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基于流体动力学的探空温度传感器太阳辐射误差研究

Research on solar radiation error using sounding temperature sensor based on fluid dynamics

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针对太阳辐射加热导致的误差显著限制了温度测量的准确度的问题,提出了基于流体动力学的太阳辐射误差的修正方法--数值分析法.建立从地面到32 km高空不同气压条件下珠状热敏电阻器探空温度传感器的误差热分析模型,通过计算流体动力学对其进行太阳辐射误差数值模拟分析.着重研究了太阳辐射方向、传感器表面涂层反射率、传感器尺寸等物理参数对太阳辐射误差的影响.研究结果表明:太阳辐射引起的温度测量误差随海拔高度的上升呈现非线性单调递增的变化趋势.当太阳辐射方向垂直于传感器正面时误差最大,增大传感器表面涂层反射率、减小传感器尺寸都能有效降低太阳辐射误差.
Aiming at problem that error of sounding temperature sensor induced by solar radiation seriously affects the accuracy of temperature measurement,present a novel numerical analysis method based on computational fluid dynamics to correct solar radiation error. The error thermal analysis model of sounding temperature sensor with bead thermistor is established from ground to 32km altitude with different air pressures,and computational fluid dynamics is employed for numerical simulation analysis of solar radiation error. The solar radiation errors are reported in different physical parameters such as the direction of solar radiation,the surface coating reflectivity of sensor and the size of sensor. The results show that the solar radiation errors present a non-linear monotone increasing trend with the rise of altitude. Among the errors caused by solar radiation,the error is biggest in the direction perpendicular to the front of the sensor. The simulation results also indicate that the solar radiation error can be significantly reduced by improving the surface coating reflectivity of sensor,or reducing the size of sensor.

temperature sensorfluid dynamicssolar radiation errorbead thermistor

曹鸿霞、顾秋峰、蒋航、潘晓晖、储剑秋、刘清惓

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南京信息工程大学 江苏省气象探测与信息处理重点实验室,江苏 南京210044

南京信息工程大学 电子与信息工程学院,江苏 南京210044

南京信息工程大学 环境科学与工程学院,江苏 南京210044

温度传感器 流体动力学 太阳辐射误差 珠状热敏电阻器

国家自然科学基金资助项目国家公益性行业(气象)科研专项项目江苏高校优势学科Ⅱ期建设工程资助项目江苏省气象探测与信息处理重点实验室开放课题国家大学生创新创业训练计划资助项目南京信息工程大学大学生创新创业训练计划资助项目南京信息工程大学大学生创新创业训练计划资助项目

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2016

10.13873/J.1000-9787(2016)02-0005-04

传感器与微系统
中国电子科技集团公司第四十九研究所

传感器与微系统

CSTPCDCSCD
影响因子：0.61
ISSN：1000-9787
年,卷(期)：2016.35(2)
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