近几年,洪涝、暴雨、干旱、台风、雪灾等自然灾害频发,给经济发展造成巨大损失的同时也严重威胁着人民群众的生命财产安全,而这些现象的发生与高空温度、湿度、气压和风速等气象要素密不可分,因此准确的高空气象要素探测对灾害预警与减灾具有重大意义。通过国际探空仪的比对分析发现,探空仪在气压、温度和风等方面的探测已达到较高精度,而湿度的测量精度不高,且太阳辐射导致的相对湿度偏干现象尤为严重,因此本文针对相对湿度太阳辐射偏干误差进行仿真与实验研究。主要工作如下:首先,本文采用计算流体动力学(CFD)研究方法从理论上研究湿度传感器的辐射偏干误差。湿度传感器采用国际应用较多的HC103M2电容式湿度传感器,并设计了不同的防护罩。辐射偏干误差主要是由于太阳辐射导致湿度传感器上温度升高引起的,因此采用流体动力学方法研究太阳辐射下湿度传感器上的温升情况。使用Pro/E对湿度测量系统进行实体建模,并采用流体动力学方法进行仿真分析,研究了不同辐射强度、海拔、气压、流速下的辐射升温情况以及防护罩的形状、大小和反射率对辐射升温的影响。其次,本文设计了特殊的温湿度测量电路,其包含一个湿度传感器和两个温度传感器。由于HC103M2为电容式湿度传感器,故湿度测量电路采用555多谐振荡电路测量电容从而获得湿度测量值。为研究湿度传感器的辐射升温情况,该电路采用两个高精度的PT1000温度传感器,其中一个测量湿度传感器表面的温度,另一个测量环境温度,测量信号利用AD7794进行采集,并通过软件处理计算出两者温度差,即辐射升温量。最后,为验证仿真的准确性,搭建了实验平台研究辐射升温和湿度偏干情况。该实验平台采用SS-150A全光谱射线模拟系统模拟太阳辐射。该平台设计了真空管模拟高空环境,对于不同海拔和气流流速的表征是通过气压泵抽气改变管中的气压来模拟实现,气压泵的抽气流量由流量调节器进行调控。实验过程中,通过一定时间辐射管内两个温度传感器温度值趋于稳定记录此时的温度差。对比分析CFD仿真值与实验结果换算的相对湿度发现,两者最大误差为3.3%,平均误差为1.973%,说明采用计算流体动力学方法研究太阳辐射偏干误差准确可行。鉴于影响某一给定型号探空仪太阳辐射偏干误差的主要因素为辐射强度、气压和太阳高度角,本文采用BP神经网络融合算法构建了辐射升温量的预测模型,其最大绝对误差约为0.2K,结合Goff-Gratch公式换算的相对湿度偏干误差约±1.3%,可见预测模型具有较高精度,可用来进行太阳辐射偏干误差修正。