摘要：伴随着数值天气预报和气候变化研究精细化程度的不断提高,希望探空温度传感器的观测精度达到0.1 K数量级.为了实现此目标,运用计算流体动力学方法对珠状热敏电阻从海平面上升至20 km高空的整个过程进行数值仿真分析.并在此基础上,针对影响测温精度的太阳辐射强度和传感器倾斜角度两个因素进行分析.仿真结果表明,太阳辐射强度和海拔高度是辐射误差的重要影响因子.当传感器倾斜角度为90?时,珠状热敏电阻的辐射误差最小.通过麦夸特法和通用全局优化法对仿真数据进行拟合,获得不同海拔高度和太阳辐射强度下的辐射误差修正方程;为验证方程的准确性,设计和搭建太阳辐射误差模拟系统.实验结果表明,辐射误差实验测量值与修正方程修正值之间的平均偏移量为0.017 K,均方根值RMS误差为0.023 K,验证了计算流体动力学方法、麦夸特法和通用全局优化法获得辐射误差数据的准确性.

摘要：针对太阳辐射影响探空温度传感器测量精度的问题,设计一种基于24位Σ-Δ模/数转换器的高精度温度测量电路。搭建太阳辐射模拟实验平台并在高低温低气压实验箱中进行实验,提出一种利用Levenberg-Marquardt(L-M)算法拟合出太阳辐射误差修正方程的方法。实验结果表明,该探空温度传感器及其算法将均方根误差从0.88℃降低至0.28℃,提高了探空温度传感器的测量精度,在高空气象探测领域具有一定的应用潜力。

摘要：为降低传统探空温度传感器的横梁尾流热污染误差,设计了一种基于热电偶阵列的探空温度传感器。该传感器由铂电阻,四个热电偶组成的阵列,高精度测量电路等部分组成。采用计算流体动力学（CFD）软件FLUENT对探空温度传感器进行数值分析仿真计算。搭建了一套高空环境模拟实验装置。实验结果表明,使用阵列式热电偶作为探空温度传感器,可将横梁热辐射误差降低至横梁升温量的0.43%~8.72%,实验测量结果与仿真结果相差-3.02%~5.44%,吻合度较高。阵列式低辐射误差探空温度传感器和传统探空温度传感器相比,降低了横梁尾流在上升过程中对传感器探头的影响,具有较低的辐射误差。

摘要：为解决高空低风速太阳辐射误差大的难题,文中设计一种基于压电陶瓷振动的探空温度传感器。该传感器能利用压电陶瓷在高空气流速度较低时的振动产生速度。首先,使用计算流体动力学(CFD)方法对探头进行仿真,以气流速度、太阳辐射强度、海拔高度作为影响参数计算出太阳辐射误差;然后,使用支持向量机(SVM)训练仿真数据,得出辐射误差修正曲线;最后,搭建一个模拟高空条件的低气压风洞平台,对不同影响参数下的太阳辐射误差进行测试,并将测试结果与SVM算法的预测数据以及传统温度传感器的测量数据进行对比,以验证传感器的测量精度。实验结果表明,热电偶传感器的平均测量误差与均方根误差分别为0.050 K和0.051 K。与传统的探空温度传感器相比,文中的热电偶传感器能通过压电陶瓷振动的方式降低太阳辐射误差,测量精度较高。