湿度脉动测定原理

利用红外线和紫外线吸收的湿度脉动测量仪器主要有红外湿度仪(利用水汽对红外辐射吸收的原理)、紫外湿度仪(利用水汽对紫外辐射吸收的原理)和微波折射仪(利用微波折射与温度的相互关系)三种不同的类型。

红外湿度仪是通过两个相邻波长的红外传输的差别测量湿度的，一个波长位于水汽高吸收区，另一个位于水汽吸收可以忽略的区域，传输路径长度典型值为0.2～1.0m，光束通常用一个机械的斩波器作调制，以获得探测信号的高增益放大。在可利用的红外湿度仪中有开路型(open-path)和闭路型(closed-path)两种类型，作为开路型的分析仪，被应用的主要有Ohtaki和Matsui(1982)开发的碳素气体一水汽脉动仪(Advanet制造)、伊藤和小泽(1988)开发的设备(Kaijo制造)、CSIRO的Hyson和Hicks(1975)开发的设备等几种类型。开路型的分析仪在长周期观测过程中的稳定性方面存在问题，但CSIRO的红外湿度仪放弃了长周期的思路，而采用通过光的瞬间值与平均值的比与比湿脉动成比例的原理制成，而且是使用普通的小灯泡光源的简单装置。闭路类型的红外湿度分析仪主要有LI-6262和LI-7000等具有优良性能和稳定性的测量仪器。

湿度脉动的测定主要有两种不同类型的仪器。其一是与空气直接接触类型的仪器(如干湿球温度计、容量型湿度计等)，其二是利用红外线或紫外线吸收类型的仪器。一般来说，因为前者的频率响应能力不足，多数情况下需要对高频成分进行修正。例如，在利用细线热电偶干湿计时，由于湿球的响应特性差，所以基于感应部位的热交换关系，常用通过信号微分改善响应的方法。但是因为在高频一侧如果加人噪音(noise)等，会造成过度修正，此外，由于干球和湿球的响应存在差异，因此在前期处理阶段有必要进行校准。容量型湿度计(visara型)作为相对湿度的测定设备，在响应上也存在问题，同时一旦有脏物和浮尘等粘附，湿度计就不能显示正确的数值，因此在测定平均值时通常被放在防护幕内。但在湍流测定时，因为不能使用防护幕，必须进行频繁的保养。不管怎样，即使在不得已而使用响应性差的设备条件下，通过BP涡度相关法(bandpass covariance method)的通量修正也是可能的。

紫外湿度仪是利用水汽对紫外线的吸收特性制作的，是一种利用细线热电偶制作的干湿球温度计然而，用干湿球温度计测定湍流脉动时，因湿球被暴露，容易脏污，还需要及时补给水分，清理和维护工作量大，不适合用于长期的通量观测。利用紫外线的湿度仪，其光源有利用氢放电管的(Lyman-ce湿度计)和利用氪球(氪湿度计)的两种类型，紫外线与红外线相比，因水汽吸收大，故间距可以做得短些(2～3 cm)，但Lyman-α湿度计存在光源寿命短和稳定性差等问题，氪湿度计虽然对这些问题进行了改进，但在求水汽密度时需要气温和相对湿度的平均值。 2100433B

脉动流速有大有小，有正有负，为了比较不同点水流脉动的强弱，常用脉动流速的均方根来表示，称脉动强度。

为了应用涡度相关法，有必要对风速的垂直成分进行分离测定。用于涡度相关法的风速计要求具有能以10 Hz以上的高频率测定出风速的三维成分(u,v,w)的性能。其中特别重要的垂直风速(w)与水平风速(u,v)相比小得多，因此要求仪器有较高的分辨率，同时在野外能够连续观测、具有较高的耐候性和长期的稳定性。现在完全满足这些条件、最值得信赖的仪器只有三维超声风速计。三维超声风速计是利用超声波在空气中的传播速度随风速而变化的原理，测定发生器和接收器之间超声波的到达时间来计算风速。具体地说，就是在发生器和接收器相对方向内置一对声响元件(发送接收器)，交互地发送和接收声音脉冲信号。

1、长期稳定，重复性好

2、环境温度和湿度测量功能

3、具有数据存储和查询功能

4、测量范围宽、精度高

5、抗污染

6、测量时间短

7、体积小、重量轻

8、压力、流量等都是数字式