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珠状热敏电阻的稳定性

计量技术 1988年第10期 25-26页

作者：王焕鑫刘素云北京玻璃研究所

一、概要在中温测量领域里,珠状玻璃密封式热敏电阻在国外早已广为应用。但国内产品因其稳定性和互换性欠佳,至今未能普遍采用。七十年代由于生产工艺的进步和国防工业的需要,元件的稳定性已大为提高。我们对国产元件的稳定性进行了一... 详细信息

一、概要在中温测量领域里,珠状玻璃密封式热敏电阻在国外早已广为应用。但国内产品因其稳定性和互换性欠佳,至今未能普遍采用。七十年代由于生产工艺的进步和国防工业的需要,元件的稳定性已大为提高。我们对国产元件的稳定性进行了一些试验,现将情况介绍如下。

关键词：珠状热敏电阻复现性阻值

探空温度传感器的计算流体动力学分析与实验研究

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物理学报 2016年第11期65卷 155-165页

作者：戴伟刘清惓杨杰宿恺峰韩上邦施佳驰南京信息工程大学中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044 南京信息工程大学大气物理学院南京210044 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心南京210044 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南京210044 南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044

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方法对珠状热敏电阻从海平面上升至20 km高空的整个过程进行数值仿真分析.并在此基础上,针对... 详细信息

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方法对珠状热敏电阻从海平面上升至20 km高空的整个过程进行数值仿真分析.并在此基础上,针对影响测温精度的太阳辐射强度和传感器倾斜角度两个因素进行分析.仿真结果表明,太阳辐射强度和海拔高度是辐射误差的重要影响因子.当传感器倾斜角度为90?时,珠状热敏电阻的辐射误差最小.通过麦夸特法和通用全局优化法对仿真数据进行拟合,获得不同海拔高度和太阳辐射强度下的辐射误差修正方程;为验证方程的准确性,设计和搭建太阳辐射误差模拟系统.实验结果表明,辐射误差实验测量值与修正方程修正值之间的平均偏移量为0.017 K,均方根值RMS误差为0.023 K,验证了计算流体动力学方法、麦夸特法和通用全局优化法获得辐射误差数据的准确性.

关键词：探空温度传感器珠状热敏电阻计算流体动力学辐射误差

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

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传感技术学报 2013年第1期26卷 78-83页

作者：张利刘清惓杨荣康张加宏李敏戴伟江苏省气象探测与信息处理重点实验室南京210044 南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044 中国气象局气象探测中心北京100081 南京信息工程大学大气物理学院南京210044

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。... 详细信息

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。

关键词：温度传感器太阳辐射误差计算流体动力学珠状热敏电阻探空仪

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探空温度测量太阳辐射误差的流体动力学分析

高原气象 2013年第4期32卷 1157-1164页

作者：刘清惓戴伟杨荣康张加宏李敏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 南京信息工程大学大气物理学院江苏南京210044 南京信息工程大学气象灾害重点实验室江苏南京210044 南京信息工程大学中国气象局大气物理与大气环境重点开放实验室江苏南京210044 中国气象局气象探测中心北京100081

针对太阳辐射加热导致的误差限制了温度的准确度,提出了一种新的太阳辐射加热误差修正方法——数值分析法。通过计算流体动力学CFD软件对探空温度传感器进行了地面到32km高空不同气压条件下的热数值模拟分析。在分析中考虑探空温度传感... 详细信息

针对太阳辐射加热导致的误差限制了温度的准确度,提出了一种新的太阳辐射加热误差修正方法——数值分析法。通过计算流体动力学CFD软件对探空温度传感器进行了地面到32km高空不同气压条件下的热数值模拟分析。在分析中考虑探空温度传感器的外部热环境情况,施加对流-太阳辐射耦合热边界条件,建立了探空温度传感器的热分析模型,并引入了表面涂层反射率和电阻体尺寸两个影响参数。分析数值仿真结果表明,海拔与太阳辐射加热误差之间并非简单的线性关系,而是随着海拔的增加斜率不断增大的曲线关系。现在业务使用的温度传感器表面涂层反射率的提高和电阻体尺寸的减小在高气压条件下降低辐射加热有明显效果,但在低气压条件下,太阳辐射对温度准确性的影响仍十分明显。

关键词：探空仪温度传感器珠状热敏电阻计算流体动力学太阳辐射

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探空温度传感器辐射误差修正的数值方法

计算机仿真 2017年第3期34卷 207-212页

作者：戴伟刘清惓杨杰中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室江苏南京210044 南京信息工程大学大气物理学院江苏南京210044 南京信息工程大学电子与信息工程学院江苏南京210044

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,基于对流换热和辐射换热理论的热平衡微分方程,建立适用于珠状热敏电阻导热对流辐射耦合计算的模型。在综合分析... 详细信息

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,基于对流换热和辐射换热理论的热平衡微分方程,建立适用于珠状热敏电阻导热对流辐射耦合计算的模型。在综合分析珠状热敏电阻热边界条件的基础上,运用伽辽金有限元法对不同太阳辐射强度和海拔高度下的珠状热敏电阻进行传热仿真分析。仿真结果表明,太阳辐射强度和海拔高度是辐射误差的重要影响因子。太阳辐射强度的增强将导致辐射误差的增大,其增大幅度随着海拔高度的增加越发显著;辐射误差随着海拔高度的增加而迅速增大,两者之间呈近似指数函数关系且单调递增。

关键词：探空温度传感器珠状热敏电阻有限元法数值分析辐射误差

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临近空间探空仪温度传感器设计

电子测量技术 2023年第20期46卷 1-6页

作者：宋小凡刘清惓姚澄王亚楠南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心南京210044 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南京210044

针对开展临近空间科学探测的需求增加,设计了一种基于微型珠状热敏电阻的临近空间探空仪温度传感器。首先用计算流体动力学(CFD)方法对探头进行仿真并计算出太阳辐射误差;然后使用逆向传播(BP)神经网络和遗传算法优化的逆向传播(GA-BP)... 详细信息

针对开展临近空间科学探测的需求增加,设计了一种基于微型珠状热敏电阻的临近空间探空仪温度传感器。首先用计算流体动力学(CFD)方法对探头进行仿真并计算出太阳辐射误差;然后使用逆向传播(BP)神经网络和遗传算法优化的逆向传播(GA-BP)神经网络训练数据比较预测模型;并搭建模拟临近空间条件的低气压风洞实验平台测试不同参数下的太阳辐射误差,比较测试结果与预测模型输出数据,证实传感器的测量精度。实验表明,本文提出的传感器探头的平均测量误差为0.0073 K,误差均方根为0.0098 K。

关键词：临近空间探空仪计算流体动力学珠状热敏电阻遗传算法逆向传播神经网络

面向高精度探空温度传感器的结构设计与数值模拟

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传感器与微系统 2022年第11期41卷 5-8,17页

作者：戴伟东南大学MEMS教育部重点实验室江苏南京210096

为降低探空仪摆动对探空温度传感器观测精度的影响,针对珠状热敏电阻提出一种在三维空间对称的四引线十字型结构设计,并运用计算流体动力学方法建立珠状热敏电阻和外围空气域的流固耦合模型,对珠状热敏电阻在不同太阳照射方向和不同引... 详细信息

为降低探空仪摆动对探空温度传感器观测精度的影响,针对珠状热敏电阻提出一种在三维空间对称的四引线十字型结构设计,并运用计算流体动力学方法建立珠状热敏电阻和外围空气域的流固耦合模型,对珠状热敏电阻在不同太阳照射方向和不同引线数量条件下的温度分布进行数值模拟研究。结果表明:珠状热敏电阻的四引线十字型结构能够显著降低摆动对观测精度的影响,可将太阳辐射误差的修正精度提高到0.05 K量级;同时两引线和六引线结构降低摆动影响的能力均弱于四引线结构,验证了四引线结构是目前最优的结构设计方案。

关键词：珠状热敏电阻太阳辐射辐射误差计算流体动力学数值仿真

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临近空间高精度温度传感器系统研究与误差订正

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临近空间高精度温度传感器系统研究与误差订正

作者：宋小凡南京信息工程大学

学位级别：硕士

作为气象预报基础的探空资料在人类和社会活动中起着至关重要的作用,大气中各种要素和现象的测定结果也因此显得尤其重要。此外,在军事发展、经济提升、政治站位等方面,高超声速在技术方面所起到的战略作用已经越来越明显,高超声速飞行... 详细信息

作为气象预报基础的探空资料在人类和社会活动中起着至关重要的作用,大气中各种要素和现象的测定结果也因此显得尤其重要。此外,在军事发展、经济提升、政治站位等方面,高超声速在技术方面所起到的战略作用已经越来越明显,高超声速飞行器的加速研究更给航空航天气象领域带来了新的挑战。高超声速飞行器的飞行环境受飞行速度影响必须具备阻力小、干扰小的特点。大气层垂直结构分层中的20 km～100 km在国际上被称为临近空间(Near Space),由于该高度范围大气稀薄等特点被选为最适合超高声速飞行器飞行的环境。临近空间飞行器成为国防和航空航天领域的热点,因此对临近空间探空观测研究的需求变得更为迫切和重要,其潜在应用价值日益显著。针对开展临近空间科学探测的需求增加,为了进一步了解临近空间大气环境气象数据的需要,设计了一套搭载在探空仪上的临近空间高精度温度传感器系统,并配以适当的误差订正方法。针对临近空间内太阳辐射对温度探测影响最为显著,采用一种微型珠状热敏电阻作为探空温度传感器。首先,对探头进行仿真此操作步骤用到计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法,在测算太阳辐射误差时,主要考虑气流速度、太阳辐射强度、太阳高度角和海拔高度这四个影响参数;再通过逆向传播(Back Propagation,BP)神经网络和遗传算法优化的逆向传播神经网络训练数据比较拟合预测模型,对比选择预测模型使太阳辐射误差尽可能小。为了达到系统完备性的要求,设计了一套软硬件系统,旨在精确并及时地获取临近空间探测仪采集的大气数据,并进行有效通信。这套系统包括温度测量装置、数据传输模块和任务分配调度系统等。同时,我们还建立了一个低气压风洞实验平台,用于模拟超高空临近空间的大气环境。测试不同参数作用下的太阳辐射误差,并将测试结果与遗传算法优化的BP神经网络的预测数据进行比对,证实传感器的实际测量精度。实验表明,本文提出的温度传感器探头的平均测量误差为0.0073 K,误差均方根为0.0098 K。相较于传统的探空温度传感器,本文的微型珠状热敏电阻传感器结合遗传算法优化的BP神经网络算法,测量精度较高。

关键词：临近空间计算流体动力学珠状热敏电阻遗传算法逆向传播神经网络

基于计算流体力学的探空温度传感器仿真与优化

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基于计算流体力学的探空温度传感器仿真与优化

作者：宿恺峰南京信息工程大学

学位级别：硕士

研究对流层和平流层下部大气温度,对提高气象预报的准确度和气候变化规律有着重要意义。高空大气温度探测过程中,太阳辐射引起的探空温度传感器温升是影响温度测量精度的重要因素。目前国内外针对太阳辐射升温量的研究方法主要包括风洞... 详细信息

研究对流层和平流层下部大气温度,对提高气象预报的准确度和气候变化规律有着重要意义。高空大气温度探测过程中,太阳辐射引起的探空温度传感器温升是影响温度测量精度的重要因素。目前国内外针对太阳辐射升温量的研究方法主要包括风洞实验法和经验公式估测法,受实验技术难度及公式适用性的限制,难以对探空温度传感器在高空气流环境中的辐射升温量进行精确的定量求解。为解决上述问题,本文提出采用计算流体力学方法对探空温度传感器进行数值仿真,求解辐射升温量。本文首先研究了珠状热敏电阻在不同引线长度、夹角和数量条件下辐射升温量的变化规律。仿真结果表明,随着引线长度的增大,珠状热敏电阻辐射升温量逐渐减小;180 °引线夹角的四引线传感器结构辐射升温量受太阳照射角度影响较小。通过遗传算法对仿真结果进行拟合,获得该四引线传感器结构在不同太阳高度角和方位角条件下的辐射升温量计算方程。由于探空温度传感器的支架也对辐射升温量产生影响,对带支架结构的珠状热敏电阻进行仿真研究。仿真结果表明,辐射升温量随引线热导率、海拔高度、太阳辐射强度的增大而增大,随太阳高度角的增大而减小;带支架条件下引线30mm的结构辐射升温量较小;小尺寸支架和无横梁结构都有利于降低辐射升温量。为提高研究结果的普适性,通过BP神经网络算法获得辐射升温量关于海拔高度、太阳辐射强度、太阳高度角的计算公式。公式验证结果表明,计算值与仿真值一致性较高,最大误差低于0.1 K,计算公式可靠性较高。为了提高本文研究成果的实用性,基于Qt设计了探空温度传感器辐射升温量查询修正软件。该软件可对辐射升温量进行实时显示和修正,也可对历史数据和辐射升温量仿真结果进行查询。

关键词：探空温度传感器太阳辐射升温量计算流体力学珠状热敏电阻