目前對(duì)于氣象要素的測(cè)量大部分使用的是數(shù)字探空儀,其在濕度測(cè)量方面精度一直不高,其原因除濕度傳感器自身的誤差之外,更主要的是濕度測(cè)量時(shí)容易受到環(huán)境中其他因素的干擾,而其中研究較少的太陽輻射所造成的濕度測(cè)量誤差卻是一個(gè)不容忽視的因素,本課題將著重研究太陽輻射對(duì)探空濕度測(cè)量的影響。首先研究太陽輻射對(duì)濕度測(cè)量產(chǎn)生誤差的機(jī)理;其次采用流體動(dòng)力學(xué)軟件模擬仿真,并結(jié)合實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法研究太陽輻射引起濕度測(cè)量的誤差;最后以探空儀GTS1為模型,通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)模擬仿真的大量數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行處理,預(yù)測(cè)濕度測(cè)量的太陽輻射誤差,并對(duì)南京探空站濕度測(cè)量太陽輻射誤差進(jìn)行修正。具體研究內(nèi)容如下。(1)圍繞GTS1型探空儀展開研究,通過計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD,Computational Fluid Dynamics)軟件對(duì)探空儀內(nèi)的濕敏電阻(假設(shè)沒有防護(hù)罩)進(jìn)行太陽輻射升溫量的仿真計(jì)算,再通過溫度誤差獲取濕度測(cè)量誤差。在對(duì)濕度測(cè)量系統(tǒng)處于不同條件下仿真發(fā)現(xiàn),海拔高度、太陽輻射強(qiáng)度以及太陽高度角三種因素均會(huì)對(duì)其升溫量產(chǎn)生影響,且都為正相關(guān),升溫量最高達(dá)到4.87℃,濕度測(cè)量的相對(duì)誤差達(dá)到32.99%。然后以GTS1濕度測(cè)...

【文章頁數(shù)】：98 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 目前高空濕度測(cè)量存在的問題
    1.4 本文的研究內(nèi)容及章節(jié)安排
第二章 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)與太陽輻射誤差相關(guān)理論
    2.1 流體力學(xué)的理論基礎(chǔ)
    2.2 CFD數(shù)值模擬方法
    2.3 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)研究方法
    2.4 太陽輻射相關(guān)參數(shù)計(jì)算
    2.5 濕度測(cè)量太陽輻射偏干誤差機(jī)理
    2.6 本章小結(jié)
第三章 GTS1 探空儀濕度傳感器的輻射升溫研究
    3.1 碳膜濕敏電阻模型的建立
    3.2 模型的網(wǎng)格劃分
    3.3 Fluent仿真設(shè)計(jì)
    3.4 仿真結(jié)果分析
        3.4.1 海拔對(duì)濕度傳感器表面輻射升溫的影響
        3.4.2 太陽輻射強(qiáng)度對(duì)濕度傳感器表面輻射升溫的影響
        3.4.3 太陽高度角對(duì)濕度傳感器表面輻射升溫的影響
        3.4.4 防護(hù)罩對(duì)濕度傳感器表面輻射升溫的影響
    3.5 本章小結(jié)
第四章 濕度測(cè)量修正系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
    4.1 系統(tǒng)總體硬件電路設(shè)計(jì)
    4.2 溫濕度測(cè)量電路設(shè)計(jì)
        4.2.1 濕度測(cè)量電路
        4.2.2 溫度測(cè)量電路
    4.3 信號(hào)采集電路設(shè)計(jì)
        4.3.1 模擬電源與基準(zhǔn)電壓源
        4.3.2 信號(hào)采集模塊設(shè)計(jì)
        4.3.3 隔離通信電路
    4.4 微處理器電路設(shè)計(jì)
    4.5 數(shù)字電源部分設(shè)計(jì)
    4.6 顯控電路
    4.7 通信電路設(shè)計(jì)
        4.7.1 RS-232 串口通信電路設(shè)計(jì)
        4.7.2 DM9000A網(wǎng)絡(luò)通信電路設(shè)計(jì)
        4.7.3 無線通信LORA模塊設(shè)計(jì)
    4.8 PCB設(shè)計(jì)
    4.9 本章小結(jié)
第五章 濕度測(cè)量修正系統(tǒng)嵌入式軟件開發(fā)
    5.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案
    5.2 嵌入式Linux軟件平臺(tái)搭建
    5.3 數(shù)據(jù)采集端程序設(shè)計(jì)
        5.3.1 AD7794 設(shè)備驅(qū)動(dòng)編寫
        5.3.2 溫度/濕度采集程序設(shè)計(jì)
        5.3.3 相對(duì)濕度實(shí)時(shí)修正程序設(shè)計(jì)
    5.4 通信軟件模塊的開發(fā)
        5.4.1 基于TCP協(xié)議的通信軟件開發(fā)
        5.4.2 基于QT的上位機(jī)軟件開發(fā)
        5.4.3 無線LORA模塊軟件的開發(fā)
    5.5 本章小結(jié)
第六章 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及結(jié)果分析
    6.1 濕度傳感器的標(biāo)定
    6.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建
        6.2.1 SS-150A全光譜射線模擬系統(tǒng)
        6.2.2 真空環(huán)境模擬管
        6.2.3 實(shí)驗(yàn)過程
    6.3 實(shí)驗(yàn)與仿真對(duì)比結(jié)果分析
        6.3.1 不同海拔的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        6.3.2 不同輻射強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        6.3.3 不同太陽高度角的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    6.4 相對(duì)濕度測(cè)量實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比驗(yàn)證
    6.5 本章小結(jié)
第七章 GTS1 探空儀濕度測(cè)量的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)修正算法
    7.1 PSO-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合
        7.1.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)概述
        7.1.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)概述
        7.1.3 PSO-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型
    7.2 PSO-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的濕度傳感器輻射升溫量預(yù)測(cè)結(jié)果分析
        7.2.1 PSO-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)樣本
        7.2.2 PSO-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)比
        7.2.3 PSO-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型的實(shí)用性驗(yàn)證
    7.3 PSO-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)溫度預(yù)測(cè)算法的移植
    7.4 本章小結(jié)
第八章 總結(jié)與展望
    8.1 總結(jié)
    8.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)介



本文編號(hào)：3819200