江苏省科技支撑计划项目(BE2011006)
- 作品数：13 被引量：41H指数：5
- 相关作者：刘清惓戴伟张加宏杨荣康李敏更多>>
- 相关机构：南京信息工程大学中国气象局更多>>
- 发文基金：公益性行业(气象)科研专项国家自然科学基金江苏省科技支撑计划项目更多>>
- 相关领域：自动化与计算机技术天文地球电子电信更多>>
- 基于MEMS传感器的水汽测量系统被引量：6
- 2014年
- 提出一种基于MEMS技术的电容式传感器,结合ARM Cortex-M3嵌入式处理器搭建电容式水汽测量系统的测控系统,以实现大气环境中的高精度湿度测量。为提高测量精度和分辨率,利用24 bitΣ-Δ数模转换器测量露点和温度。通过PID控制算法对半导体制冷器进行控制,使贴有MEMS露点传感器和温度传感器的制冷器冷端表面温度降低。当MEMS露点传感器表面温度低于露点时,其表面会产生露珠,引起MEMS电容增大。MEMS露点传感器电容值可以通过24 bitΣ-Δ电容数字转换器测量。通过Goff-Gratch方程和露点湿度转换关系,可计算出到大气湿度。测量结果表明,该系统的露点测量精度可达约±0.2℃。
- 刘清惓高翔陈传寅谢钟镭
- 关键词：MEMS传感器温度传感器计算流体动力学
- 双加热湿度传感器的CFD分析与加热策略设计被引量：11
- 2012年
- 探空气象观测中湿度传感器表面结冰、结霜等污染物会降低其测量精度,双加热湿度传感器为该问题的解决提供了可能。为了实现对双加热湿度传感器加热策略进行优化设计,必须研究其稳态及瞬态工作状况。本文采用计算流体动力学(CFD)方法针对测量周期的四个阶段进行了优化设计。利用稳态分析模拟出两个湿度传感器不同间距下的相互影响情况。利用瞬态分析模拟出升温时间和冷却时间特性。传感器测量周期随气压不同在45 s～145 s之间变化。在探空仪上升速度为6 m/s的条件下,两个传感器之间的距离不小于3 mm时,两者互不影响。提出高空和低空两种模式加热策略,分别采用温度降幅为40℃和46℃的测量周期。
- 刘清惓杨杰杨荣康张加宏李敏戴伟
- 关键词：计算流体动力学瞬态分析
- 探空温度传感器的动态性能分析
- 2014年
- 为了研究探空温度传感器的动态性能,提出利用计算流体动力学(CFD)方法分析探空温度传感器从地面到32 km高空不同气压和不同上升速度条件下的热响应时间常数;并利用该方法对不同海拔高度下温度传感器的气流温度阶跃响应特性进行分析。仿真结果表明,探空温度传感器的热响应时间常数与海拔高度呈正相关,与探空仪上升速度呈反相关。通过拟合获得不同上升速度下,气流温度阶跃变化后的传感器温度变化与海拔高度、时间的函数关系。这种数值方法和分析结果对探空温度传感器的动态性能分析有潜在的指导意义。
- 杨荣康王月刘清惓
- 关键词：计算流体动力学探空仪
- 探空湿度传感器的信号调理电路设计被引量：1
- 2013年
- 针对高空气象湿度测量对高精度和低噪声提出的需求,设计了一种基于电荷放大器原理、用于探空湿度传感器的微弱电容检测电路。该电路由晶体振荡电路、电荷放大器电路、整流滤波、A/D转换、MCU等部分组成。实验结果表明:研制的检测电路具有较强的抗杂散电容性能,线性度良好,准确度优于0.04%。对于标称100 pF的待测电容,噪声引起的误差仅相当于待测电容的100×10^(-6)(PPM),约10 fF,能满足高空探测的要求。
- 丁广华刘清惓刘恒
- 关键词：湿度传感器电荷放大器振荡电路低噪声
- 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被引量：6
- 2013年
- 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。
- 张利张利杨荣康刘清惓杨荣康戴伟
- 关键词：温度传感器计算流体动力学探空仪
- 用于强对流天气观测的微型云水含量传感器被引量：1
- 2012年
- 针对传统云水含量传感器体积大、功耗大等局限性,设计了一种测量强对流天气中云水含量的微型云水含量传感器。通过理论分析和有限元仿真,对微型传感器在云中液态水的蒸发以及气流传热作用下的温度场进行仿真计算,得出加热电阻所需功率和云水含量之间关系。运用PID控制原理对传感器迎风面温度进行实时的控制,使其温度误差在±0.3℃范围内,实验结果表明,在云水含量为0.4g/m3时,传感器功耗仅为3.32W。经过模拟测试,该传感器体积小、功耗低、重量轻,可用来对强对流天气进行云水含量测量。
- 丁铁刘清惓张加宏
- 关键词：传感器云水含量有限元分析温度控制PID算法
- 基于MEMS和数字信号处理器的露点传感器设计被引量：5
- 2013年
- 提出一种基于MEMS传感器和数字信号处理技术的电容式露点传感器的设计,实现对大气环境的露点温度检测。利用24位Σ-Δ模数转换器对温度进行测量,并运用PID算法对多级半导体制冷器进行精确控制。经过光学冷镜式露点传感器的对比测试,验证了其露点测量误差小于0.4℃。该传感器体积小、功耗低、响应快,能够满足大气中水汽含量瞬态变化的测量要求,有望在气象观测领域获得应用。
- 谢军刘清惓
- 关键词：露点电容传感器半导体制冷PID算法
- 一种低辐射误差温度传感器设计与仿真被引量：2
- 2015年
- 在气象探测领域,温度传感器受到太阳辐射会导致其温度高于真实的大气温度,从而引起辐射误差。为提高测温精度,本文提出一种低辐射误差温度传感器设计,利用计算流体动力学方法(CFD)分析温度传感器在不同条件下的温度场分布情况。仿真实验结果表明:低辐射误差温度传感器具有较高的防辐射性能,其辐射误差低于传统温度传感器的辐射误差,银丝直径越小,辐射误差越低,有望降低辐射误差至0.05℃以内。
- 刘清惓杨杰戴伟冒晓莉
- 关键词：太阳辐射温度传感器计算流体动力学气象观测稳态分析
- 基于压电效应的FPGA降水粒子测量系统设计被引量：1
- 2014年
- 降水粒子测量是气象观测要素中重要的组成部分。提出了一种基于压电传感器的新型感测方法,并依此设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的降水粒子信号采集处理系统。该系统对信号进行多路同步采集,并利用拟合所得的各路系统响应函数与各粒子响应函数实现对粒子的测量。系统实现信号全量程采集的同时有效降低了非线性误差。实验结果表明:该系统对于粒子直径观测误差小于±0.1 mm,具有量程宽、精度高、响应快、粒子判别准确等特点。
- 刘清惓朱俊丰杜虹郭薇韩上邦王勋涛
- 关键词：降水粒子压电传感器现场可编程门阵列同步数据采集
- 基于Fluent的双加热湿度传感器传热性能分析被引量：1
- 2014年
- 双加热湿度传感器可实现大气湿度连续探测。液滴、冰晶等水凝物覆盖在双加热湿度传感器表面,容易导致其测量精度和响应速度降低。为了提高测量精度和响应速度,有必要对双加热湿度传感器进行除湿处理。采用Pro/E建立4种尺寸的双加热湿度传感器三维模型;利用ICEM CFD中模块化的方法对模型进行分网,得到了较高的网格质量,降低了计算时间,提高了计算精度;利用Fluent稳态分析模拟出2只湿度传感器不同间距下的相互影响情况,瞬态分析模拟出升温时间和降温时间特性。根据仿真结果,提出高空和低空2种模式加热策略。
- 杨杰刘清惓戴伟龚定祺
- 关键词：气象观测计算流体动力学瞬态分析
