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无线电探空仪是一种高空气象数据探测装置,通常由气象气球搭载,以5～6m/s的速度升至高空,由内部装载的温度传感器、湿度传感器、气压传感器以及风速风向传感器对周围环境进行实时测量,并通过内置无线传输单元将采集到的数据传输至地面,供地面工作人员进行分析使用。目前,珠状热敏电阻传感器是无线电探空仪进行高空气象探测的主流温度传感器,由于工艺等原因,珠状热敏电阻的体积通常在1mm量级,不利于提高其对流换热能力,在高空仍有显著的太阳辐射升温效应。本文提出并试制了一种应用于高空气象探测的基于0.02 mm直径铂电阻丝的E型高精度温度传感器,并设计了一种北斗探空仪系统。利用计算流体动力学(CFD)方法对该传感器进行仿真分析,采用准牛顿(BFGS)法对计算结果进行拟合,获得太阳辐射升温量修正方程。北斗探空仪系统分为空中子系统和地面接收系统,地面接收系统由地面接收器和上位机软件组成,可实现高空气象探测自动采集、处理、传输、显示与保存。为验证该探空仪的实际性能,搭建了测试平台,实验结果表明,E型高精度温度传感器太阳辐射升温量仅为珠状热敏电阻太阳辐射升温量的57%～71%,辐射升温量修正值与实验测量值之间的均方根误差(RMSE)为0.013 K,该结果说明本文设计的E型高精度温度传感器与珠状热敏电阻传感器相比,可显著降低太阳辐射升温量,验证了 CFD方法与BFGS法的可行性与准确性。本文设计的北斗探空仪系统与传统探空仪相比,具有国产化程度高、温度测量精度高、自动化程度高等特点,该类型探空仪经过进一步优化改进有望在不远的将来替代国内引进的探空仪,实现高空气象探测装备数字化、自主化。