تجهیزات آب و هوا

نمایش همه سازندگان تجهیزات آب و هوا

ابزارهای هواشناسی شامل حسگرها، سنج ها و سایر دستگاه هایی است که برای اندازه گیری یک یا چند شرایط آب و هوایی طراحی شده اند. آنها اطلاعات مربوط به شرایط جوی را به منظور پیش بینی و مطالعه آب و هوا اندازه گیری و نمایش می دهند. این اندازه گیری ها بسته به قابلیت های دستگاه می تواند به صورت دستی یا خودکار انجام شود.

قرار دادن ابزار آب و هوا در هنگام اندازه گیری از اهمیت اساسی برخوردار است. به عنوان مثال، ابزار اندازه گیری باد باید در منطقه ای قرار گیرد که کاملاً عاری از موانع باشد که ممکن است با شرایط باد طبیعی تداخل داشته باشد، در حالی که قرار دادن ابزارهای دما یا رطوبت در زیر نور مستقیم خورشید اغلب منجر به اندازه گیری های نادرست می شود.

نقشه خام زیر یک راه اندازی ایستگاه هواشناسی معمولی را نشان می دهد. این ایستگاه خاص شامل سه مکان بادسنج مختلف برای اندازه گیری باد، باران سنج و سنسور خورشیدی بدون مانع است.

ابزارهای هواشناسی توسط هواشناسان حرفه ای و آماتور به طور یکسان استفاده می شود. گاهی اوقات ایستگاه‌های هواشناسی شخصی برای لذت مالک ایجاد می‌شوند، اما داده‌های این ایستگاه‌ها اغلب از طریق طرح‌هایی مانند برنامه Citizen Weather Observer (CWOP) برای پیش‌بینی کوتاه‌مدت به اشتراک گذاشته می‌شوند. با این حال، به دلیل تنوع کمیت و کیفیت ابزار، گزارش آماتوری در معرض تغییرات گسترده ای در دقت اندازه گیری است.

انواع ابزار هواشناسی

ابزارهای هواشناسی در درجه اول بر اساس نوع شرایط جوی که اندازه گیری می کنند طبقه بندی می شوند. آب و هواسنج های پیچیده ممکن است چندین شرایط ذکر شده در زیر را اندازه گیری کنند.

سرعت باد

سرعت باد - به طور مناسب، تغییر در سرعت هوا - توسط بادسنج اندازه گیری می شود که به عنوان سرعت سنج باد یا سرعت سنج هوا نیز شناخته می شود. بادسنج ها در چندین شکل مختلف تولید می شوند که هر کدام برای کاربرد خاصی مناسب ترین هستند، همانطور که در جدول زیر نشان داده شده است.

اندازه گیری سرعت باد برای پیش بینی آب و هوا، عملیات هوایی و دریایی، تحقیقات کارخانه و پروژه های ساخت و ساز بسیار مهم است. همانطور که در زیر نشان داده شده است، برخی بادسنج ها جهت باد را نیز اندازه گیری می کنند که برای پیش بینی فعالیت آب و هوای محلی بسیار مهم است.

اندازه گیری باران/برف

باران سنج و برف سنج میزان بارش مایع را اندازه گیری می کند. باران سنج ها - که به نام های سرعت سنج، پلویومتر یا آمبرومتر نیز شناخته می شوند - معمولاً میزان بارندگی را در میلی متر اندازه گیری می کنند اما ممکن است داده ها را به صورت اینچ یا سانتی متر نیز گزارش کنند. مانند اکثر ابزارهای هواشناسی، این سنج ها را می توان به صورت دستی یا به طور خودکار توسط ایستگاه های هواشناسی خودکار (AWS) خواند.

باران سنج ها می توانند اشکال مختلفی داشته باشند که در زیر ذکر شده است.

باران سنج های استاندارد سیلندرهای مدرج با قیف های یکپارچه هستند. آنها معمولاً با یک دیواره دوتایی طراحی می شوند تا محفظه بیرونی آب باران را که بیش از ظرفیت مخزن داخلی است جذب کند. سپس آب اضافی را می توان در یک سیلندر جداگانه اندازه گیری کرد و به مقدار اندازه گیری اولیه اضافه کرد.

یک گیج از نوع توزین شامل ظرفی است که روی ترازو قرار گرفته است. ترازو به صورت دوره ای ظرف را وزن می کند و به طور مداوم تغییرات وزن حاصل را ثبت یا نمودار می کند.

گیج‌های سطل نوک ، دستگاه‌های پیچیده‌تری هستند که از یک قیف تشکیل شده‌اند که آب را به یک دستگاه الاکلنگ مانند چرخان هدایت می‌کند. پس از تشخیص میزان بارش از پیش تعیین شده، دستگاه آب جمع آوری شده را تخلیه می کند و یک سیگنال الکتریکی برای ثبت میزان آب باران جمع آوری شده ارسال می کند. بنابراین این سنج ها نه تنها کل بارندگی را مانند یک سنج استاندارد ثبت می کنند، بلکه می توانند میزان بارندگی را نیز اندازه گیری کنند. با این حال، بارندگی که قبل از نوک الاکلنگ متوقف می شود می تواند منجر به اندازه گیری نادرست کل شود.

در حالی که مشابه باران سنج ها، برف سنج ها از نظر طراحی و عملکرد متفاوت هستند. برف سنج ها معمولا دارای یک حوضه قیفی شکل بزرگ هستند که به یک گیج استوانه ای متصل می شود. هنگامی که برف جمع می شود، سنج برداشته می شود و اجازه داده می شود تا برف ذوب شود. آب انباشته شده اندازه گیری می شود (معمولاً در سانتی متر) و سپس در 10 ضرب می شود تا ارتفاع اصلی بارش برف مشخص شود.

دما

دما را می توان با دماسنج های آنالوگ یا دیجیتال اندازه گیری کرد. اطلاعات بیشتر در مورد این دستگاه ها را می توان در راهنمای انتخاب دماسنج های صنعتی یافت .

فشار اتمسفر

فشار اتمسفر توسط فشارسنج ها اندازه گیری می شود و برای تعیین تغییرات آب و هوایی کوتاه مدت و تعیین مرزهای پیشانی مفید است. فشارسنج های آنالوگ معمولاً از یک لوله پر از جیوه تشکیل شده اند. هنگامی که فشار اتمسفر بالا می رود، نیروی بیشتری به لوله وارد می کند و جیوه را بالاتر می برد. استفاده گسترده از فشارسنج های جیوه منجر به بیان فشار اتمسفر در اینچ یا میلی متر جیوه (inHg یا mmHg) شده است.

فشارسنج‌های آنروید نوعی فشارسنج آنالوگ هستند که با یک کپسول کوچک و انعطاف‌پذیر بریلیوم/مس به نام سلول آنروئیدی ساخته شده‌اند. سلول به یک فنر قوی متصل است. تغییر در فشار اتمسفر باعث انبساط یا انقباض سلول می شود. این حرکت سیستمی از اهرم های مکانیکی را به حرکت در می آورد که تغییر فشار را به حرکت سوزن گیج تبدیل می کند.

فشارسنج های دیجیتال دستگاه های جدیدتری هستند که از حسگرهای فشار برای اندازه گیری تغییرات جرم هوا استفاده می کنند. آنها معمولاً دارای قابلیت های ویژه ای مانند ضبط داده ها، نمایشگرهای واحد قابل تنظیم و آلارم های صوتی هستند.

رطوبت

اندازه گیری رطوبت پیچیده تر از اندازه گیری سایر شرایط جوی است. طراحی‌های قدیمی‌تر رطوبت‌سنج‌ها - دستگاه‌هایی که برای اندازه‌گیری رطوبت طراحی شده‌اند - به اندازه‌گیری دمای مرطوب در مقابل خشک و حتی کشش موی انسان برای تعیین رطوبت متکی بودند. رطوبت سنج های مدرن معمولاً از حسگرهای مقاومتی یا خازنی استفاده می کنند که به ترتیب اثرات رطوبت را بر ثابت دی الکتریک و مقاومت یک ماده پلیمری تخصصی تشخیص می دهند. با این حال، سنسورهای مقاومتی که نسبت به انواع خازنی حساسیت و مقاومت کمتری در برابر تغییرات دما دارند، باید با یک سنسور دما برای اندازه‌گیری دقیق ترکیب شوند، زیرا تغییرات در پلیمر رسانا متأثر از رطوبت و دما است. 

تقریباً تمام رطوبت سنج ها رطوبت نسبی را حس کرده و اندازه گیری می کنند که به نسبت فشار جزئی بخار آب موجود در هوا به فشار بخار اشباع اشاره دارد. (به همین دلیل است که رطوبت نسبی به صورت درصد بیان می شود.) از آنجا که رطوبت نسبی هم به رطوبت مطلق و هم به دما بستگی دارد، سنجش دقیق رطوبت بسیار دشوار است. حتی زمانی که یک رطوبت سنج رطوبت را در یک محفظه آزمایش کنترل شده اندازه گیری می کند، تغییرات جزئی دمای داخل محفظه همچنان می تواند منجر به تغییرات در رطوبت نسبی و اندازه گیری های نادرست شود.

نقطه شبنم

نقطه شبنم به دمایی اطلاق می شود که در آن بخار آب با همان سرعتی که تبخیر می شود به مایع تبدیل می شود. این اندازه گیری در تعیین سطح راحتی نسبی انسان و همچنین احتمال یخ زدگی و مه در هواپیما مفید است. نقطه شبنم ارتباط نزدیکی با رطوبت نسبی دارد و گاهی اوقات با نقطه شبنم سنج اندازه گیری می شود که از یک آینه فلزی تشکیل شده است که با عبور هوا از روی آن خنک می شود. دمایی که در آن شبنم روی آینه تشکیل می شود، نقطه شبنم است. طراحی‌های مدرن‌تر نقطه شبنم سنج دارای حسگر خازنی مشابه با سنسورهای مورد استفاده در رطوبت‌سنج‌ها هستند. سنج های نقطه شبنم اغلب در رطوبت سنج ها ترکیب می شوند، به طوری که دستگاه قادر است هم رطوبت نسبی و هم نقطه شبنم را اندازه گیری کند.

ابزار تخصصی 

علاوه بر ابزارهای ذکر شده در بالا، ایستگاه های هواشناسی ممکن است از ابزارهای تخصصی برای اندازه گیری پارامترهای جوی کمتر رایج استفاده کنند. برخی از نمونه ها در زیر ذکر شده است.

• دید - با یک انتقال سنج اندازه گیری می شود.

• سقف ابری - با یک سانتی متر اندازه گیری می شود.

• تابش خورشیدی - با یک آشکارساز تشعشع خورشیدی اندازه گیری می شود.

• شاخص فرابنفش - با استفاده از سنسور UV اندازه گیری می شود.

استانداردها

ابزارهای هواشناسی ممکن است بر اساس استانداردهای مختلف تولید، استفاده و آزمایش شوند. این استانداردها معمولاً مختص نوع ابزار هستند. استانداردهای نمونه عبارتند از:

ASTM E2551  - روش تست استاندارد برای کالیبراسیون ژنراتورهای رطوبت برای استفاده با آنالایزرهای ترموگراویمتری

BS 692 - مشخصات دماسنج های هواشناسی

BS 7843-1 - جمع آوری و مدیریت داده های بارش هواشناسی از یک شبکه باران سنجی

ASTM D5096 - روش تست استاندارد برای تعیین عملکرد یا بادسنج فنجانی یا پروانه ای

منبع  globalspec