探空温度传感器的太阳辐射误差研究

伴随着数值天气预报和气候变化研究精细化程度的不断提高,希望探空温度传感器的观测精度达到0.1 K数量级。为了实现此目标,运用计算流体动力学(CFD)方法对珠状热敏电阻器从海平面上升至32 km高空的整个过程进行太阳辐射误差数值分析。在此基础上,针对影响测温精度的引线、引线夹角大小以及太阳照射角度进行分析与探讨,获得其与太阳辐射误差的内在联系。数值求解结果表明:引线、引线夹角大小以及太阳照射角度是太阳辐射误差的重要影响因子。海拔高度与太阳辐射误差之间呈现出随海拔高度的增加斜率不断增大的类指数函数关系。     

基于计算流体动力学的探空温度传感器太阳辐射误差修正方法

高空大气温度是天气预报和气候变化研究所需的关键观测资料,随着对防灾减灾和应对气候变化能力要求的提高,希望探空温度传感器的准确度达到0.1℃量级,而太阳辐射引起的误差可达3℃量级甚至更高,已成为制约探空温度观测精度提高的瓶颈.本文利用计算流体动力学(CFD)方法对探空温度传感器从地面到32 km高空不同气压和多种引线夹角以及太阳高度角条件下的辐射误差效应进行求解,获得了辐射误差—海拔高度曲线族.研究结果表明,引线夹角以及太阳高度角是太阳辐射误差的重要影响因子.海拔高度与太阳辐射误差之间呈现出随海拔高度的增加斜率不断增大的类抛物线关系.     

基于流体动力学的探空温度传感器太阳辐射误差研究

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.     

探空湿度传感器太阳辐射误差流体动力学分析与实验研究

针对太阳辐射导致的探空湿度测量偏干问题,本文采用模拟仿真和实验进行相关研究。首先采用流体动力学（CFD）方法模拟仿真了湿度传感器在探空过程中由于太阳辐射导致的温升情况,为了验证仿真的准确性,设计湿度测量电路并搭建实验平台,研究了各种不同条件下的湿度传感器的温升误差,对比结果表明仿真值与实验值吻合度较好,最大相对误差为7.5%。其次,研究了海拔高度、太阳辐射强度、气流流速和防护罩对湿度传感器温升误差的影响,结果表明影响较大的是海拔高度,温度误差随海拔高度明显增加,防护罩的影响较小,此外温度误差与太阳辐射强度呈正相关,与气流流速呈负相关。最后以韩国RSG-20A的湿度测量系统为模型,同时以阳江比对中的一次探空数据记录作为仿真条件,模拟仿真了太阳辐射下的温度误差,再结合饱和水汽压公式计算相对误差,结果表明,32km的高空由于辐射导致的温度差值达13℃,湿度的相对误差达到70%以上。该研究为探空湿度垂直廓线的辐射误差修正提供一定依据。     

一种红外传感器阵列探测方法的研究

根据热释电红外传感器的工作原理和特性,设计了一种红外传感器信号的采集探测实验方法。由于敏感元件在传感器阵列的四面,故设计圆周运动的探测方法。实验结果证明：本探测方法与采集系统采集红外信号良好,实验方法具有重要实用价值。     

一种电容阵列式液位传感器的设计与实现

通过对电容式液位传感器的分析与研究,设计了一种新型电容阵列式液位传感器.介绍了电容阵列式液位传感器的原理和设计方案.将电容-极板设计成阵列式结构,另一极板共用,采用基于充放电原理的电容检测电路,用单片机STC89C52控制传感器中电容器的选通、数据的采集和处理,并计算出液位值,输出转换成4～20mA电流信号.实测结果表明:该液位传感器精度可达0.3%FS,零点输出稳定,漂移小,受温度影响小,热零点漂移指标优于2×10-5FS/℃.     

一种音叉式水晶温度传感器

研制成功一种水晶温度传感器。它采用ＺＹＴＷ１２０°／８．５°新切型,弯曲振动模式工作。封装尺寸是Φ３ｍｍ×８ｍｍ。测温范围宽－５５～２６０℃,准确度高（≤０．０２℃）,分辨率好（≤０．０１℃）,响应速度快（≤４ｓ）,功耗低（≤２μＷ）,长期稳定性佳（≤０．０１℃／年）,不必使用Ａ／Ｄ变换器,直接与计算机配合使用。该传感器已成功地应用在ＷＹ－Ｊ１型精密水晶温度仪中,并在某国防工程应用,效果满意。     

一种基于MSP430F112单片机的智能温度传感器设计

本文介绍了一种最新的单片机ＭＳＰ４３０Ｆ１１２的功能,并使用该单片机作为核心部件设计了一种智能温度传感器。在说明了该传感器所具有的特点之后,给出了该传感器软件设计方法和主程序框图。     

一种可扩展式磁传感器阵列及应用

介绍了一种基于UGN3503U线性霍尔传感器的磁传感器阵列,其测量区域可根据具体需要进行扩展,测量灵敏度及其外特性与UGN3503U基本一致。在将其制成传感模块的情况下,可以广泛用于在役长输管道、油罐等大型设备的漏磁探伤,由于测量面积和分辨力的提高,可以极大地减少信号处理通道数目,降低测量装置的复杂性,并提高测量系统的可靠性。     

一种改进的光纤温度传感器的研究及应用􀀁

本文分析了半导体吸收式光纤温度传感器现状,针对目前这一领域内存在的测温精度低,长期工作稳定性差等问题,提出了一种新颖的完全对称的系统结构形式,给出了系统的数学模型,进行了实验测试并绘制了数据曲线。     

多声测传感器阵列高维角度坐标自适应标定方法

声音传感器阵列实现定位与跟踪之前必须准确标定阵列的方位,提出了一种基于已知声源点坐标的最优估计方法。该方法包括建立了标定值与噪声环境下观测角度的模型关系;采用最大似然方法确定了代价函数;针对高维未知量求解问题,使用粒子群优化方法得到高精度参数估计值,实现了非手动非专业设备辅助的自学习标定。经过实际数据测试与仿真分析,不同噪声环境下系统可实现稳定收敛与准确标定,可扩展为更多阵列同时标定,时间代价低,有效且便利地解决了实际问题。     

集成于无源RFID标签的温度传感器设计

针对无源无线射频识别(RFID)标签的低功耗设计要求,设计了一种基于环形振荡器的CMOS温度传感器.该传感器首先产生一个与绝对温度成正比PTAT电流,然后通过环形振荡反相器来产生相应的PTAT频率,最后利用计数器来实现频率-数字之间的转换.测试结果表明:该温度传感器实现了125nW的超低功耗,在-40~80℃范围内,误差仅为-0.7/1.2℃,特别适合集成于无源RFID标签中.     

航空发动机智能温度传感器的设计

根据航空发动机温度传感器的原理,提出一种基于数字信号处理器(DSP)与CAN的智能温度传感器。设计了上电自检电路、热电偶信号处理电路、DSP与CAN总线接口电路以及电源电路。该传感器系统集成度高、测量和处理速度快。试验表明:该温度传感器测量误差小、测量精度高、实时性好,可应用于航空发动机全权限数字式电子控制(FADEC)系统中,具有重要的实用价值。     

智能温度传感器系统设计

气象站在温度测量中,需要精度高的温度数据,而且实时数据的远程获得和设备方便携带成为一种趋势.为了满足智能气象站对温度测量的高精度和无线传输要求,提出了使用感应器件铂电阻Pt100与数据处理模块通过4芯屏蔽电缆连接,采用四线制引线方式,设计出基于ZigBee模块的铂电阻温度传感器系统.通过传感器应用软件的编写,对数据进行处理,传输给集成处理器,最终实现对温度的采集.经过测试,该传感器具有测量范围广,性能优异,误差范围小,易于调试等优点,能够满足智能气象站温度采集的需求.     

防雨帽对探空仪湿度测量影响的CFD研究

采用流体动力学方法研究了GL-5000P探空仪湿度传感器的防雨帽对湿度测量的影响.运用Pro/E对湿度测量系统结构进行建模,使用前处理软件ICEM对其进行网格划分,导入Fluent软件进行稳态和瞬态计算分析.模拟结果表明:GL-5000P防雨帽很好地防止了高空云雨滴对湿度传感器的影响,其兼具一定的防太阳辐射功能,但高空25 km以上防辐射能力减弱,甚至起相反作用;防雨帽厚度对太阳辐射误差影响较小,而其反射率影响则较显著;瞬态分析揭示了传感器表面的湿度场分布产生了时间滞后,且时间滞后常数随海拔高度的升高而增加,到27 km达到0.42 s.该研究为湿度垂直廓线的时间滞后修正提供了理论依据.     

无线数字温度传感器的设计

介绍一种基于数字温度传感器AD7416，单片射频收发芯片nRF403和PIC16C54微控制器的无线温度传感器，测温范围－55－125℃，分辨力为0．25℃，工作频率433MHz，接收灵敏度－105dBm，发射功率10dBm，电池供电，待机状态电流消耗仅10uA。     

环境温度对集成微沟道温差空气流量传感器的影响及其补偿

研究了环境温度对集成微沟道热式空气流量传感器的影响,并提出了相应的环境温度补偿方案,能显著减小测试误差.这种传感器的测试原理是通过加热电阻的上下游温度差来反映空气流速,不同的环境温度,该上下游温度差也不同,从而导致测试结果出现偏差.随着环境温度的增加,上下游温差变小,输出电压也减小,但可测试范围增加.同时,文中提出的一...     

铂电阻温度传感器的自热效应

提出了一种测量铂电阻温度传感器的散热系数的简便方法。测量了不同条件下铂电阻温度传感器的散热系数,并对电阻的自热效应影响进行了探讨。     

具有环境温度自补偿功能的微湿度传感器设计

设计了基于微加工技术的微湿度传感器,介绍了湿度传感器基于差分电路原理的温度补偿方法,实验证明：制作的湿度传感器具有半对数线性,环境温度为10-40℃时,湿度传感器输出变化小于±4％RH。