CN112945406B - 一种低辐射误差温度传感装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低辐射误差温度传感装置，包括上、下遮光导流罩和温度传感器，上、下遮光导流罩间隔设置并通过支撑柱固定连接，上遮光导流罩采用部分椭球形罩体，罩体底部四周向内设有内翻边，内翻边上设有通气孔；上、下遮光导流罩之间设有聚风的凸起，该凸起底部与下遮光导流罩连接，凸起顶部位于上遮光导流罩下口处，该凸起表面为圆滑曲面结构，凸起的顶部连接有固定柱；温度传感器通过固定柱设置在上遮光导流罩内，用于测量上遮光导流罩内部的空气温度。温度传感器通过固定柱设置在上遮光导流罩内，有效避免被太阳直接辐射，有效降低低辐射误差温度传感装置的测量误差。
Description
技术领域：
本发明涉及一种温度传感装置，尤其涉及一种低辐射误差温度传感装置。
背景技术：
在地表气温观测中，空气几乎不吸收短波辐射，常规的温度传感器受各种辐射的影响较大。太阳直接辐射、下垫面反射辐射、下垫面长波辐射、散射辐射等均会影响传感器测温的准确度，由各种辐射引起的测量误差称为辐射误差。
传统自然通风百叶箱和防辐射罩可较大程度地阻挡各种辐射，降低部分辐射误差，但传统自然通风百叶箱和防辐射罩的结构亦会阻碍内外空气的流通，降低内部温度传感器的响应速度和测量精度。同时，由于传统的百叶箱和防辐射罩不能完全阻挡各种辐射，百叶箱和防辐射罩会因为由通风结构间隙进入的辐射的影响，产生一定的升温，导致进入其内部的空气被加热，进而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，误差可达1℃量级。一个良好的温度传感器设计，不仅应该使得到达温度传感器探头表面的辐射尽可能的小，而且应该使得温度传感器探头周围的气流速度尽可能的大。上述两种设计要求难以同时满足，这给温度传感器性能的提升带来了困难。
发明内容：
为了克服现有地表温度传感器难以准确、快速获得自由空气真实温度这一技术难题，本发明旨在提供一种低辐射误差温度传感装置，该低辐射误差温度传感装置的结构不仅具有一定的导流作用，可有效增加温度传感器周围的空气流速，同时可以最大程度的阻挡各种辐射到达传感器探头表面，从而从两方面降低传感器探头的辐射误差。
本发明的技术方案如下：
一种低辐射误差温度传感装置，包括上、下遮光导流罩和温度传感器，上、下遮光导流罩间隔设置并通过支撑柱固定连接，
所述上遮光导流罩采用部分椭球形罩体，罩体底部四周向内设有内翻边，内翻边上设有通气孔；
上、下遮光导流罩之间设有聚风的凸起，该凸起底部与下遮光导流罩连接，凸起顶部位于上遮光导流罩下口处，该凸起表面为圆滑曲面结构，凸起的顶部连接有固定柱；
所述温度传感器通过固定柱设置在上遮光导流罩内，用于测量上遮光导流罩内部的空气温度。
优选地，所述上遮光导流罩向下还设有裙摆式聚风结构，该聚风结构顶部与上遮光导流罩的内翻边相连，罩设于所述凸起外，聚风结构与凸起之间设有间隔，形成聚风通道。
优选地，所述聚风结构底边高于所述下遮光导流罩底端。
优选地，所述通气孔设有多组，多组通气孔等间距分布于内翻边上。
优选地，所述支撑柱设有多组，多组支撑柱沿上、下遮光导流罩周向均匀间隔设置。
优选地，所述支撑柱一端与下遮光导流罩固定连接，另一端与上遮光导流罩的内翻边固定连接。
优选地，所述支撑柱一端与上遮光导流罩固定连接，另一端与所述聚风的凸起固定连接。
优选地，还包括对应间隔设置在上遮光导流罩上方的上反光板，所述上反光板采用开口向下的弧形板结构，通过支撑柱与上、下遮光导流罩固定连接。
优选地，所述上反光板的上表面镀有反射膜，下表面涂覆有吸光膜。
优选地，所述上、下遮光导流罩采用塑料或木质的上、下遮光导流罩；所述支撑柱和固定柱均采用隔热柱。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果：
本发明的低辐射误差温度传感装置的温度传感器通过固定柱设置在上遮光导流罩内，有效避免被太阳直接辐射，并且通过圆滑曲面的凸起与上遮光导流罩的内翻边相配合，使得上、下遮光导流罩之间以及上遮光导流罩内部的空气流通性更好，进而减小内部空气温度和温度传感装置外部自由空气温度的差距，有效降低低辐射误差温度传感装置的测量误差。
本发明的低辐射误差温度传感装置还设有裙摆式聚风结构，聚风结构罩设于凸起外，聚风结构与凸起之间设有间隔，形成聚风通道，该设计可以进一步降低温度传感器的辐射误差，有效减少内部空气温度和外部空气温度的差距，增加温度传感器测量准确度。
本发明的低辐射误差温度传感装置采用开口向下的曲面弧形板结构的上反光板，其上表面镀有银、镍、铝或其它高反射膜，有效避免上遮光导流罩被太阳直接辐射，下表面涂覆有高吸收率的黑色吸光膜，降低二次辐射对该温度传感装置的影响。
本发明的低辐射误差温度传感装置体积较小、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，在风向不定等复杂的情况下仍然能正常工作，可靠性高。
附图说明：
图1为实施例中本发明立体结构示意图之一；
图2为图1的剖视图；
图3为实施例中本发明立体结构示意图之二；
图4为图3的剖视图；
图5为实施例中本发明立体结构示意图之三；
图6为图5的剖视图；
图7为应用实施例中温度测量仿真结果图；
图8为应用实施例中风速测量仿真结果图；
其中，1-上遮光导流罩；2-下遮光导流罩；3-温度传感器；4-固定柱；5-支撑柱；6-上反光板；7-聚风结构。
具体实施方式：
实施例一：
一种低辐射误差温度传感装置，如图1～图2所示，包括上遮光导流罩1、下遮光导流罩2和温度传感器3，上、下遮光导流罩间隔设置并通过支撑柱5固定连接，其中，上、下遮光导流罩2采用塑料或木质材质罩体，上遮光导流罩1采用部分椭球形罩体，罩体底部四周向内设有内翻边，内翻边上等间距设有多组通气孔，多组通气孔加强了上遮光导流罩1内部的空气流通。上遮光导流罩1的上表面镀有镀有银、镍、铝或其它高反射膜，可较大程度阻挡太阳的直接辐射，下表面涂覆有高吸收率的黑色吸光膜，可吸收到达内部的下垫面反射的太阳辐射、下垫面向上长波辐射，减小二次辐射对温度测量的影响。
上、下遮光导流罩之间设有聚风的凸起，该凸起底部与下遮光导流罩2连接，凸起顶部位于上遮光导流罩1下口处，该凸起表面为圆滑曲面结构，该圆滑曲面结构涂覆有高吸收率的黑色吸光膜，可最大程度减小二次辐射对温度传感装置的影响。凸起的顶部连接有固定柱4，温度传感器3通过该固定柱4设置在上遮光导流罩1内，用于测量上遮光导流罩1内部的空气温度。
下遮光导流罩2的下表面涂覆有高反射率材料，该设计可较好地阻挡下垫面反射的太阳辐射和下垫面向上的长波辐射，
本发明圆滑曲面的凸起与上遮光导流罩1的内翻边相配合，使得上、下遮光导流罩2之间以及上遮光导流罩1内部的空气流通性更好，进而减小内部空气温度和温度传感装置外部自由空气温度的差距，有效降低低辐射误差温度传感装置的测量误差。
与传统的叶片式百叶箱和环片式防辐射罩相比，本发明的低辐射误差温度传感装置体积较小、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，在风向不定等复杂的情况下仍然能正常工作，防辐射罩的可靠性高。
实施例二：
本实施例的进一步可选设计在于：本例中上遮光导流罩向下还设有裙摆式聚风结构，该聚风结构顶部与上遮光导流罩的内翻边相连，罩设于凸起外，聚风结构与凸起之间设有间隔，形成聚风通道，该设计可以降低温度传感器的辐射误差，有效减少内部空气温度和外部空气温度的差距，增加温度传感器测量准确度。
实施例三：
本实施例的进一步可选设计在于：本例中聚风结构底边高于所述下遮光导流罩底端，利于外部空气由聚风通道进入上遮光导流罩内部，增加了该温度传感装置的透气性。
实施例四：
本实施例的进一步可选设计在于：本例中支撑柱5设有多组，多组支撑柱5沿上、下遮光导流罩2周向均匀间隔设置，增加温度传感装置结构的稳定性。
如图1～图6所示，支撑柱5一端与下遮光导流罩2固定连接，另一端与上遮光导流罩1的内翻边固定连接，或支撑柱5一端与上遮光导流罩1固定连接，另一端与所述聚风的凸起固定连接。
实施例五：
本实施例的进一步可选设计在于：如图5～图6所示，本例还包括对应间隔设置在上遮光导流罩1上方的上反光板6,上反光板6采用开口向下的曲面弧形板结构，通过支撑柱5与上、下遮光导流罩固定连接，上反光板6的上表面镀有银、镍、铝或其它高反射膜，下表面涂覆有高吸收率的黑色吸光膜，上反光板6可以通过上表面的高反射膜有效避免上遮光导流罩1被太阳直接辐射，同时也可通过下表面的黑色吸光膜较大程度降低二次辐射对该温度传感装置的影响。
实施例六：
本实施例的进一步可选设计在于：如图3和图4所示，本例的上遮光导流罩向下还设有裙摆式聚风结构7，该聚风结构顶部与上遮光导流罩的内翻边相连，罩设于凸起外，聚风结构与凸起之间设有间隔，形成聚风通道。本例的温度传感装置还包括对应间隔设置在上遮光导流罩1上方的上反光板6采用开口向下的曲面弧形板结构，通过支撑柱5与上、下遮光导流罩固定连接，上反光板6的上表面镀有银、镍、铝或其它高反射膜，下表面涂覆有高吸收率的黑色吸光膜，上反光板6可以通过上表面的高反射膜有效避免上遮光导流罩1被太阳直接辐射，同时也可通过下表面的黑色吸光膜较大程度降低二次辐射对该温度传感装置的影响。
实施例七：
本实施例的进一步可选设计在于：本例中支撑柱可选用塑料、木等低传热系数材料制成的隔热支撑柱，进一步减少辐射误差，增加本发明温度传感装置温度测量的准确性。
应用实施例：
本实施例对实施例一的低辐射误差温度传感装置采用Fluent软件进行温度/风速测量仿真测试，模拟环境温度值为300度，太阳直接辐射强度为800W/m2，风速为2m/s，其温度测量仿真结果如图7所示，其风速测量仿真结果如图8所示，
由图7可知，该低辐射误差温度传感装置仿真结果为300.073℃，辐射误差为0.073℃，可见本发明的温度传感装置将内部温度传感器的辐射误差降低至0.1℃量级，与传统自然通风百叶箱和防辐射罩的1℃量级辐射误差相比，本发明的低辐射误差温度传感装置能够有效降低辐射误差，提高了温度传感器的测量准确度。
由图8可知，该低辐射误差温度传感装置中温度传感器位置的风速大小为1.767m/s，可见温度传感装置内部的空气流通性好，能够减小内部空气温度和温度传感装置外部自由空气温度的差距，有效降低测量误差。
Claims (7)
1.一种低辐射误差温度传感装置，包括上、下遮光导流罩和温度传感器，上、下遮光导流罩间隔设置并通过支撑柱固定连接，其特征在于：
所述上遮光导流罩采用部分椭球形罩体，罩体底部四周向内设有内翻边，内翻边上设有通气孔；所述通气孔设有多组，多组通气孔等间距分布于内翻边上；
上、下遮光导流罩之间设有聚风的凸起，该凸起底部与下遮光导流罩连接，凸起顶部位于上遮光导流罩下口处，该凸起表面为圆滑曲面结构，凸起的顶部连接有固定柱；
所述上遮光导流罩向下还设有裙摆式聚风结构，该聚风结构顶部与上遮光导流罩的内翻边相连，罩设于所述凸起外，聚风结构与凸起之间设有间隔，形成聚风通道；该聚风结构底边高于所述下遮光导流罩底端；
所述温度传感器通过固定柱设置在上遮光导流罩内，用于测量上遮光导流罩内部的空气温度。
2.根据权利要求1所述的低辐射误差温度传感装置，其特征在于：所述支撑柱设有多组，多组支撑柱沿上、下遮光导流罩周向均匀间隔设置。
3.根据权利要求2所述的低辐射误差温度传感装置，其特征在于：所述支撑柱一端与下遮光导流罩固定连接，另一端与上遮光导流罩的内翻边固定连接。
4.根据权利要求2所述的低辐射误差温度传感装置，其特征在于：所述支撑柱一端与上遮光导流罩固定连接，另一端与所述聚风的凸起固定连接。
5.根据权利要求1～4任一所述的低辐射误差温度传感装置，其特征在于：还包括对应间隔设置在上遮光导流罩上方的上反光板，所述上反光板采用开口向下的弧形板结构，通过支撑柱与上、下遮光导流罩固定连接。
6.根据权利要求5所述的低辐射误差温度传感装置，其特征在于：所述上反光板的上表面镀有反射膜，下表面涂覆有吸光膜。
7.根据权利要求6所述的低辐射误差温度传感装置，其特征在于：所述上、下遮光导流罩采用塑料或木质的上、下遮光导流罩；所述支撑柱和固定柱均采用隔热柱。
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