在气象探测过程中,地面长波辐射、太阳直接辐射以及地面和云层的反射辐射均会影响温度传感器测温的准确度,其中太阳直接辐射是影响温度测量精度的主要因素。传统气象站一般采用加装百叶箱和防辐射罩来降低太阳直接辐射造成的辐射误差,但是由于这些设备体积尺寸较为庞大,不适合探空平台使用。为降低探空传感器系统太阳辐射误差,本文提出了一种低辐射误差的温度传感器系统设计。该系统包括数据采集与处理系统以及信息接收子系统。数据采集与处理系统采用辐射误差较低的热电偶温度传感器,同时使用Pt100铂电阻作为热电偶冷端补偿器件。使用24位∑-△低噪声ADC搭建测温电路,并且采用多种方式提高系统测量精度,经测试电路的RMS噪声为0.076 mK。利用计算流体动力学CFD方法对热电偶测温传感器探头进行了数值仿真,仿真结果显示该传感器具有较低的辐射误差,对热电偶测温传感器探头设计的合理性进行了初步的验证。同时,为了在影响因子连续变化时提供准确辐射误差修正数据,通过麦夸特算法,将仿真得出的离散数据拟合为多个可针对两变量变化的辐射误差修正方程。利用低气压风洞和太阳模拟器搭建了一套模拟探空仪真实工作环境的太阳辐射误差模拟装置,并将模拟实验装置的测量结果与仿真数据进行归一化对比。实验结果表明:热电偶传感器在0～20km海拔高度的太阳辐射误差仅为0.07℃～0.30℃,低于相同海拔下传统珠状热敏电阻的误差值;本文通过软件仿真提出的太阳辐射修正方程,修正值与实测值之间的平均偏移量和均方根值RMS仅为0.004K和0.062 K,辐射误差修正方程具有较好的修正效果。