大氣溫度變化約為0.1 ℃C /10a,傳統(tǒng)溫度傳感器在測(cè)量大氣溫度時(shí),太陽(yáng)輻射被傳感器部分吸收,從而導(dǎo)致測(cè)量溫度高于其真實(shí)的大氣溫度,輻射誤差可達(dá)0.8 ℃甚至更高。為了滿足高精度的觀測(cè)要求,有必要研究新型溫度傳感器。本文提出一種新型強(qiáng)制通風(fēng)溫度傳感器設(shè)計(jì),利用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)方法數(shù)值計(jì)算分析不同尺寸材料模型傳感器在相同環(huán)境條件下的輻射誤差。根據(jù)仿真結(jié)果,當(dāng)L型防輻射罩入口直徑大于等于25 mm時(shí),輻射誤差顯著降低,不銹鋼材料防輻射效果更好,輻射誤差隨著L型防輻射罩弧度半徑的上升而增大。在上述模型參數(shù)研究結(jié)果的基礎(chǔ)上,對(duì)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度、氣流速度、下墊面反射率、太陽(yáng)高度角以及海拔高度進(jìn)行數(shù)值仿真。仿真結(jié)果顯示,強(qiáng)制通風(fēng)溫度傳感器的輻射誤差隨著太陽(yáng)輻射強(qiáng)度、下墊面反射率、海拔高度的上升而增大,隨著氣流速度的上升而降低。當(dāng)氣流速度大于8 m/s時(shí),太陽(yáng)輻射強(qiáng)度、下墊面反射率、太陽(yáng)高度角對(duì)輻射誤差影響較小,輻射誤差可降低至0.01 ℃量級(jí)。為獲得任意太陽(yáng)輻射強(qiáng)度、氣流速度、下墊面反射率、太陽(yáng)高度角和海拔高度等條件下強(qiáng)制通風(fēng)溫度傳感器的輻射誤差,采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,獲得輻射誤差修正方程。結(jié)果表明,CFD仿真結(jié)果和輻射誤差修正方程結(jié)果之差小于0.006℃,兩者具有較高的一致性。最后,根據(jù)研究所得的強(qiáng)制通風(fēng)溫度傳感器輻射誤差修正方法,開(kāi)發(fā)了強(qiáng)制通風(fēng)溫度傳感器誤差修正軟件,對(duì)其溫度測(cè)量結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)誤差修正。
【學(xué)位單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TP212
【部分圖文】：

?Ａ?±：??翁錢兵二兵??圖１．１?Ｇｉｌｌ防輻射罩改進(jìn)前后的結(jié)構(gòu)示意圖??Ｈｏｌｄｅｎ設(shè)計(jì)了一種垂直方向葉片層數(shù)較少的防輻射罩［２４］，與傳統(tǒng)百葉箱比，??測(cè)量結(jié)果相差約為０．５?°Ｃ量級(jí)，該儀器照片如圖１．２所示。??ｒ’－??圖１．２?Ｈｏｌｄｅｎ防輻射罩的結(jié)構(gòu)示意圖??１．３強(qiáng)制通風(fēng)溫度傳感器國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀??近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了多種自然通風(fēng)防輻射罩，但這些研究大多未能??獲得內(nèi)部誤差的量化測(cè)量結(jié)果。為消除溫度傳感器的太陽(yáng)輻射誤差，達(dá)到氣候??變化研究的精度要求，諸多學(xué)者提出了強(qiáng)制通風(fēng)防輻射罩的設(shè)計(jì)。由于強(qiáng)制通??風(fēng)能夠提供溫度傳感器需要的通風(fēng)量，因此它的輻射誤差低于百葉箱和自然通??風(fēng)防輻射罩，可以在一定程度上減小溫度傳感器的觀測(cè)誤差。如圖１．３所示，??Ｒ．?Ｍ．?Ｙｍｍｇ公司研制的４３５０２型強(qiáng)制通風(fēng)防輻射罩

圖１．１?Ｇｉｌｌ防輻射罩改進(jìn)前后的結(jié)構(gòu)示意圖??Ｈｏｌｄｅｎ設(shè)計(jì)了一種垂直方向葉片層數(shù)較少的防輻射罩［２４］，與傳統(tǒng)百葉箱比，??測(cè)量結(jié)果相差約為０．５?°Ｃ量級(jí)，該儀器照片如圖１．２所示。??ｒ’－??圖１．２?Ｈｏｌｄｅｎ防輻射罩的結(jié)構(gòu)示意圖??１．３強(qiáng)制通風(fēng)溫度傳感器國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀??近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了多種自然通風(fēng)防輻射罩，但這些研究大多未能??獲得內(nèi)部誤差的量化測(cè)量結(jié)果。為消除溫度傳感器的太陽(yáng)輻射誤差，達(dá)到氣候??變化研究的精度要求，諸多學(xué)者提出了強(qiáng)制通風(fēng)防輻射罩的設(shè)計(jì)。由于強(qiáng)制通??風(fēng)能夠提供溫度傳感器需要的通風(fēng)量，因此它的輻射誤差低于百葉箱和自然通??風(fēng)防輻射罩，可以在一定程度上減小溫度傳感器的觀測(cè)誤差。如圖１．３所示，??Ｒ．?Ｍ．?Ｙｍｍｇ公司研制的４３５０２型強(qiáng)制通風(fēng)防輻射罩，其結(jié)構(gòu)主要包括垂直風(fēng)??４??

Ｔｈｏｍａｓ等［２５］研制了一種具有雙層直角管道結(jié)構(gòu)的強(qiáng)制通風(fēng)防輻射罩，并搭??建了風(fēng)洞試驗(yàn)裝置與Ｒ．?Ｍ．?Ｙｏｕｎｇ的三層管道防輻射罩進(jìn)行對(duì)比。該儀器照片??如圖１．４所示。測(cè)試結(jié)果表明，在低風(fēng)速條件下，兩者測(cè)量結(jié)果吻合度達(dá)到??±０．０８?°Ｃ〇??Ｉ??ｍ?：??■?ｈＢＭＨＨ??ＥｊＨ??圖１．４雙層直角管道結(jié)構(gòu)的強(qiáng)制通風(fēng)防輻射罩??５??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2879059