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光纤温度传感器防辐射罩的设计与分析

Design and analysis of optical fiber temperature sensor radition sheild

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朱朝贵;刘清惓;杨杰

(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;南京信息工程大学电子与信息工程学院;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;南京信息工程大学大气物理学院)

摘要:为提高大气温度观测精度,设计了一种光纤温度传感器防辐射罩。为验证该防辐射罩的功效,利用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法,以太阳辐射强度和气流速度作为辐射升温量的影响因子,设定相同的环境条件,分别对传统百叶箱和光纤温度传感器防辐射罩进行CFD仿真计算。分析仿真结果发现,设计的光纤温度传感器防辐射罩相比传统百叶箱,可将太阳辐射引起的误差大幅度降低。最后,利用CFD分析计算出不同环境条件下,光纤温度传感器防辐射罩内部光纤光栅温度传感器探头放置点的辐射升温量,采用遗传算法对计算结果进行拟合,获得辐射升温量修正方程。为验证辐射升温量修正方程的准确性,使用修正方程计算出一些特征点的值,再使用CFD方法仿真计算出相同特征点的值。对比修正值与仿真值后得出结论,辐射升温量修正方程具有较好的修正效果。

关键词:大气科学;仿真技术;温度传感器;计算流体动力学;太阳辐射

该论文设计了一种光纤温度传感器防辐射罩,可提高大气温度观测精度,研究手段较新颖,论文内容完整,文字表达流畅,具有一定学术价值。

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