جهاز القياس

 لمحة عامة عن جهاز القياس

وجهاز قياس الطقس، المعروف أيضا باسم معدات رصد الأرصاد الجوية، هو سلسلة من الأجهزة المستخدمة لرصد وتسجيل مختلف بارامترات الأرصاد الجوية في الغلاف الجوي.وتستخدم هذه الأجهزة على نطاق واسع في محطات الأرصاد الجوية، والرصد البيئي، والزراعة، والطيران، والملاحة وغيرها من الميادين لتوفير معلومات دقيقة عن الطقس.وفيما يلي وصف تفصيلي لعدة أجهزة رئيسية لقياس الطقس ووظائفها:

 أولاً - جهاز قياس درجة الحرارة

1 - جهاز استشعار مقاومة البلاتينيوم

   الوظيفة: قياس درجة حرارة الهواء والتربة وغير ذلك من الأشياء.

   الوظيفة: تتغير قيمة مقاومة البلاتينوم مع درجة الحرارة، وتستخلص درجة حرارة الجسم المقيس بقياس قيمة مقاومته. العناصر المشتركة لاستشعار درجة الحرارة Pt100 هي العناصر الخزفية، العناصر الزجاجية، عناصر الميكا وما إلى ذلك.

2- درجة الحرارة الرقمية

   - الدور: قياس درجة حرارة الهواء.

   - الوظيفة الوظيفية:

     - العرض الرقمي: عروض قراءة دقيقة من نوع Celsios أو Fahhrenheit.

     - سجل الحد الأقصى/الأدنى لدرجات الحرارة: سجل الحد الأقصى والأدنى لدرجات الحرارة في غضون فترة زمنية معينة.

 ثانياً - النبعات التي تُعَيَسُ قياس الرملة

1 - جهاز استشعار - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

   الوظيفة: قياس الرطوبة النسبية للغلاف الجوي.

   - الوظيفة: تستخدم مكثفاً صغيراً بأغشية بوليمرية عضوية كضد كهربائي.في التغيرات الخارجية في الرطوبة النسبية، كغشاء حساس للرطوبة من امتصاص البوليمرات وإطلاق جزيئات بخار الماء،التغيرات الثابتة في الطاقة الكهربائية، مما يحفز التغيرات في التغيرات الحساسة للرطوبة في التسارع إلى تغير في كمية الفولطية،يمكن الحصول على رطوبة نسبية لقياس الناتج. 

2 - مقياس ثبات الرجود (هيغرومتر)

   الوظيفة: قياس الرطوبة النسبية في الهواء.

   - الوظيفة الوظيفية:

     - العرض الرقمي: يوفر قراءة بصرية للنسبة المئوية للرطوبة.

     - مؤشر درجة حرارة نقطة الإزاحة: يبين درجة الحرارة التي يصبح فيها الهواء مشبعاً ويبدأ بالتكاثف.

 ثالثاً - النبقات الريحية

١ - جهاز الاستشعار السريع لكأس الرياح

   - الوظيفة: قياس سرعة الرياح.

   - الوظيفة: اعتماد جهاز استشعار ثلاثي الأكواب، عندما يدور كؤوس الرياح، فإنه يحرك القرص القاطع المتعدد الأسنان الذي يعمل بالركن المركزي إلى الدوران ويحصل على إشارة النبض التي تتناسب مع السرعة الدوارة لكأس الريح، ومن ثم يمكنه الحصول على قيمة السرعة الريحية الفعلية بعد تحويلها بواسطة العداد.

٢ - اتجاه الرياح

   - الوظيفة: قياس اتجاه الرياح.

   الوظيفة: الكشف عن معلومات اتجاه الرياح من خلال تدوير سهم اتجاه الرياح، ونقلها إلى قرص شفري كؤوسي لإنتاج القيمة ذات الصلة المقابلة لاتجاه الريح. وفقاً لمبدأ العمل يمكن تقسيمها إلى نوع كهربي ضوئي، ونوع الفولطية، ونوع البوصلة.

سرعة الرياح الهوائية فوق الصوتية واتجاهها

   الوظيفة: قياس سرعة الرياح والاتجاه في نفس الوقت.

   الوظيفة: حساب سرعة الرياح واتجاهها بقياس الفرق الزمني لانتشار الموجة الصوتية في الهواء، الذي يتسم بعدم وجود ارتداء ميكانيكي وسرعة الاستجابة السريعة.

 رابعاً - المقرر الخاص المعني

1 - جهاز استشعار الضغط

   - الوظيفة: قياس الضغط الجوي.

   - الوظيفة: استخدام صفيحة ورقية رقيقة أحادية السليكون مصنوعة من صندوق غشاء فراغي، من خلال تشوه الحجابين الحاجزين العلوي والأدنى في صندوق الغشاء، مما يؤدي إلى إزاحة الصفائح في عامود الكثافة وتغيير التسارع، ومن ثم من خلال قياس التغيرات في التكثيف لقياس ضغط الهواء.

2 - جهاز استشعار ضغط قياسي رقمي جيد المعوض بالكامل

   الوظيفة: قياس الضغط الجوي بدقة عالية.

   الوظيفة: عنصر الاستشعار هو المكثفات السيليكونية، المركبة في هيكل الجمع، من خلال أنبوب الضغط الهيدروستاتيكي الذي يربط بينه وبين الغلاف الجوي الخارجي، ويمكنها أن تكتشف ضغط الغلاف الجوي بدقة وسرعة.

 خامساً - الهبة

1 - مقياس سطل المطر

   الوظيفة: قياس هطول الأمطار.

   - الوظيفة: الجزء الحساس هو دلو ماء مثلج، ويمكن تدويره حول محور الوسط، كل دوران، مع حركة المغناطيس على مسح المفتاح المتنقل مرة واحدة، يتم امتصاص الإلكترودين لإنتاج نبض كهربائي. يتم تسجيل سقوط المطر حسب عدد المرات التي يتم فيها الدوران.

٢ - مطامتر مطر )الراين - القاغ(

   الوظيفة: لقياس كمية التهطال.

   - الوظيفة الوظيفية:

     - هطول الأمطار المتراكم: يسجل مجموع هطول الأمطار على مدى فترة من الزمن.

     - كثافة الأمطار: قياس مقدار هطول الأمطار لكل وحدة زمنية.

3 - أجهزة استشعار المطر والثلج

   الوظيفة: تمييز وقياس كمية المطر والثلج.

   الوظيفة: التمييز بدقة بين أنواع التهطال في ظروف مناخية متغيرة ومفيدة لإدارة حركة المرور ونظم الري الزراعي.

 سادساً - نُهُج قياس الإشعاعات الشمسية

1 - الاستشعار عن بعد

   الوظيفة: قياس مجموع الإشعاع الشمسي أو الإشعاع في نطاقات محددة.

   - الوظيفة: باستخدام أكوام كهربية حرارية أو عناصر كهربية ضوئية، تحوَّل الطاقة الإشعاعية إلى إشارة كهربائية ذات قيمة كبيرة لتوليد الطاقة الشمسية والبحوث المناخية.

2 - جهاز استشعار فوق البنفسجيني (مقياس مؤشر فوق فوق فوق فوق منخفض)

   الوظيفة: قياس كثافة الأشعة فوق البنفسجية.

   - الوظيفة الوظيفية:

     - مؤشر الأشعة فوق البنفسجية: يوفر قيمة رقمية لكثافة الأشعة فوق البنفسجية للمساعدة في تقييم احتياجات حماية الشمس.

     - تخطيط الأنشطة الخارجية: من أجل المشورة في مجال حماية الجلد، وتخطيط الأنشطة في الهواء الطلق، والبحوث المتعلقة بمستويات الأشعة فوق البنفسجية البيئية.

 سابعاً- وسائل قياس الأهمية

1 - مقياس الوضوح (جهاز استشعار الرؤية)

   الوظيفة: قياس وضوح الغلاف الجوي.

   الوظيفة: جهاز الإرسال وجهاز الاستقبال في مكانين بزاوية معينة وبمسافة معينة، ويتلقى جهاز الاستقبال الضوء المبعثر الأمامي من الغلاف الجوي، وبقياس كثافة الضوء المبعثر، يُستمد معامل التبعثر، وبالتالي يُقدر معامل الانقراض، ثم تُحسب الرؤية.

2 - معيار الانتشار

   الوظيفة: قياس وضوح الغلاف الجوي.

   الوظيفة: حساب الرؤية بقياس متوسط معامل انقراض العمود الجوي الأفقي بين المرسل والمتلقي.

 8- أجهزة قياس الظواهر الجوية

1 - مقياس الطقس

   الوظيفة: تحديد الظواهر الجوية.

   الوظيفة: هو جهاز استشعار ذكي متعدد المتغيرات يتألف من مقياس للرؤية ينتشر، وجهاز استشعار لنظام رصد التهطال، وأجهزة استشعار لدرجات الحرارة، والرطوبة، واتجاه الرياح، وسرعة الرياح، وهو يحدد الظواهر الجوية من خلال التحليل المنطقي لمتغيرات البيانات هذه.

2 - مذي إضاءة الإضاءة

   - الوظيفة: تحديد موقع البرق وقياس بارامتراته.

   - الوظيفة الوظيفية:استخدام خصائص الصوت والضوء والمجالات الكهرومغناطيسية لإشعاع البرق لقياس بارامترات التصريف البرقي عن بعد،وإرسال البيانات البرقية المجهزة مسبقا في الوقت الحقيقي من خلال نظام الاتصالات إلى محطة معالجة البيانات المركزية في الوقت الحقيقي لمعالجة التقاطع،التي يمكن أن تسجل وقت حدوث البرق، والموقع، والكثافة والاستقطاب والمؤشرات الأخرى.

 التاسع - محطة الأرصاد الجوية المتكاملة

محطة الأرصاد الجوية المتكاملة

   - الدور: الرصد المتكامل لمجموعة متنوعة من بيانات الأرصاد الجوية.

   - الوظيفة الوظيفية:

     - الرصد المتعدد البارامترات: يشمل عادة درجة الحرارة، والرطوبة، وسرعة الرياح، واتجاه الرياح، وضغط الهواء، والتهطال، وما إلى ذلك.

     - تسجيل البيانات ونقلها: تسجيل البيانات التاريخية ونقلها إلى الحواسيب أو الأجهزة الأخرى عن طريق الوسائل اللاسلكية أو السلكية.

     - جمع البيانات آليا: يتم جمع البيانات ونقلها بصورة مستمرة من خلال تكنولوجيا التشغيل الآلي لضمان الوقت الحقيقي للبيانات ودقتها.

 خاء - معدات الأرصاد الجوية ذات الطلب الخاص

النظام الآلي لمراقبة الأحوال الجوية الزراعية

   - الوظيفة: المراقبة الآنية للمحاصيل والبيئة الخارجية (المزارع والتربة) التي تعتمد عليها.

   الوظيفة: وفقاً لمتطلبات الأعمال التجارية، تقوم أساساً بجمع البيانات المتعلقة بالمناخ الدقيق، وبيانات التربة، وبارامترات نمو المحاصيل وصورها، وفيديو الرصد الحي من الأراضي الزراعية، ويمكن تشغيلها بأساليب مختلفة لإمداد الطاقة، وتتفاعل مع برامج الحاسوب العلوي للبيانات من خلال مختلف وسائل الاتصال.

٢ - طقس المرور

   المهمة: الرصد الدقيق وفي الوقت المناسب للظروف البيئية على الطرق.

   الوظيفة: يمكن الجمع بينه وبين نظم فرعية أخرى للرصد تابعة لإدارة إدارة حركة المرور لتحقيق نظام ذكي لشبكة أمن حركة المرور، ويمكنه القيام برصد آني لمختلف عناصر الرصد اللازمة للطرق السريعة، مثل الضباب والجليد على سطح الطريق والثلج.

 &

هناك مجموعة متنوعة واسعة من أجهزة قياس الطقس ذات وظائف مختلفة،) التي تشكل معا أساس نظام مراقبة الأرصاد الجوية وتوفر دعما لا غنى عنه للبيانات اللازمة للتنبؤ بالأحوال الجوية،بحوث المناخ والعديد من الصناعات التي تعتمد على الأحوال الجوية.ولا تؤدي هذه الأجهزة دوراً رئيسياً في البحث العلمي وخدمات الأرصاد الجوية فحسب، بل لها أيضاً تأثير عميق على عدد من الميادين،بما في ذلك الزراعة والنقل والطاقة، بما يكفل قدرة المجتمع البشري على التكيف مع البيئة الطبيعية والاستفادة منها على نحو أفضل.وبإدماج طائفة واسعة من أجهزة الاستشعار والتكنولوجيات، تكون نظم رصد الأرصاد الجوية الحديثة قادرة على توفير معلومات شاملة ودقيقة عن الأرصاد الجوية لمساعدة الناس على اتخاذ قرارات أكثر استنارة.