常规无线探空仪通常搭载高精度温度、湿度传感器、气压计等传感器,对大气温度、湿度、压力等因素进行测量。为了克服探空仪出云、入云后,水分子以冰晶或水滴的形式覆盖在湿度传感器表面从而影响湿度测量的精度问题,本文设计了一种双加热湿度传感器;同时,为了研制高精度、低成本的总辐射传感器,本文提出了一种带有铝制防辐射罩的热电型的总辐射传感器设计。通过两种传感器对高空温度、湿度、辐射强度的测量,旨在对常规探空仪上的传感器进行改良的同时,也为日后探空仪出云、入云的判断提供一种新的思路。为了提高高空湿度测量的精度以及响应速度,本文首先设计了一种“Y”型双加热湿度传感器。使用流体动力学方法（CFD）对传感器进行仿真分析。其次利用L-M算法对加热时间进行数据拟合,结果表明,拟合方程的相关系数r2=0.9970,拟合精度较高。同时,本文提出了一种总辐射传感器设计。首先,构建传感器的三维模型,通过流体动力学方法对传感器进行传热分析,初步验证了传感器设计的可行性。接着使用L-M算法对仿真数据进行拟合,结果表明,拟合方程的相关系数r2=0.9989,拟合精度较高,并使用Kalman算法对热电偶测量的温度数据进行滤波处理,结果表明,使用Kalman算法后能有效降低温度测量误差。最后,利用低气压风洞和太阳模拟器搭建了模拟实验平台,对两种传感器分别在地面和模拟高空恶劣环境进行性能测试,将实验值与参考值进行对比。实验结果表明,对于湿度的测量,在地面标准大气压环境下,湿度测量误差平均值为2.40%RH,均方根误差为2.43%RH,测量结果较为准确,相对于地面标准湿度值而言偏干,而在低气压风洞中模拟的高空低压恶劣环境下,测量误差逐渐增大,湿度测量误差平均值为7.94%RH,均方根误差为8.05%RH;对于辐射强度的测量,总体来说,在地面或是模拟高空环境下,辐射强度测量误差相差不大,测量误差的平均值为5.66W/m2,均方根误差为9.89W/m2。经分析,设计的两种传感器均达到预期效果。