探空温度传感器受太阳辐射影响的仿真分析-南京信息工程大学学报.PDF

文章编号：１６７４⁃７０７０（２０１３）０６⁃０５２７⁃０６ 探空温度传感器受太阳辐射影响的仿真分析 １ ２ ２ ２ ２ ３ 杨荣康 　 张利 　 刘清惓 　 李敏 　 张加宏 　 戴伟 摘要 ０　 引言 随着高空温度探测精度要求的日益 提高，如何减小温度传感器测量误差已 　 　 随着科学技术的发展，气象状况变化对人类活动的影响显得尤 成为亟需解决的问题，而太阳辐射作为 为突出．世界各国在发展高空气象探测系统方面投入了大量的人力、 影响温度传感器探测性能的重要因素已 成为该领域研究的热点．利用计算机仿 物力，使高空气象探测系统有了较大的发展．其中，大气温度是大气 真技术，引入太阳高度角、引线夹角２ 个 物理参数的核心变量，在短期天气预报和气候变化监测中具有极其 影响因子，根据流体动力学模型模拟分 重要的作用．在气象探测领域，探空温度传感器测得的高空大气温度 析探空温度传感器从海平面上升到３２ ｋｍ 高空时所受太阳辐射的影响，最终得 是天气预报和气候变化研究所需的关键观测资料，其准确性和实时 到辐射误差与海拔高度的关系曲线族， ［１］ 性直接影响到高空天气形势和气候系统的分析和预报结果 ．数值 仿真结果将为开展高空温度传感器误差 分析提供基础依据，从而提高传感器测 预报模式是以积分模拟大气四维时空运动偏微分方程组为基础，微 量准确度． 小的误差经过模式预报里数学公式的不断积分，可使误差变得显著， 关键词 这会直接影响模式预报的准确性． 探空温度传感器；太阳辐射；计算流 ［２］ 体动力学；误差修正 由于珠状热敏电阻 具有体积小、响应速度快等优点，对提高与 空气的对流换热效果有利，近年来，在高空气象观测领域，普遍采用 中图分类号 Ｐ４１２２３ 珠状热敏电阻代替了原有体积较大，散热能力有限的棒状热敏电阻． 文献标志码 Ａ 设计者为了提高探空温度传感器的探测准确性和灵敏度，将其部分 暴露于大气中，但这种设计使得传感器敏感元件充分与大气进行接 触的同时，也更大程度地受到了太阳辐射的影响，造成探空温度传感 器因吸收太阳辐射而产生的温升叠加在测温元件所测真实温度上， 从而影响测温准确性．为了减少辐射对传感器的影响，设计者在传感 器表面喷涂了防辐射涂层，提高传感器对辐射的反射率．表１为实测 收稿日期 ２０１３⁃０５⁃１０ 资助项目 公益性行业（气象）科研专项（ＧＹ⁃ 防辐射涂层反射率． ＨＹ２００９０６０３７，ＧＹＨＹ２０１１０６０４８）；国家自然科 学基金；江苏高校优势学科建设 表１　 实测防辐射涂层反射率 工程（ＰＡＤＤ）项目；江苏省科技支撑计划重点 项目（ＢＥ２０１１００６） Ｔａｂｌｅ １　 Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｃｏａｔｉｎｇ 作者简介 杨荣康，男，工程师，主要研究方向为高空 波长／ ｎｍ 探测传感器技术以及观测资料处理方法． ２５０ ５００ １０００ １５００ ２０００ ２ ５００ ３０００ ５０００ ８０００ １０ ０００ ｙｒｋａｏｃ＠ｃｍａ．ｇｏｖ．ｃｎ