国产珠状温度传感器对比分析

通过比对试验,采取同球比对施放方式,选择德国GRAW探空仪作为比对标准,使用总共12次同球比对数据,对中国长峰、华云和大桥3种型号探空仪的珠状电阻温度传感器开展比对分析.经典型个例分析与统计分析表明:3个型号国产探空仪高空温度廓线与德国GRAW探空仪具有较好的整体一致性,温度测量夜间性能均好于白天;长峰探空仪温度探测性能随高度变化比较稳定,而华云探空仪与大桥探空仪性能相仿,均随高度性能下降,尤其是30km以上高空;长峰探空仪温度探测整体性能最好,相对系统误差在0.2℃左右;而华云探空仪与大桥探空仪误差可达1℃,且均表现为整体上温度测值偏低.体积较小的珠状温度传感器将是未来高空温度探测的一个好的选择,下一步需要改善华云探空仪与大桥探空仪温度传感器表面涂层工艺,两者的温度辐射订正算法也需要进一步完善.     

基于CFD的地表温度传感器的设计与实验研究

地面温度变化速度为每10年升高0.1℃,然而受太阳辐射的影响,在实际测量时传统防辐射罩会产生约1 K量级的太阳辐射误差.为提升地表温度测量精度,降低工作能耗,本文设计了一种基于压电振片振动加速传感器探头辐射热量扩散的温度传感器.首先利用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)方法计算温度传感器在多物理因素下的辐射误差,然后使用神经网络算法对数据进行拟合分析,最后搭建外场实验平台,将传感器放置在真实环境中来验证方案的可行性.实验结果表明,本文提出的地表温度传感器具有较高的温度测量精度,其修正值与基准值的绝对误差和均方根误差分别为0.041℃和0.055℃,也验证了神经网络算法修正效果的优越性.     

蒸发波导环境下的舰载雷达折射误差分析

雷达发射的电磁波在蒸发波导中传输会产生折射误差,为提高舰载雷达的探测精度,需要对电磁波在蒸发波导中传播的折射误差进行分析.基于射线跟踪理论,建立了舰载雷达在蒸发波导环境中进行超视距探测时的电磁波传播模型和折射误差模型,对雷达探测的距离误差、高度误差和仰角误差进行了分析修正.分析结果表明,蒸发波导条件下存在探测误差,其中高度误差最大,需要对其进行修正.这为分析蒸发波导条件下雷达的探测精度提供了参考.     

S波段雷达探测中的高精度电波折射误差修正方法

为提高S波段雷达探测精度,首先分析了对流层和电离层等电波环境对S波段雷达探测精度的影响,得出电波环境对信号产生的折射误差是影响雷达探测精度的主要误差源;然后利用射线描迹法,给出了对流层和电离层折射参数实时高精度遥感和探测方法,以实现S波段雷达全方位、多目标折射误差修正;最后对利用该方法研制的某型电波折射修正设备进行了验证.外场试验结果表明,该设备可实现对流层、电离层一体化实时高精度感知,可有效消除电波环境引起的距离和仰角折射误差,提高雷达探测精度.     

基于气候突变年的太阳辐射模型统计时长选取方法

建立太阳辐射模型,通过气象参数估算太阳辐射是完善太阳辐射数据的重要途径.建模数据统计时长的选取影响辐射模型系数,进而影响其估算误差.为选择适当的数据统计时长,减小辐射模型估算误差,本文提出一种借助气候突变年选取建模数据统计时长的方法.以我国90个台站超过25年的气象和辐射数据记录为例,选择与太阳辐射相关性较强的日照时数...     

悬索桥太阳辐射效应的环境因素影响规律

为研究自然环境下悬索桥太阳辐射效应变化规律以及最不利活载效应与环境温度效应的关系,首先建立了某在建大跨度悬索桥精细化模型,然后对太阳辐射效应的环境因素进行参数敏感性分析,同时研究了太阳辐射效应与最不利活载效应的关系.研究结果表明:悬索桥太阳辐射效应受环境温度影响最大、风速次之.风速对悬索桥太阳辐射效应的影响呈非线性关系;日序数和纬度对太阳辐射效应影响较小,但太阳辐射效应变化规律与纬度变化规律不一致,受多种环境因素影响.最不利活载引起的主梁跨中点挠度数值上是热辐射引起最大挠度的2倍,塔顶偏位数值上与热辐射引起的偏位相等.研究结果可以为悬索桥施工阶段误差分析和健康监测数据的温度影响剔除提供理论依据和技术支撑.     

电波环境水平不均匀性对雷达探测精度影响研究

电波折射成为影响雷达等测控设备探测精度的最重要误差源.根据雷达高精度探测的需要,利用MM5、NeQuick模型分别仿真分析了对流层、电离层区域电波环境水平不均匀性,并重点研究了电波环境水平不均匀性对折射误差修正精度的影响.研究结果表明:对于工作频率1.0 GHz或更低频段雷达而言,对流层水平不均匀性对折射误差修正精度影响相对较小,而电离层水平不均匀性显著,对折射误差修正及雷达探测精度影响较大.特别是对于UHF或更低频段雷达,对流层水平不均匀性影响可忽略不计,而电离层水平不均匀性影响更大,需重点考虑并予以修正.本文研究结果对不同工作频率的雷达的大气折射误差修正的论证、设计及研制具有较强的参考和支撑作用.     

雷电探测网的精度估计

针对当前最新的综合雷电定位系统,给出了雷电探测网的精度估算公式,包括探测站定位误差的影响和观测值误差的影响,其结果可用于探测网工程设计、探测数据处理以及数据的分析应用等.     

目标探测精度相关分析的设计与应用

为降低某些参数对目标探测精度的影响,采用相关分析的方法,对大量数据的样本协方差、多元及等级检验进行了分析.得出探测精度与误差类别显著相关,绝大多数探测距离与精度一次差不相关或弱相关的结论.实验中采用相应技术措施后,精度提高5%,试验周期缩短近1/4.     

~7Be太阳中微子流量测量方案的研究

本文使用数值模拟的方法,分别分析了液体闪烁体纯度、探测器能量分辨率和实验总误差对7Be太阳中微子探测精度的影响.研究发现,提高液闪纯度和探测器能量分辨率、降低实验总误差均能在一定程度上提升实验对中微子流量的探测精度.详细的模拟结果表明,在Borexino一期实验的基础上,提高液闪纯度至2倍、提高能量分辨率至1.7倍并降低实验总误差至一半,~7Be中微子流量的测量误差可以降低至0.4%以内.     

日散射辐射模型经验系数确定方法

为得到适应于无辐射观测地区散射辐射模型经验系数的确定方法,根据中国国家气象信息中心发布的中国地面气象、辐射数据,采用回归分析的方法建立单站点模型、修正模型,选择决定系数（R²）、平均绝对误差百分比（MAE）、均方根误差百分比（RMSE）作为评价模型准确度的指标进行对比研究. 基于17个台站2000—2017年的日照时数、日总辐射、日散射辐射数据,以每个台站前10年的数据建立12个基于日照时数比、晴空指数的单站点模型、3个包含地理参数（经度、纬度、海拔高度）的修正模型,后4年的数据用来评价模型的准确度. 分析比较不同模型、不同台站的MAE、RMSE、R²的高低,发现模型的形式对准确度有较大影响,多项式模型的准确度高于对数、指数形式,一次函数的准确度低于二次、三次函数形式;单站点模型中,以晴空指数、日照时数比为输入参数的模型最准确,修正模型属基于晴空指数的模型最准确;对于未观测台站可以用包含经度、纬度、海拔高度、晴空指数的模型推算散射辐射.     

太阳辐射计检定用多维工作台的研制

针对太阳辐射计量仪表进行检定的需要,提出了一种具有四个自由度功能动作的多维检定工作台。工作台在与太阳模拟器联合,可同时对两块待栓仪表的参数误差进行检定。在对太阳高度角和方位角的研究基础上,阐述了工作台旋转机构、升降机构、俯仰机构和转臂机构的设计过程,并对工作台的控制系统进行了说明。测试结果表明多维工作台各级转动误差小于0．05°,由倾角仪和步进电机组成的台面水平控制误差在±10’以内,满足设计指标要求。     

惯性元件的失准角分离技术研究

针对陀螺仪和加速度计存在失准角的问题,采取误差分离技术,设计了简单、高精度测试失准角的方法.对失准角进行了定义,利用方向余弦阵的基本性质,从小角度的原理推导了惯性元件失准角的二维分解表达式,在测量陀螺仪的失准角时,对安装误差、夹具误差和失准角误差进行了误差分离.针对加速度计失准角的测试,设计了简易的测试方法,有效分离了加速度计的失准角以及夹具体的安装误差.对一个半球谐振陀螺仪和一个石英加速度计的失准角进行了实测,标定精度达到角秒级,验证了采用误差分离技术的测试方案的正确性,提高了失准角测试精度.     

Analytical prediction and field validation of transient temperature field in asphalt pavements

This work presented the development and validation of an analytical method to predict the transient temperature field in the asphalt pavement.The governing equation for heat transfer was based on heat conduction radiation and convection.An innovative time-dependent function was proposed to predict the pavement surface temperature with solar radiation and air temperature using dimensional analysis in order to simplify the complex heat exchange on the pavement surface.The parameters for the time-dependent pavement surface temperature function were obtained through the regression analysis of field measurement data.Assuming that the initial pavement temperature distribution was linear and the influence of the base course materials on the temperature of the upper asphalt layers was negligible,a close-form analytical solution of the temperature in asphalt layers was derived using Green's function.Finally,two numerical examples were presented to validate the model solutions with field temperature measurements.Analysis results show that the solution accuracy is in agreement with field data and the relative errors at a shallower depth are greater than those at a deeper one.Although the model is not sensitive to dramatic changes in climatic factors near the pavement surface,it is applicable for predicting pavement temperature field in cloudless days.     

管道地理位置测量系统的动态初始对准方法

针对长输油气管道地理位置测量系统的初始对准问题,提出了一种新的动态初始对准方法.建立了管道地理位置测量系统状态误差模型和以基准点之间的航向角误差、速度误差和位置误差为观测量的观测模型,设计了变尺度无迹卡尔曼滤波动态初始对准算法.结果表明,该算法所得初始对准俯仰角、航向角和横滚角的稳态误差分别为18.9'、6'和5',解决了姿态角周期性变化引起的初始对准精度差的问题,满足了管道地理位置测量系统的工程应用要求.     

空间薄膜充气管的太阳辐射压力及外热流分析

本文分析了不同轨道高度以及同一轨道高度不同位置,空间薄膜充气管所受太阳辐射压力及其扭矩大小,以及所受外热流情况.研究发现影响空间薄膜充气管的太阳辐射压力及其产生的扭矩与轨道高度无关,但随轨道位置变化而变化;外热流是轨道高度和位置的函数：随着高度的增加,太阳直接辐射热流不发生变化,但在所有外热流中其数值最大,地球红外辐射热流和地球反照热流则随着轨道的增加而下降,且后者下降的速度更快.     

基于高斯牛顿迭代的MIMU误差参数辨识

为了减小微惯性器件在制造和安装过程中出现的误差对微机械惯性测量单元(MIMU)测量精度的影响,对MIMU进行了误差参数辨识.介绍了一种新型的MIMU误差参数描述数学模型(包括零偏、灵敏度、圆锥角和方位角),提出了一种基于高斯牛顿迭代的适用于该误差参数模型的寻优方法,并利用实验室高精度转台完成了相关的参数辨识实验.仿真结果表明,与传统标定方法相比,该参数标定可以有效提高MIMU的测量精度,具有一定的实用价值.     

徽州传统民居室内水体蒸发实测研究

徽州传统民居室内水体蒸发对室内环境的营造起到了积极作用。根据水体蒸发热平衡,建立民居室内水体蒸发模型,用实地连续测试的蒸发数据对该模型进行验证。结果表明,该模型能有效的计算徽州传统民居室内水体蒸发过程,计算和测试的水体蒸发量之间的均方根误差和平均相对误差分别为41.5 g/（m²·h）和4.2%。环境参数中地面温度、太阳辐射、风速、相对湿度和气温对水体蒸发的影响程度逐渐降低,蒸发量和环境参数之间的相关系数分别为0.909、0.779、0.736、-0.654和0.622。     

太阳能飞机工作条件对太阳能电池性能的影响

太阳能飞机能源系统的核心部件是太阳能电池,性能受外界环境影响动态变化,准确预测其性能是飞机方案设计的重要基础工作。文章以光伏发电模型为基础,通过模拟太阳辐射和太阳能电池温度的逐时变化,预测了太阳能电池在飞行时间、速度和高度等工作条件变化时的性能。研究结果表明,受一天内太阳辐射和环境温度的变化影响,飞行时间是太阳能电池性能最大的影响因素,性能指标以太阳时12点为中心左右基本对称变化。飞行高度的改变伴随太阳辐射和环境温度变化,每升高1 km,开路电压提高1.52%,短路电流提高1.49%,最大功率提高3.65%。飞行速度的改变使得太阳能电池温度变化,每加速10 km/h,开路电压提高3.90%,短路电流降低0.31%,最大功率提高5.32%。以上研究,预测了太阳能电池在不同工作条件下的变化情况,为正确选择和改进能源系统方案奠定了理论基础。     

物面倾斜对激光三角法测量误差影响的分析研究

针对传统方法测量位移时出现的分辨率低、准确性差、操作不便捷等问题,提出采用激光三角法非接触测量物体位移,而物面倾斜是影响测量精度的主要因素。通过分析激光三角测量的基本原理,基于朗伯定律,利用光散射原理研究了物面倾斜角与光能质心之间的关系;由沙氏条件下的几何光路关系,推导得到测量误差与倾斜角之间的关系式;通过实验数据对激光扫描测量产生的误差进行分析,验证理论推导的结果,在测量中具有避免出现粗大误差的实际意义。