基于CFD与BFGS的四加热湿度传感器设计

作者：毛晨; 刘清惓; 杨杰; 薛贵璐; 葛翔建

来源：传感器与微系统, 2023, 42(04): 79-86.

DOI：10.13873/J.1000-9787(2023)04-0079-04

• 气象探测
• 湿度传感器
• 加热策略
• 计算流体动力学
• 拟牛顿法
• 低气压风洞

针对湿度传感器在高空气象探测时因表面覆盖水凝物引起沾湿误差的问题，提出了一种具有加热冷却功能的四加热湿度传感器。为实现对加热策略的优化设计，将传感器的工作周期分为4个阶段：加热阶段、稳定阶段、冷却阶段和测量阶段。首先，采用计算流体动力学(CFD)方法计算出4个阶段对应的时间；接着，利用拟牛顿法中使用较多的BFGS算法进行数据拟合，得到加热时间和冷却时间的修正公式；最后，以低气压风洞作为实验平台，开展外场喷雾实验进行对比验证。实验结果表明：四加热湿度传感器加热时间的修正值与实验值差值绝对值的平均值为0.112 s,均方根误差为0.133 s;冷却时间的修正值与实验值差值绝对值的平均值为0.801 s,均方根误差为0.959 s。开启加热时，传感器可以减小10%以上的测量误差，由此验证了该方法的可行性。

• 单位
  南京信息工程大学