徑大約 5.8 厘米，標尺一部分做成圓柱形，公稱直徑較溫度計約大一倍，溫度計插進后，用金屬片在挨近球部及頂部各作一處支撐點，隨后以外管里側抽真空后封閉式，精確測量輻射源時與白球溫度計與此同時應用，運用二者之差求取輻射量。

(3)海面溫度計

使用時間：自定站至民國三十年代

主要用途：精確測量海水溫度用

構造及原理：

溫度計以液態水銀做為溫度傳感器液，最少標尺為0.2 ℃，測量范疇 -15℃ ～ 45℃。溫度計標尺一部分以不銹鋼板套固定不動，磁感應部則插進以皮革制品做成之儲水桶內，不銹鋼板套上方有一鉤環，可以系住繩子或繩鎖。應用時，將繩子及溫度計放進所需測量深度之海面中，俟皮革制品內之海面與其說自然環境之海水溫度勻稱時，拉起溫度儀，就可以讀取該層海面之溫度。

環境濕度觀察儀器設備

環境濕度系空氣中水分成分是多少之表明。

按照世界氣象組織技術標準有六種表明方式，即水蒸氣混和比、比濕、水蒸氣壓、相對濕度、空氣濕度及漏點等。

相關環境濕度觀察儀器設備之歷史文獻如下所示：

公年15新世紀：意大利人Nicolaus de Cusa 創造發明濕度測量儀。

1650年：Tuscana國大侯Ferdin II 創造發明凝固濕度測量儀。

1769年：意大利人Lambert 制做濕度測量儀。

1783年：瑞士人H.B. Saussure 創造發明毛發濕度計。

1799年：美國人Leslie最先用乾濕球之示差溫度計（DifferentialThermometer）測量環境濕度。

1815年：美國人Gay-Lussac求取乾濕計量檢定測環境濕度之公式計算。

1819年：美國人Henri Vict Regnault 生產制造凝固濕度測量儀。

1854年：美國人H.V. Regnault 做成漏點計。

1887年：意大利人R. Assmann 創造發明自然通風乾濕計。

1938年：外國人 Dume 逐漸科學研究電動式濕度測量儀。

環境濕度觀察儀器設備發展趨勢迄今，約可概括為乾濕計測定方法、體毛測定方法、電阻器測定方法及漏點或霜點測定方法等儀器設備。

環境濕度觀察儀器設備之介紹如下所示：

(1)毛發濕度計

使用時間：自定站至今

主要用途：精確測量空氣中環境濕度用

構造及原理：

以一束脫油解決后之體毛，上方固定不動在金屬材料架子上，下方聯接槓桿和表針，桿上面有可伸縮式之小銅錘，使體毛挺直，頂部有一螺絲，為調節表針之部位用，為使表針軸降低晃動，可設備電子助力一個給予操縱。體毛有很多微小細孔，當空氣中環境濕度提升時，微小細孔吸濕性而伸展，環境濕度減少時，微小細孔釋放水蒸氣而收攏，其自變量推動表針，即得知環境濕度。

有一些毛發濕度計標尺板有三排，下排為濕數，下排為空氣濕度，將溫度減掉濕數即是含濕量。溫度計亦有二種標尺，右側標尺為左邊溫度非常之較大水蒸氣支撐力，較大水蒸氣支撐力乘于空氣濕度即得相對濕度。

(2)氯化鋰露點儀

此儀系用鎳照制成的溫度測量電阻器體，封在不銹鋼質之維護管中，維護管兩側包起鐵弗龍絕緣片，表層再用玻纖膠布盤繞起來。在其中以 2 條傳輸電線成螺旋式型倒絲機，應用時以3.8%之氯化鋰液涂于輸電線上，導線上通以25VAC工作電壓，氯化鋰液與外部空氣相對濕度均衡時，鉑金電阻器溫度測量體能測試鎳之溫度是為含濕量。在環境濕度試驗室里時，通風力操縱在 1 ± 0.4m/s，比具體一切正常工作略小，溫控在 25℃范疇，測量結果如下圖六所顯示。原理與多管溫度計同樣，構造則稍有差別，即運用毛細血管聯接于圓形磁感應部，毛細血管再放置于標尺板上。磁感應部聯接外衣管，外套管中填寫干燥氣體，使不至于因熱冷而使水蒸氣凝固于壁厚，危害讀值，外衣管上方再與以封閉式。多管溫度計之益處取決于標尺板因不與外部濕冷氣體觸碰，因此標尺不至于模糊不清，而內部之干燥氣體也可以阻隔熱輻射之危害。

氣壓觀察儀器設備

氣壓乃靜止不動時空氣之工作壓力。

在地板上，氣壓即企業總面積氣柱之豎直凈重，亦即企業總面積所承受力之尺寸（P=f/A）。氣壓之量測起源于公年1643年，那時候意大利人Evangeliste Tricelli氏相信氣體有凈重而測量之，因而創造發明液態水銀氣壓計。

相關氣壓觀察儀器設備之歷史文獻如下所示：

1643年：意大利人Evangeliste Tricelli 氏創造發明液態水銀氣壓計。

1648年：美國人Pascal 氏觀察氣壓與相對高度轉變。

1810年：美國人Ftin 氏創造發明福丁式液態水銀氣壓計。

巴黎Richard企業做成自記式。

1847年：意大利人Vidie 氏創造發明空盒氣壓計。

1877年：意大利人A. Sprung氏創造發明史普龍式自記液態水銀氣壓計。

氣壓儀器設備經很多年之科學研究與改善，而有液態水銀式氣壓計（Mercurial Barometer）、空盒或彈性式氣壓計（Aneroid Elastic Barometer）、電阻器式氣壓計（Resistance Barometer）、電容傳感器氣壓計Capacit's Barometer）及微壓計（Micro Barograph）等。

氣壓觀察儀器設備之介紹如下所示：

(1)電阻器式氣壓儀(Aneroid Resistance Barograph)

使用時間：1970至1980年代

主要用途：監測大氣壓力用

構造及原理：

遙測電阻器式氣壓儀之構造與空盒氣壓計類似，均以空盒受大氣壓力而造成標量轉變，唯將表針或紀錄筆頭改成可變電阻器之刷棒，在一可變電阻器中間，隨氣壓轉變而滾動，而使根據之電流量或工作電壓產生變化，再以逆變電路使其導出數據信號更改為氣壓標值，以數據表明或以對比數據信號紀錄。

(2)電容傳感器氣壓儀(Capacit Barometer)

使用時間：1970年代至今

主要用途：監測大氣壓力用

構造及原理：

其原理與圓桶震動式氣壓儀之相近，系運用大氣壓力壓擠電力電容器進而其電流量或電流更改的方式，而測出氣壓轉變。此儀亦由傳感器、逆變電路及表明或監控軟件組成。

(3)唧筒式液態水銀氣壓計(Piston Mercury Barometer)

使用時間：自1980年代至今

主要用途：校準大氣壓能量測儀器

構造及原理：

其構造及原理與福丁式液態水銀氣壓計同樣，即不一樣者在水銀槽之構造，唧筒式氣壓計之水銀槽上下方均以不銹鋼板封閉式，水銀槽頂部開一支管，聯接塑料管到工作壓力槽，其壓力隨工作壓力槽之影響而轉變。

(4)山岳用福丁式液態水銀氣壓計(Mountain Mercury Barometer)

使用時間：自定站至今仍應用

主要用途：精確測量大山地域大氣壓力

構造及原理：

其構造及原理與一般平地上用福丁式氣壓計同樣，但其安裝方法可以用三腳架支撐點。

(5)吸虹式液態水銀氣壓計(Siphon Mercury Barometer)

使用時間：1950年至1960年代

主要用途：氣壓儀計量檢定用

構造及原理：

用一端封閉式，管經一樣尺寸之玻璃試管，由張口部提取管中氣體至真空泵后，填寫液態水銀而成。測量時除其張口部開啟，大氣壓力由張口部壓擠，使另一端水銀柱升高，其上升相對高度隨大氣壓力尺寸而異，載入左右二端水銀柱頂之相對高度差，即得氣壓。張口部也可以聯接于計量檢定工作壓力槽，做為槽體工作壓力之規范，以計量檢定別的氣壓測器。

(6)圓桶震動式氣壓儀(Thin-walled Resonat Barometer)

使用時間：1980年代至今

主要用途：監測大氣壓力用

構造及原理：

圓桶震動式氣壓儀系由產機密閉式塑料薄膜圓桶之固有頻率數之壓強轉變，以測空氣壓之儀器設備，其構造系由傳感器、逆變電路，計算方式及顯示屏等組成。傳感器之構造為將塑料薄膜圓桶共振器之兩側抽真空，里側則加壓力，因而圓桶之固有頻率即產生變化，測到其固有頻率就可以求取氣壓值。圓桶共振器之一端附帶四片轉化器，二片為推動用，另二片則為探測用，以偵測固有頻率，并為此二組固有頻率操縱環境溫度轉變所導致之偏差。

(7)史普龍式液態水銀氣壓儀(Sprung 's Mercury Barometer)

使用時間：自定起身至1970年代

主要用途：自動保存大氣壓力

構造及原理：

此儀由Mel氏在1670年創造發明，意大利人A. Sprung氏進行改進。此類儀器設備之測壓原理為氣壓計液態水銀管下方插進水銀槽之液態水銀中，但并不固定不動，液態水銀管以上端密閉式真空泵，上有一吊鉤，懸架在天秤座一端之掛勾上，使之當然垂掛，維持豎直。氣壓經水銀槽中之液態水銀以適用液態水銀管內水銀柱之相對高度另層面液態水銀管頂之平面圖上也從外邊接納氣壓之功效，但沒有從管中而成之功效工作壓力，因而液態水銀管頂受標準氣壓壓下力量以天秤座他端之凈重使之均衡，因此天秤座隨大氣壓強尺寸而挪動，就可以測得標準氣壓之轉變。

風向風速觀察儀器設備

風速風向儀用以精確測量瞬間風力風頻和平均風力風頻，具備表明、全自動、實時時鐘、超限額警報和數據通信等作用。風速風向儀由風速傳感器和風向傳感器、氣候數據采集儀、電子計算機氣候手機軟件三部份構成。 風速傳感器的風杯選用碳纖維材料，抗壓強度高，啟動好，符合我國氣候計量檢定規范；氣候數據采集儀收集并紀錄風力風頻精確測量數據信息，選用中國漢字液晶顯示屏結果顯示，工業觸摸屏友善，具備設置主要參數斷電維護和風力風頻歷史記錄斷電維護作用，穩定性高。氣候數據采集儀與電子計算機間的通訊方式有有線電視和GPRS 無線通信技術2種方法，選用GPRS 無線通信技術方法可采用GPRS 無線網絡數據通信終端設備。該風速風向儀具備技術性優秀，測量精度高，數據信息容積大，監測距離較遠，工業觸摸屏友善，穩定性高的優勢，普遍用以氣候、深海、自然環境、飛機場、海港、工業和農業及交通出行等行業。

降雨觀察儀器設備

1、顯示燈：一切正常顯示燈：當液晶顯示屏關以及它顯示燈也不工作中時，該顯示燈閃。

翻斗指示燈：翻斗姿勢一下，該顯示燈亮一下。

充電電池顯示燈：當電池電壓小于3.0V，該顯示燈閃

2、液晶顯示屏，功能鍵轉換液晶顯示屏。表明內容有：日期時間、2鐘頭雨量、今日雨量、昨日雨量、年積累雨量。

3、數據通信，RS-232插口與電子計算機相接，根據全自動雨量站監測軟件可讀取歷史時間雨量信息內容及儲存器時間、雨量儲存器型號規格（即分辨率）、日交界、電池電壓、串口波特率、本分鐘雨量、當今兩小時雨量、今日雨量、昨日雨量、年積累雨量等信息內容。

4、數據儲存，雨量儲存器內部有125KB的儲存空間用以儲存雨量信息內容，而且系統軟件選用循環系統儲存，當儲存空間存滿時，遮蓋最開始的數據信息，反復儲存。例：某測點年降雨量為3000mm，應用0.5mm型翻斗雨量計及數據采集終端

可儲存近期十年的歷史時間雨量信息內容。

地溫

土壤溫度通常是指地表土壤層各深層之溫度，關鍵系供農業氣象應用。

一般分成地表、5、10、20、30、50、100、200、300、500公分等各層深層。在30公分以上之深度，大概都用曲管地溫計，50公分下列深層者，則用鍍鋅管地溫計量測。

日照、日射觀察儀器設備

日照通常是指某省具體所受日光直射之時間，是為該市之日照時長。日射則指太陽輻射量能中，近紫外光至近紅外感應（ 300 - 4000 nm）間全部照射、透射及反射面等光波之統稱。日照、日射觀察儀器設備的歷史時間

相關日照、日射觀察儀器設備之歷史文獻如下所示：

1837年：美國人Pouillet設計方案日射計并界定「太陽常數」。

1838年：英國Jdan 設計方案摩洛哥日照計。

1854年：意大利人J.F. Campbell 創造發明康培日照計。

1897年：英國 G.G. Stokes 改進康培日照計之缺少而成現如今應用之康培司托克日照計。

1903年：外國人Abbot創造發明肯定日射計。

1909年：外國人Abbot創造發明銀盤日射計。

日照計還有馬文及佛斯德日照計，但應用較不廣泛。近些年以求材料更精確，新開發設計的頻率式日照計，頗為精確。唯一部分我國之氣候企業在近期未來將以直通日射計來觀察日數照時，以合乎世界氣象組織之界定。

自記溫濕度儀

自記溫濕度儀（Thermo-hygrograph）

使用時間：1970年代至今

主要用途：持續量測溫度及環境濕度

結構及基本原理：

以雙金片為溫度量測之磁感應部，以脫油體毛為環境濕度量測之磁感應部。溫度調節時，雙金片隨著形變，其自變量以傳動系統部機械設備變大，紀錄于自記鐘表之頂層記錄紙上。環境濕度轉變時，體毛亦隨著伸縮式，其伸縮量亦以傳動系統部機械設備變大，一樣紀錄在下一層記錄紙上。盡管很早已在市面上售賣，但因單機版之記錄紙變大倍數比較大，非常容易讀值，因此至這局全自動氣候測報系統軟件啟動后，才被做為備用品應用。

百葉箱

1、幾何圖形規格、樣子和原木制小號百葉箱相仿。

2、原材料采用傳熱系數低、熱導率小、防腐蝕、抗裂纖維、反極化效應強的玻璃鋼防腐生產制造，玻璃鋼防腐百葉箱在連陰雨、酸 雨、濕冷條件下不爛掉，在旱災烈日下不裂開、使用壽命長。

3、構造上選用了倒“v”型總體架構重疊式固緊構造，牢固不容易松脫，既能確保箱里外固體的一切正常互換， 又能合理的防雨夾雪吹進箱里。上后蓋板改成倒“布氏漏斗式”自然通風蓋，在晴空萬里沒有風進入和外部自然環境大幅度轉變的情形下，殼體里外的汽體能快速互換，里外自然環境迅速趨向一致，擺脫了木制百葉箱落后的缺陷，使觀察材料更精確、更有象征性。

4、木制百葉箱因全國各地木制差別大，導致特性和材料的象征性不一致，LQX-BB型玻璃鋼防腐百葉箱可以解決因原材料導致的偏差。

5、造型設計別具一格，表層潔白光亮，不必刷油漆醫護，使用期限在十五年以上。特性價格對比高，經濟實惠。

6、支撐架選用玻璃鋼防腐原材料制做，堅固、輕巧、美觀大方。

蒸發皿

蒸發皿（Evapation pan）

主要用途：量測水面蒸發

說 明：

自土壤層表層或隨意河面因揮發而喪失之水流量，稱之為水面蒸發，以正水位亳米（mm）為企業。水面蒸發之觀察機器設備許多，所得的結果各有不同，120公分規格之蒸發皿，為相互配合雨量杯之規格型號量測，仍再次使偏差亦難評定。因而世界氣象組織乃要求應用用20公分者，現階段二者均應用，以來做比較。20公分規格蒸發皿多見銅或不銹鋼板材做成，直徑20公分，深約10公分，接口處銳利如刃，如同雨量器。器外衣一向外彎折同材料之柵網，防止飛禽竊飲器內之水。觀察時先以雨量燒杯量入定量分析軟化水，至一定時間（通常為一天），將水倒進燒杯量之，二者凈額即是水面蒸發。

濕區計

干濕計（Psychrometer）

主要用途：量測空氣中之環境濕度

結構及基本原理：

應用 2 支體溫計，在其中一支溫度傳感器球部包上乳白色脫油之沙布，系一棉繩至水盂中，水盂盛入純凈水，使水盂之蒸餾水經棉繩至沙布處，淋濕溫度傳感器球部，是為濕球。空氣中環境濕度大時，球部之體內濕氣與空氣之體內濕氣均衡，溫度維持勻速運動，若空氣環境濕度減少時，濕球之水汽蒸散而吸熱反應，使溫度降低。另一支體溫計則未淋濕，是為乾球。因而以二者之溫差，可以用 Ferrel 氏之科學研究公式計算求取那時候之環境濕度。

銀盤日射計

（Silver-disk pyrheliometer ）

使用時間：1940年代至1960年代

主要用途：量測日光光源正垂面受到之直通日射量

結構及基本原理：

木質圓桶底端有一表層黑暗之銀質圓板，是為銀盤。側邊有一曲管體溫計，其磁感應部按置在銀盤下邊，圓桶內及銀盤上邊有多個焦距板，以約制進到筒內之太陽，與此同時防止風輕輕吹入筒內，并避免筒內造成熱對流。圓桶上邊有乳白色圓板一枚，灰黑色圓板二枚主題活動快速門。此圓桶搭建在赤道典禮之架子上，安裝于四季不會受到阻礙物危害之寬闊之混凝土臺子上，赤道儀與子午線面平行，體溫計調在北部讀值，圓桶張口則指向日光。觀察時從圓桶蓋及主題活動快速門遮住時逐漸，每經一定時間電源開關主題活動快速門，并各自載入銀盤之溫度，而日射量即由日射造成之銀盤提溫及儀器設備參量求取。

24小時日射計

全天日射計（Pyranometer）

主要用途：量測24小時日射量用

結構及基本原理：

日射磁感應部在半球型玻璃燈罩下邊，外界以環形生鐵槽盛放，傳感器系以錳（ Mangaan）及康銅（ Constantan）做成之大部分熱電廠對聯接而成，上邊涂上灰黑色，半球型玻璃燈罩邊以乳白色外蓋遮住，防止熱輻射危害測值。磁感應部遭受日光直射時，隨溫差而造成熱起電力工程，再以多用表測之，就可以求取24小時日射量。全天日射計安裝時，應取四周寬闊場地為宜。

太陽能電池式日照計

（Solar-cell sunshine recder）

使用時間：1980年代至今（逐漸汰換中）

主要用途：量測日照時長用

結構及基本原理：

太陽能電池式日照計，其磁感應部以三個太陽能電池組成，各自設備于三角柱之二側及頂部，二側之太陽能電池分別指向東向西，以接納日光直射光，頂部之太陽能電池則接納散射光。為維護太陽能電池干燥及特性，外邊套緊硬質的玻璃燈罩，罩內填寫稀有氣體，使夾層玻璃里側不至于造成霧翳，危害測值，下方設備于視角調節臂上，可使各地區之層面調節其仰角。安裝時，應留意三角柱過端點豎直底部之平行線，務必與子午線面平行。太陽能電池在210W.m*-2時，會造成20mV之直流電壓，因而量測20mV以上直流電壓之延遲時間，就可以求取日照時長。

最少體溫計

最少體溫計（Minimum thermometer）

使用時間：自定站至今

主要用途：量測最低溫用

結構及基本原理：

最少體溫計以酒精為溫度傳感器液，形如一般體溫計。唯管頂部有一脹大室，存儲少量氣體，藉其所生之工作壓力，以降低酒精之揮發。管口橫切面為環形，管經較一般水銀體溫計為大，管中有一指標值，可左右滾動，指標值用灰黑色或青綠色夾層玻璃做成，兩邊成球形，正中間之軸甚小，以降低磨擦。酒精柱之頂部因酒精之界面張力及附著力之功效，成一新月形球面。溫度上升，酒精脹大繞指標值而升高，指標值滯留沒動；溫度降低時，酒精柱熱縮，其球面觸碰指標值右邊后，將其往左邊拖移而行，故酒精柱頂部所顯示者為那時候之溫度，指標值右邊所顯示者因此一段時間內發生之最低溫度。最少體溫計球部有一些做成叉形，其作用取決于擴大對氣體之觸碰總面積。