探空温度传感器辐射误差修正与实验研究

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。

火旋风模拟实验中热电偶测温辐射误差修正方法研究

辐射传热误差是浮力火羽流和火旋风热电偶温度测量中需要重点考虑的误差来源。该文利用火旋风模拟实验台开展火旋风温度测量实验并进行辐射误差分析,通过在同一测点布设多根不同直径热电偶,基于不同热电偶测温误差的对比,分析了几种多测量端温度误差修正方法,并通过两种粗细热电偶组合来检验不同修正方法的可靠性。

强制通风温度传感器辐射误差修正与网站设计

为降低太阳辐射误差,提高测温精准度,设计一款用于地面气象观测的强制通风温度传感器防辐射罩。以太阳辐射强度、风速、下垫面反射率作为影响参数,利用计算流体动力学(CFD)方法计算出不同环境因素下的辐射误差。借助BP神经网络算法拟合仿真结果,得到辐射误差值修正方程。分析训练输出与样本输出,两者的绝对误差仅在[-0.002 5,0.002 5],可见BP神经网络的预测精度达到理想范围。最后设计一个基于B/S结构的查询网站,用户可通过该网站付费下载修正前后的历史温度数据以及历史温度曲线。

机载下投式探空温度传感器设计与实验研究

为降低太阳辐射对机载下投式探空仪中温度传感器的影响,设计了一种阵列式NTC珠状热敏电阻探空温度传感器。该传感器阵列通过探头间的太阳辐射误差比值推算大气环境温度的真实值。首先,通过计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)方法选出传感器探头的最优引线夹角,再对表面涂覆不同太阳辐射反射率涂层的探头进行太阳辐射误差比值计算;然后利用支持向量机(support vector machine, SVM)拟合仿真,得到辐射误差比值拟合模型;最后,搭建低气压风洞以及太阳模拟器实验平台。实验结果表明,该温度传感器阵列可将测量误差降低至0.065℃,均方根误差降至0.078℃,有望将太阳辐射误差对下投式探空仪温度测量的影响降低至0.1℃以内。

地面气象测量温度传感器的设计与实验研究

根据国家基准气候站和基本气象站的记录,近54年来我国年平均地表气温变化幅度为1.3℃。然而实际测量过程中,观测站采用的百叶箱和防辐射罩的辐射误差通常可达1℃以上。为了降低辐射误差,提出了一种地面气象测量温度传感器。该传感器包括导流通风防辐射罩、高反射率铂电阻探头、高精度嵌入式温度采集系统及误差修正算法。首先,通过计算流体动力学(CFD)方法计算不同环境因素下的辐射误差;然后,利用反向传播(BP)神经网络算法进行拟合仿真得到辐射误差修正公式模型;最后,在室外综合观测基地对此温度传感器测量精度进行验证。结果表明:温度传感器的修正值与参考值的误差ΔT平均值为0.052℃,均方根误差为0.039℃,有望将辐射误差降至0.1℃以内。