基于高精度溫度傳感器的北斗探空儀系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、無線電探空儀是一種高空氣象數(shù)據(jù)探測裝置，通常由氣象氣球搭載，以5～6m/s的速度升至高空，由內(nèi)部裝載的溫度傳感器、濕度傳感器、氣壓傳感器以及風(fēng)速風(fēng)向傳感器對周圍環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，并通過內(nèi)置無線傳輸單元將采集到的數(shù)據(jù)傳輸至地面，供地面工作人員進(jìn)行分析使用。
　　目前，珠狀熱敏電阻傳感器是無線電探空儀進(jìn)行高空氣象探測的主流溫度傳感器，由于工藝等原因，珠狀熱敏電阻的體積通常在1mm量級，不利于提高其對流換熱能力，在高空仍有顯著的太陽輻射

2、升溫效應(yīng)。
　　本文提出并試制了一種應(yīng)用于高空氣象探測的基于0.02mm直徑鉑電阻絲的E型高精度溫度傳感器，并設(shè)計(jì)了一種北斗探空儀系統(tǒng)。利用計(jì)算流體動力學(xué)(CFD)方法對該傳感器進(jìn)行仿真分析，采用準(zhǔn)牛頓(BFGS)法對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行擬合，獲得太陽輻射升溫量修正方程。北斗探空儀系統(tǒng)分為空中子系統(tǒng)和地面接收系統(tǒng)，地面接收系統(tǒng)由地面接收器和上位機(jī)軟件組成，可實(shí)現(xiàn)高空氣象探測自動采集、處理、傳輸、顯示與保存。
　　為驗(yàn)證該探空儀的實(shí)際

3、性能，搭建了測試平臺，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，E型高精度溫度傳感器太陽輻射升溫量僅為珠狀熱敏電阻太陽輻射升溫量的57％～71％，輻射升溫量修正值與實(shí)驗(yàn)測量值之間的均方根誤差（RMSE）為0.013K，該結(jié)果說明本文設(shè)計(jì)的E型高精度溫度傳感器與珠狀熱敏電阻傳感器相比，可顯著降低太陽輻射升溫量，驗(yàn)證了CFD方法與BFGS法的可行性與準(zhǔn)確性。
　　本文設(shè)計(jì)的北斗探空儀系統(tǒng)與傳統(tǒng)探空儀相比，具有國產(chǎn)化程度高、溫度測量精度高、自動化程度高等特點(diǎn)，該類