CN111290046A - 一种具有导流面的气象测量用温度传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有导流面的气象测量用温度传感器，包括上下对应间隔水平放置的结构尺寸相同的第一导流罩和第二导流罩通过隔热柱连接固定，之间形成导流通道，所述第一导流罩中心处向两个导流罩之间凸起形成第一导流弧面，未凸起的部分形成平面圆环，所述第二导流罩中心处向两个导流罩之间凸起形成第二导流弧面，所述第一导流弧面/第二导流弧面弧顶处设有固定柱，所述固定柱的延伸末端设有温度传感器探头。所述第一导流罩正上方设有第一反光板，所述第二导流罩正下方设有第二反光板。本设计可有效增加温度传感器探头周围的气流速度，减少太阳直接辐射、反射辐射对温度传感器探头的影响，降低温度传感器探头的辐射误差。

Description

一种具有导流面的气象测量用温度传感器
技术领域
本发明涉及气象仪器技术领域，尤其是涉及一种具有导流面的气象测量用温度传感器。
背景技术
白天太阳辐射会造成气象站温度传感器升温，使其观测值高于周围环境的空气温度，这种现象引起的误差被称为太阳辐射误差。目前气象站用百叶箱或自然通风防辐射罩可避免太阳对温度传感器探头的直接辐射，降低辐射误差。然而由于百叶箱或防辐射罩外表面白色涂层难以100％反射太阳辐射，因此在一定程度上，传统百叶箱或防辐射罩，尤其是其叶片和环片，仍会产生显著的辐射升温，导致流入其内部的气流被加热，引起内部温度传感器探头的观测结果高于外部自由空气的温度。此外，叶片和环片不利于气流流通，百叶箱或防辐射罩内部低气流速度亦会导致辐射误差进一步加大。通常认为，防辐射罩内部气流速度降低伴随着热污染效应的发生。由于百叶箱的叶片和防辐射罩的环片之间均存在缝隙，总存在一定比例的太阳直接辐射、散射辐射和地面反射辐射从缝隙中进入仪器内部，并照射在温度传感器探头表面，这种效应亦会使辐射误差进一步扩大。基于传统百叶箱和防辐射罩的温度传感器的辐射误差可达1℃量级甚至更高。百叶箱的叶片和防辐射罩的环片不仅引起辐射误差问题，亦降低了温度传感器探头响应速度，引起滞后误差，木质百叶箱滞后可达10分钟以上。此外，由于百叶箱和防辐射罩的热容较大，给温度脉动观测也带来了很大难度。一个良好的气象站用防辐射罩设计，不仅应该使得到达温度传感器探头表面的太阳辐射尽可能的小，而且应该使得防辐射罩内温度传感器探头周围的气流速度尽可能的大。采用叶片或环片有助于满足第一种要求，但是难以满足第二种要求，从而难以消除热污染效应。因此上述两种设计要求存在矛盾，这给温度传感器性能的提高带来了困难。
发明内容
发明目的：为了克服背景技术的不足，本发明公开了一种具有导流面的气象测量用温度传感器。
技术方案：本发明的具有导流面的气象测量用温度传感器，包括上下对应间隔水平放置的结构尺寸相同的第一导流罩和第二导流罩，所述第一导流罩和第二导流罩之间通过隔热柱连接固定，之间形成导流通道，所述第一导流罩中心处向两个导流罩之间凸起形成第一导流弧面，未凸起的部分形成平面圆环，所述第二导流罩中心处向两个导流罩之间凸起形成与第一导流弧面尺寸一致的第二导流弧面，所述第一导流弧面/第二导流弧面弧顶处设有固定柱，所述固定柱的延伸末端设有温度传感器探头。所述第一导流罩正上方设有第一反光板，所述第二导流罩正下方设有第二反光板。
进一步的，所述第一反光板和第二反光板的尺寸分别大于第一导流罩和第二导流罩。
进一步的，所述第一导流弧面的直径等于第一导流罩直径的1/2。
进一步的，所述隔热柱在两个导流罩的平面圆环部周向均匀间隔布设多根，布设的角度均垂直于两个导流罩。通过隔热柱的两端延伸分别与第一反光板和第二反光板固定。
进一步的，所述温度传感器探头位于导流通道的中心处。
进一步的，所述第一反光板和第二反光板的表面均镀有反光材料。
其中，所述反光材料可为银、镍、铝或其它高反射材料。
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点为：本设计可有效增加温度传感器探头周围的气流速度，减少太阳直接辐射、反射辐射对温度传感器探头的影响，降低温度传感器探头的辐射误差。
附图说明
图1是本发明立体结构示意图；
图2是本发明的正视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
如图1和图2所示的具有导流面的气象测量用温度传感器，包括上下对应间隔水平放置的结构尺寸相同的第一导流罩1和第二导流罩2，两个导流罩均为圆形结构，所述第一导流罩1和第二导流罩2之间通过隔热柱3连接固定，之间形成导流通道，所述第一导流罩1中心处向两个导流罩之间凸起形成第一导流弧面101，未凸起的部分形成平面圆环，使得第一导流罩1有中心的第一导流弧面101以及环绕第一导流弧面101的平面圆环组成，所述第二导流罩2中心处向两个导流罩之间凸起形成与第一导流弧面101尺寸一致的第二导流弧面201。
所述第一导流罩1正上方设有第一反光板6，所述第二导流罩2正下方设有第二反光板7，所述第一反光板6和第二反光板7的尺寸分别大于第一导流罩1和第二导流罩2，本实施例中第一导流罩1和第二导流罩2均为圆形结构，则第一反光板6和第二反光板7为直径大于第一导流罩1和第二导流罩2的圆形板结构，且圆心位置对应。反光板和导流罩之间间隔一定距离。
所述隔热柱3在两个导流罩的平面圆环部周向均匀间隔布设多根，布设的角度均垂直于两个导流罩。本实施例中采用3根隔热柱，分设在圆周，相邻两个隔热柱与圆心的形成夹角为120°。通过隔热柱3的两端上下延伸分别连接第一反光板6和第二反光板7，实现导流罩与反光板的固定。
所述第一导流弧面101或者第二导流弧面201弧顶处设有固定柱4，所述固定柱4的延伸末端设有温度传感器探头5。所述固定柱4在第一导流弧面101和第二导流弧面201的圆心连接线上，使得所述温度传感器探头5位于导流通道的中心处。即使白天的太阳直接辐射、散射辐射、反射辐射和热传导效应会增加通风管道内壁的温度，管道内部的加热气流会沿着管道的内壁流动，并以较大流速通过温度传感器探头，带走热量，降低温度，与外界温度的差值保持在较小的范围内。同理，在夜晚即使这个通风管道的管壁温度降低，通风管道中低温的气流通常沿着管道内壁流动，可在一定程度上避免辐射污染，有利于降低辐射误差。
所述第一导流弧面101的直径等于第一导流罩1直径的1/2。
在所述第一反光板6和第二反光板7的表面均镀有反光材料，所述反光材料可为银、镍、铝或其它高反射材料，形状可为多边形、圆形或椭圆形，本实施例采用铝。有效减少来自上方太阳直接辐射引起的辐射升温，反光板可有效减少来自下垫面的反射辐射，减小辐射误差。
导流通道有效引导自然风在第一导流罩1和第二导流罩2内流通，温度传感器探头5周围空气域气流入口大、出口小，能有效增强温度传感器探头4周围气流速度；气流可在侧边任意方向流过防辐射罩，整个通风管道气流入口大、出口小、内表面光滑，在任意的水平风向下，在任意角度、方向都可以实时感知气流，该通风管道具有相对良好的通风。通风管道内壁光滑且上下内壁呈平面--圆弧--平面状，可有效引导水平低角度气流进入通风管道，不断更新防辐射罩内温度传感器探头5感受到的气流，使观测到的温度具有良好的时效性，同时可反射水平低角度的太阳辐射，防止其进入防辐射罩，从而降低辐射误差；反光板可有效减少由太阳直接辐射引起的防辐射罩升温，并有效减少来自下垫面的反射辐射，防止二次辐射热污染。两个反光板之间等间距且等弧度设置3根隔热柱3进行连接，既能有效增强结构的稳定性，又能够减少两个反光板与温度传感器探头5之间的热传导。
经仿真实验验证，在相同环境条件下，本设计可将温度传感器的辐射误差降低至0.05℃量级，而传统百叶箱和自然通风防辐射罩内温度传感器的辐射误差高达1℃量级，可见，本设计的温度传感器降低了辐射辐射误差。与叶片式的百叶箱和环片式防辐射罩相比，本设计体积较小、重量较小、可降低成本，结构相对简单，易于加工制造、维护安装和清洁。

Claims (7)

1.一种具有导流面的气象测量用温度传感器，其特征在于：包括上下对应间隔水平放置的结构尺寸相同的第一导流罩(1)和第二导流罩(2)，所述第一导流罩(1)和第二导流罩(2)之间通过隔热柱(3)连接固定，之间形成导流通道，所述第一导流罩(1)中心处向两个导流罩之间凸起形成第一导流弧面(101)，未凸起的部分形成平面圆环，所述第二导流罩(2)中心处向两个导流罩之间凸起形成与第一导流弧面(101)尺寸一致的第二导流弧面(201)，所述第一导流弧面(101)/第二导流弧面(201)弧顶处设有固定柱(4)，所述固定柱(4)的延伸末端设有温度传感器探头(5)；所述第一导流罩(1)正上方设有第一反光板(6)，所述第二导流罩(2)正下方设有第二反光板(7)。
2.根据权利要求1所述的具有导流面的气象测量用温度传感器，其特征在于：所述第一反光板(6)和第二反光板(7)的尺寸分别大于第一导流罩(1)和第二导流罩(2)。
3.根据权利要求1所述的具有导流面的气象测量用温度传感器，其特征在于：所述第一导流弧面(101)的直径等于第一导流罩(1)直径的1/2。
4.根据权利要求1所述的具有导流面的气象测量用温度传感器，其特征在于：所述隔热柱(3)在两个导流罩的平面圆环部周向均匀间隔布设多根，布设的角度均垂直于两个导流罩，通过隔热柱(3)的两端延伸分别与第一反光板(6)和第二反光板(7)固定。
5.根据权利要求1所述的具有导流面的气象测量用温度传感器，其特征在于：所述温度传感器探头(5)位于导流通道的中心处。
6.根据权利要求1所述的具有导流面的气象测量用温度传感器，其特征在于：所述第一反光板(6)和第二反光板(7)的表面均镀有反光材料。
7.根据权利要求6所述的具有导流面的气象测量用温度传感器，其特征在于：所述反光材料可为银、镍、铝或其它高反射材料。
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