基于GA-BP神经网络温度补偿的红外温度传感器设计

为减少环境温度对红外测温的影响,并提高测量精度,提出了一种基于热电堆与热敏电阻的红外探头、Cortex-M3 ARM处理器及高精度低噪声测量电路的红外温度传感器。利用梯度下降法建立红外探头的输出电压、环境温度和目标温度的BP神经网络模型,用遗传算法对其初始权值和阈值进行优化,并将基于该模型的算法嵌入ARM处理器,求出目标温度。该红外温度传感器实现了对物体温度-10～+50℃范围的测量,平均绝对误差为0.033℃,均方根误差为0.035℃。

探空温度传感器的太阳辐射误差修正方法研究

由于太阳辐射的影响,探空温度传感器高空测量时的辐射误差可达3 K量级。为提高传感器测量精度,提出一种太阳辐射误差修正方法。首先通过计算流体动力学(CFD)方法计算珠状热敏电阻的太阳辐射误差,然后采用准牛顿法(BFGS)拟合仿真数据并得到太阳辐射误差修正方程,最后通过低气压风洞和太阳模拟器实验平台对修正方程的准确性进行验证。实验结果表明,在太阳高度角和海拔高度范围分别为0°～60°和10～32 km时,珠状热敏电阻辐射误差修正值与实验测量值之间差值的平均值为0.124 K,均方根误差为0.083 K,验证了辐射误差修正方法的可行性。

适用于地面和探空观测的多路温湿度巡检仪设计

为了分析温湿度环境试验设备内部的温度和绝对湿度场是否稳定且均匀分布,设计了一种基于ARM处理器、多路开关选择器、低噪声高精度采集电路以及温湿度传感器的多路温湿度巡检仪。首先通过温度传感器在试验设备内部布点获得温度数据,利用BP神经网络拟合出设备内部的温度场,然后在试验设备内部布置湿度传感器获得相应的相对湿度,通过Goff-Gratch方程和相对湿度转换关系以及PSO优化后的BP神经网络,分析出该设备内部的绝对湿度场。通过改变传感器的布点位置获得两种不同的温湿度场分布。最后对两种分布进行对比,可以得出该试验设备内部温湿度环境的状况。

热损失型风速传感器流体动力学分析与实验研究

为解决传统机械式风速计难以准确测量低风速的难题,设计一种热损失型风速传感器。该传感器主要由Cortex-M3 ARM处理器、高精度低噪声测量电路及恒功率加热电路等组成。通过计算流体动力学(CFD)方法确定探头加热功率,并得到双探头温度差值与风速的曲线关系。搭建一套基于高低温试验箱的实验平台,对-10~50℃范围内的传感器温度特性进行测试,结合L-M算法对温漂进行修正。实验结果表明,在0~5 m/s范围内,该风速传感器的均方根误差(RMSE)为0.09 m/s,在低风速测量领域具有一定的应用潜力。