《气象传感与仪器》教学大纲

1、气象传感与仪器Meteorological Sensor and Instrument一、课程基本情况课程类别：专业任选课课程学分：2学分课程总学时：32学时，其中讲课：26学时，实验：6学时课程性质：选修开课学期：第7学期先修课程：适用专业：计算机类专业教 材：气象仪器基础，科学出版社，唐慧强, 张自嘉, 刘佳编等，2013。开课单位：计算机与软件学院二、课程性质、教学目标和任务“气象传感与仪器”这门课，主要学习应用于自动气象站的气象仪器，特别是基于智能仪器的气象仪器，能够实现对气象要素的自动测量、数据传输和存储，对一些人工观测仪器也进行简要的介绍。使学生能够利用已有的编程技术，结合本课程的

2、相关知识，进行简单的实际应用。为了实现自动气象观测和数据记录，本课程首先学习了智能仪器方面的基本知识，暴扣传感器、信号调理、主控原件及电路设计、智能仪器数据处理，以及数据的传输技术。由于这门课偏向于实际应用，较为考验学生的动手能力。通过一个学期的学习，使得学生能够对气象仪器有一个大致的认识，且本课程处理问题的思路、方法以及技巧具有普遍性，适合计算机类各专业学生学习。三、教学内容和要求第1章概论 （2课时）1.1气象仪器发展概况（1）了解气象仪器发展的历程1.2现代气象观测业务（1）理解气象观测要素1.3地面气象观测项目及仪器种类1.4地面气象仪器性能要求第2章智能仪器基础2.1概述（3课时）（

3、1）了解智能仪器发展的趋势 2.2传感器与信号调理 （1）熟悉传感器的分类（2）掌握如何选择合适的传感器2.3模数转换技术 （1）了解为什么要进行模数转换（2）熟悉常见的A/D转换器原理（2）理解A/D转换的步骤以及A/D转换器的主要技术。2.4微控制器 （1）了解微控制器的作用（2）理解常见额单片机的两种体系结构2.5人机接口 （1）了解人机接口所包含的四类技术，以及相应技术的原理及特点。2.6低功耗设计 （1）理解什么是低功耗设计以及如何做到低功耗2.7数据处理技术（1）了解什么是数据处理，以及数据误差的来源（2）理解随机误差的校正方法第3章数据通信（2课时）3.1数据通信概述 3.2 R

4、S232接口（1）了解RS232的定义（2）理解RS232的机械特性、电器特性、功能特性、规程特性等3.3总线技术（1）了解什么是总线及总线的主要特征（2） 掌握总线得几种分类及总线数据的传输方式3.4无线传感器网络 （1）了解无线传感器网络基本概念（2）理解无线传感器网络构成及关键技术，并在气象仪器中的应用3.5远程通信技术（1）了解通信技术的发展历史（2）理解远程通信技术的基本原理及应用（3）掌握几种典型的远程通信技术第4章温度测量（3课时）4.1概述 （1）了解温度的基本概念及接触式测温仪器测量原理（2）理解温标的概念及三中常用温标和通用国际温标（3）掌握两种测温方法4.2常用测温仪器（

5、1）了解常用的测温仪器有哪些（2）理解玻璃液体温度计，双金属片温度表，电测温度表的测量原理及误差和要求4.3气温测量中的辐射屏蔽装置（1）了解百叶箱，通风干湿表，防辐射罩的结构及作用，4.4土壤温度的测量（1）理解土壤温度表的使用和安装，以及读数的注意事项第5章湿度测量 5.1概述（2课时）（1）了解湿度观测的作用（2）理解空气湿度的定义及表示湿度的参量（3）掌握空气湿度的测量方法 5.2常用的测湿仪器（1）了解常用的测试仪器有哪些（2）理解测试仪器的测量原理及仪器的结构和测量时的注意事项5.3标准仪器和校准（1）理解温度表校准的原理，校准周期和校准方法第6章气压的测量（2课时）6.1概述 （

6、1）了解气压的定义，单位，气压测量水平的要求及测定方法6.2水银气压表 （1）理解水银气压表的工作原理及读书订正的原因和物理意义以及如何进行订正6.3空盒气压表和空盒气压计 （1）了解空盒测压的基本原理6.4电子气压表（1）了解常用的气压传感器（2）理解使用电子气压表的要求和电子气压表的误差和缺陷6.5沸点气压表 （1）了解沸点气压表的工作原理和基本结构第7章风的测量（2课时）7.1概述 （1）了解风的定义，单位以及测量方法7.2风速的测量 （1）理解风向标的结构及工作方法7.3测风仪器的安装与检定 （1）了解风杯式风速计和螺旋桨式风速计的工作方法（2）理解风速的传送和指示的方法7.4风廓线雷

7、达（1）了解风廓线雷达的结构，工作方式及优点第8章日照及辐射测量（2课时） 8.1 日照的测量（1）了解暗筒日照计和聚焦式日照计的优缺点。（2）理解暗筒日照计和聚焦式日照计的工作原理。（3）掌握暗筒日照计的感光迹线受哪些因素的影响，有何特点。8.2辐射的测量（1）了解直接辐射和散射辐射的区别以及用仪器测量太阳直接辐射时，会对测量带来的影响。（2）理解辐射观测的主要项目，以及使用的仪器和他们的感应原理。理解日照时数。第9章天气现象观测 9.1降水测量（2课时）（1）理解降水的测量及仪器测量原理和实现。9.2降雪测量 （1）理解降水的测量及仪器测量原理和实现。9.3蒸发量测量 （1）理解蒸发量测量

8、及仪器测量原理和实现。9.4能见度测量（1）理解能见度的测量及仪器测量原理和实现。9.5云的观测与测量（1）理解云的观测及仪器测量原理和实现。第10章探空仪（2课时）10.1无线电探空仪概述 （1）了解无线电探空仪的结构和工作原理10.2高空气象要素的测量 （1）理解高空气象要素的测量的测量方法和注意事项10.3探空仪的误差 （1）理解如何对探空仪的误差进行订正10.4几款典型的探空仪（1）了解几款典型的探空仪的原理及结构第11章气象雷达及卫星探测概述（2课时） 11.1气象雷达探测 （1）了解雷达发展状况（2）熟悉雷达的用途及其分类（3）理解雷达工作的基本原理及频率，以及气象雷达的基本原理及概念。11.2气象卫星探测（1）了解气象卫星的分类第12章自动气象站 12.1概述（2课时）（1）了解自动气象站的作用12.2自动气象站组成结构 （1）了解自动气象站组成结构及工作原理12.3软件（1）了解各软件的工作方式及特点12.4功能要求 （1）理解气象工作站的功能要求12.5测量性能（1）理解气象工作站的测试性能 12.6嵌入式软件流程（1）理解嵌入式软件流程期步骤12.7综合观测网 （1）了解综合观测网功能12.8物联网自动气象站简介（1）了解物联网自动气象站工