火箭下投式探空温度传感器设计
DOI:
作者:
作者单位:

南京信息工程大学

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通讯作者:

中图分类号:

TP212.9

基金项目:

国家自然科学基金项目(41875035、41905030);江苏省产学研合作项目(BY2022544);江苏省研究生科研与实践创新计划项目(SJCX22_0334);江苏省高校大学生创新创业训练计划项目(202210300011Z)资助。


Design of air sounding temperature sensor for rocket dropping
Author:
Affiliation:

Nanjing University of Information Science and Technology

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    摘要:

    本文针对传统探空仪飞行高度难以突破至30 ~ 80 km的问题,设计了一种用于探测30 ~ 80 km高空大气环境的火箭下投式探空仪,包括一种以热电偶组成阵列的探空温度传感器,可降低高空太阳辐射引起的温度测量误差。首先,采用计算流体动力学(CFD)方法对不同尺寸的热电偶温度探头开展辐射误差数值求解研究。然后,利用CFD方法计算出表面涂覆了不同太阳辐射吸收率材料的热电偶探头的辐射误差,通过各个探头之间的辐射误差比值推算出环境温度。接着,利用支持向量机(SVM)算法对太阳辐射误差数值求解结果进行数据融合处理。最后,搭建低气压风洞、太阳模拟器实验平台,开展实验验证研究。实验结果表明,火箭下投式探空仪搭载的温度传感器的测量误差平均值为0.107 ℃,误差均方根为0.22 ℃。

    Abstract:

    Aiming at the problem that the flight altitude of traditional radiosonde is difficult to break through to 30 ~ 80 km,this paper designs a rocket drop radiosonde for detecting the atmospheric environment at an altitude of 30 ~ 80 km, including a radiosonde temperature sensor composed of thermocouple array, which can reduce the temperature measurement error casued by high-altitude solar radiation. Firstly, the numerical solution of radiation error of thermocouple temperature probes with different sizes is studied by computational fluid dynamics (CFD) . Then, the radiation error of thermocouple probes coated with different solar radiation absorptivity materials is calculated by CFD method, and the ambient temperature is calculated by the ratio of radiation error between each probe. Then, the solar radiation error is solved and processed by SVM algorithm. Finally, the low pressure wind tunnel and solar simulator experimental platform are built to carry out experimental verification research. The experimental results show that the average measurement error of the temperature sensor on the rocket drop radiosonde is 0.107 ℃ and the root mean square error is 0.22 ℃.

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引用本文

汤鸿霄,刘清惓. 火箭下投式探空温度传感器设计[J]. 科学技术与工程, , ():

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  • 收稿日期:2022-05-11
  • 最后修改日期:2022-09-30
  • 录用日期:2022-09-30
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