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(wú)線電探空儀是一種高空氣象數(shù)據(jù)探測(cè)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(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，并通過內(nèi)置無(wú)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(wú)線電探空儀進(jìn)行高空氣象探測(cè)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(jí)，不利于提高其對(duì)流換熱能力，在高空仍有顯著的太陽(yáng)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(cè)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(dòng)力學(xué)(CFD)方法對(duì)該傳感器進(jìn)行仿真分析，采用準(zhǔn)牛頓(BFGS)法對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行擬合，獲得太陽(yáng)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(cè)自動(dòng)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(cè)試平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，E型高精度溫度傳感器太陽(yáng)輻射升溫量?jī)H為珠狀熱敏電阻太陽(yáng)輻射升溫量的57％～71％，輻射升溫量修正值與實(shí)驗(yàn)測(cè)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(yáng)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(guó)產(chǎn)化程度高、溫度測(cè)量精度高、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，該類