目前對于氣象要素的測量大部分使用的是數(shù)字探空儀,其在濕度測量方面精度一直不高,其原因除濕度傳感器自身的誤差之外,更主要的是濕度測量時容易受到環(huán)境中其他因素的干擾,而其中研究較少的太陽輻射所造成的濕度測量誤差卻是一個不容忽視的因素,本課題將著重研究太陽輻射對探空濕度測量的影響。首先研究太陽輻射對濕度測量產生誤差的機理;其次采用流體動力學軟件模擬仿真,并結合實驗驗證的方法研究太陽輻射引起濕度測量的誤差;最后以探空儀GTS1為模型,通過神經網絡算法對模擬仿真的大量數(shù)據樣本進行處理,預測濕度測量的太陽輻射誤差,并對南京探空站濕度測量太陽輻射誤差進行修正。具體研究內容如下。(1)圍繞GTS1型探空儀展開研究,通過計算流體動力學(CFD,Computational Fluid Dynamics)軟件對探空儀內的濕敏電阻(假設沒有防護罩)進行太陽輻射升溫量的仿真計算,再通過溫度誤差獲取濕度測量誤差。在對濕度測量系統(tǒng)處于不同條件下仿真發(fā)現(xiàn),海拔高度、太陽輻射強度以及太陽高度角三種因素均會對其升溫量產生影響,且都為正相關,升溫量最高達到4.87℃,濕度測量的相對誤差達到32.99%。然后以GTS1濕度測...

【文章頁數(shù)】：98 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內研究現(xiàn)狀
    1.3 目前高空濕度測量存在的問題
    1.4 本文的研究內容及章節(jié)安排
第二章 計算流體動力學與太陽輻射誤差相關理論
    2.1 流體力學的理論基礎
    2.2 CFD數(shù)值模擬方法
    2.3 計算流體動力學研究方法
    2.4 太陽輻射相關參數(shù)計算
    2.5 濕度測量太陽輻射偏干誤差機理
    2.6 本章小結
第三章 GTS1 探空儀濕度傳感器的輻射升溫研究
    3.1 碳膜濕敏電阻模型的建立
    3.2 模型的網格劃分
    3.3 Fluent仿真設計
    3.4 仿真結果分析
        3.4.1 海拔對濕度傳感器表面輻射升溫的影響
        3.4.2 太陽輻射強度對濕度傳感器表面輻射升溫的影響
        3.4.3 太陽高度角對濕度傳感器表面輻射升溫的影響
        3.4.4 防護罩對濕度傳感器表面輻射升溫的影響
    3.5 本章小結
第四章 濕度測量修正系統(tǒng)硬件設計
    4.1 系統(tǒng)總體硬件電路設計
    4.2 溫濕度測量電路設計
        4.2.1 濕度測量電路
        4.2.2 溫度測量電路
    4.3 信號采集電路設計
        4.3.1 模擬電源與基準電壓源
        4.3.2 信號采集模塊設計
        4.3.3 隔離通信電路
    4.4 微處理器電路設計
    4.5 數(shù)字電源部分設計
    4.6 顯控電路
    4.7 通信電路設計
        4.7.1 RS-232 串口通信電路設計
        4.7.2 DM9000A網絡通信電路設計
        4.7.3 無線通信LORA模塊設計
    4.8 PCB設計
    4.9 本章小結
第五章 濕度測量修正系統(tǒng)嵌入式軟件開發(fā)
    5.1 系統(tǒng)軟件設計方案
    5.2 嵌入式Linux軟件平臺搭建
    5.3 數(shù)據采集端程序設計
        5.3.1 AD7794 設備驅動編寫
        5.3.2 溫度/濕度采集程序設計
        5.3.3 相對濕度實時修正程序設計
    5.4 通信軟件模塊的開發(fā)
        5.4.1 基于TCP協(xié)議的通信軟件開發(fā)
        5.4.2 基于QT的上位機軟件開發(fā)
        5.4.3 無線LORA模塊軟件的開發(fā)
    5.5 本章小結
第六章 實驗驗證及結果分析
    6.1 濕度傳感器的標定
    6.2 實驗平臺的搭建
        6.2.1 SS-150A全光譜射線模擬系統(tǒng)
        6.2.2 真空環(huán)境模擬管
        6.2.3 實驗過程
    6.3 實驗與仿真對比結果分析
        6.3.1 不同海拔的實驗驗證
        6.3.2 不同輻射強度的實驗驗證
        6.3.3 不同太陽高度角的實驗驗證
    6.4 相對濕度測量實驗結果的對比驗證
    6.5 本章小結
第七章 GTS1 探空儀濕度測量的神經網絡預測修正算法
    7.1 PSO-BP神經網絡數(shù)據融合
        7.1.1 人工神經網絡概述
        7.1.2 BP神經網絡概述
        7.1.3 PSO-BP神經網絡模型
    7.2 PSO-BP神經網絡的濕度傳感器輻射升溫量預測結果分析
        7.2.1 PSO-BP神經網絡預測樣本
        7.2.2 PSO-BP神經網絡預測結果對比
        7.2.3 PSO-BP神經網絡預測模型的實用性驗證
    7.3 PSO-BP神經網絡溫度預測算法的移植
    7.4 本章小結
第八章 總結與展望
    8.1 總結
    8.2 展望
參考文獻
致謝
作者簡介



本文編號：3819200