农业气象观测仪器--新疆气象手册（40）第3篇第1章第2节

 2020 02 27

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2 农业气象观测仪器

农业气象观测是农业气象业务、服务和科研的基础，农业气象观测包括对农作物生长环境中物理要素和生物要素的观测和记载。农业气象观测仪器是取得具有准确性、代表性、比较性的农业气象观测资料的基础条件。

2．1 短波总辐射表

短波总辐射表（DFY2型）简称总辐射表（原理见本章3．2总辐射表），是农业小气候观测仪器，它用于测量水平面上的太阳短波总辐射和下垫面上的短波反射辐射。该仪器配以万向吊架，可作为携带式农业小气候观测仪器使用。

2．2 光量子仪

光量子仪用于农业小气候测量，它所测定的是光合有效辐射范围内的光量子通量密度(μmol/sm²)。

仪器的敏感元件是硅光电池。根据光电效应及光辐射与电流呈一定关系的原理，利用硅光电池测量光辐射。该仪器由光量子感应器和仪表部分组成。感应面上有一遮光罩，用于保护感应面和仪器调零时使用。

2．3 照度计

照度计是用于测定光照度（勒克斯）的仪器。它是以人眼对光的明亮感觉为基础设计的仪器。虽然动物视觉与人的视觉在光谱反应上有很大区别，但目前畜、禽的光生物学研究与生产实用上尚未找到合适的感光仪器，所以常用照度计代替。

仪器的敏感元件是光电池，通常使用最多的光电池是硒光电池和硅光电池。根据光电效应的原理，利用光电池和滤光片组成照度计的敏感元件。该滤光片的特点是将光辐射中400～700nm的光谱段，按人眼的视觉曲线对不同波长的光进行修正，最后将透过滤光片的辐射能以一定的当量比例鉴定为光照度值。该仪器由光照度感应器、显示器组成，并附有滤光片。

2．4 净全辐射表

净全辐射表（DFY5型）（原理见本章3．3净全辐射表）。是测量波长300～30000nm的太阳、大气和下垫面之间的辐射差额值（下垫面净辐射）的仪器。

净全辐射表分为三大部分，即感应部分、充气部分和显示仪表。感应部分由感应器、聚乙烯软薄膜罩和水平仪组成；充气部分由吸气球、干燥筒组成；显示仪表为DT930–F型四位半数字电表。

2．5 温度观测仪器

常用的测温仪器有：干球温度表、最高温度表、最低温度表（见地面观测仪器），干球温度表主要是用于测定空气温度的，也可直接用于测量其它介质温度。

插入式温度表：主要是用于野外流动观测土壤上层温度或其它介质内（如粮袋、堆肥堆中）温度。它是由一支特制的棒状玻璃液体温度表装在金属或木质的保护套内组成。靠近温度表球部一端用黄铜做成，铸成锥形保护套，可以将其感应部分插入到被测介质中，测量物体深处的温度。在锥形铜套和温度表球部之间，填满铜屑。

水温表（SWM1–1型）：适用于测量较深层水的温度。原理是利用水银温度表在感应某水层温度后，汲取一杯该水层的水，使温度表感应球置于水杯中，增加温度表滞后时间，以便将温度表提出水层后，温度表所示度数不会变化。

仪器的构造是将普通玻璃液体温度表外罩一特制套管。在标尺部分的套管一侧开有一个观测窗孔。套管下端保护着感应球，并伸入到一只有侧孔的金属水杯内。

数字温度表（WMY–01型）：为便携式手持数字温度表。感温元件为热敏电阻传感器。该仪器主要由测温探头和仪表两部分组成，仪表盒包括电源、数据采集及显示器, 还有满度调节和电源开关等。

2．6 湿度测定仪

RSY–1A型湿度测定仪是用于空气相对湿度测量的仪器，具有测量范围宽、精度高、响应时间短等特点，可以在一般农业小气候观测中使用。它是用高分子膜式湿敏电容元件制成的湿度传感器，配有电源及数字显示系统。仪器的感湿元件的电容量与空气相对湿度呈线性变化。

2．7 红外CO₂分析仪

XH–305型红外气体分析仪是测量空气中CO₂浓度的仪器，它是利用CO₂气体对红外线具有选择性吸收的原理制成的。当仪器中的红外线光源发出的光线穿过气室时，气室中CO₂气体吸收了一部分能量，使到达感光元件上的能量衰减，而能量衰减的多少与气室中的CO₂浓度有关，从而建立了空气中CO₂浓度与光电讯号强度的关系。

该仪器共分三大部分，即光路系统、电路系统与气路系统。

2．8 测氧仪

农业小气候环境中氧的测定，在农业生物研究以及养殖业中有重要的意义。RSS–5100型便携式测氧仪可用于测量空气中的氧浓度和水体中的溶氧量。它是一种极谱型覆膜氧电极式测氧仪。通过对两极之间电流的测定，确定氧含量。

2．9 测风仪器

数字凤速表：DEY3–lA型风速表是三杯风速表，一般在田间、室外观测使用。原理是由风力推动垂直于水平面的圆形杯口带动铅直轴转动，由单位时间内转数的多少，测定风速。

热球式微风速计：热球式微风速计在农业小气候观测中使用，对测定风速小于1m/s的微风较为适宜，主要用于观测瞬时风速，适合于测定气流速度稳定环境。目前常用的是QDF–1型热球式电风速计。根据热扩散强度与气流呈一定关系的原理，采用加热玻璃球，并用热电偶测量其温度的方法，经过放大、校准，由联接热电偶的四位半数字电压表指示气流速度。

2．10 农业小气候自动综合观测仪器

现代化的农业小气候观测，实行多要素综合、自动观测，并对所取得的大量数据进行自动处理，这就需要使用小气候自动综合观测仪器。

为了实现自动观测，需要把农业小气候要素的测量转变为电讯号。目前对辐射、温度、空气湿度、CO₂、风等要素均有可能实现电测量：

⑴ 辐射观测：使用热电堆方法和硅光电池的方法。均可给出毫伏级电压信号，为电压型传感器。

⑵ 温度观测：无论是干球温度还是湿球温度，在农业小气候自动观测中大多使用金属热电阻，热敏电阻或PN结测温方法。

⑶ 空气湿度观测：通常使用干湿球测湿方法。此外，还可用湿敏电容或湿敏电阻方法测湿，也都可以直接给出毫伏级电压信号，为电压型传感器。

⑷ 风速观测：在农业小气候中的微风速观测时，常使用热电偶测量热扩散的方法，可以给出电压信号。但许多情况下，仍使用转杯风速表，给出脉冲频率信号，为脉冲型传感器。

2．11 毕氏蒸发表

毕氏蒸发表可以测定空气中水面蒸发的强度。原理是采用与水容器相连接的滤纸表面蒸发，用容器中水量减少的方法，计算单位湿润滤纸表面的蒸发速度（mg/sm²）。毕氏蒸发表的主体是一个标有刻度的30ml平口（磨口）玻璃管，一小格的刻度是0.lmm。玻璃管倒置，口朝下，用一直径30mm的圆形滤纸紧贴管口，并用一铜质弹性卡托住滤纸，管内盛蒸镏水，水位高度由管上刻度读出。（右图）

2．12 黑球温度表

牲畜体的失热与吸热，除受环境温度影响外，还受周围环境如太阳、大气、圈舍棚壁表面辐射的影响。这些物体热辐射的综合作用可用平均辐射温度表示。黑球温度表所指示的温度，即环境平均辐射温度。

黑球温度表是一个直径为152.4mm的空心金属球，其表面涂上两层（内外两层）无光黑漆，准确地在球心上置一温度表的感应球。该温度表必须采用遥测或隔测，不能直读，以免人体的影响。

2．13 中子仪

中子仪是一种快速、精确、非破坏性、且不受土壤中水分的物理状态影响的土壤水分测定工具，其计算结果为土壤容积含水率，以土壤中土壤水分容积占土壤总体积的百分率表示。

中子仪测定土壤湿度是利用中子源放入土壤时，在中子源周围的土壤中形成的热中子数量与土壤含水量大小有较密切关系的特点，通过测量热中子数量来确立土壤水分的多少。

仪器探头由中子放射源和热中子探测器组成，采用的中子源为点状源或环状源，放射性物质为50mCi（毫居里）的镅–铍放射源，其作用是产生快中子。由于其半衰期长，中子源强度较小，使用相对安全。热中子探测器为三氟化硼正比计数管或锂玻璃和光电倍增管。