Diseño y Experimentos de un Escudo de Radiación Ventilado Naturalmente para la Medición de la Temperatura del Suelo
Autores: Liu, Qingquan; Jin, Wei; Yang, Jie; Zhu, Huanan; Dai, Wei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Astronomía
Palabras clave
Sensores de temperatura
Radiación solar
Escudo de radiación
Temperaturas del aire en la superficie
Dinámica de fluidos computacional
Precisión de medición
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Los sensores de temperatura pueden producir un error de medición de hasta 1 grado Celsius debido a la influencia de la radiación solar. Con el fin de obtener un error de temperatura relativamente mínimo, se propuso en este documento un nuevo sistema de observación de temperatura para medir las temperaturas del aire en la superficie. En primer lugar, se diseñó un escudo de radiación con dos placas de aluminio, ocho ventilaciones y una estructura de múltiples capas que es capaz de resistir la radiación solar directa, la radiación reflejada y la radiación de onda larga ascendente, además de asegurar que la sonda del sensor de temperatura pueda funcionar de manera efectiva. Luego, se calculó el efecto de diferentes intensidades de radiación solar, velocidades del viento, intensidades de radiación dispersa, intensidades de radiación de onda larga y niveles de reflectividad de la superficie subyacente sobre el error de radiación a través de un método de dinámica de fluidos computacional (CFD). Se estableció la relación de mapeo entre los diversos factores influyentes y el error de radiación solar. Se utilizó un algoritmo de red de retropropagación (BP) para ajustar los datos discretos obtenidos de la simulación y obtener la ecuación de corrección del error de radiación solar. Finalmente, se verificó la ecuación de corrección del error de radiación solar. Se realizaron experimentos al aire libre para confirmar la precisión de medición de este sistema. Según los hallazgos experimentales, el error cuadrático medio fue de solo 0.095 grados Celsius, lo que representa un grado relativamente alto para reducir el error de temperatura. Además, la diferencia promedio entre el valor corregido del sistema de observación de temperatura y el valor de referencia fue apenas de 0.084 grados Celsius.
Descripción
Los sensores de temperatura pueden producir un error de medición de hasta 1 grado Celsius debido a la influencia de la radiación solar. Con el fin de obtener un error de temperatura relativamente mínimo, se propuso en este documento un nuevo sistema de observación de temperatura para medir las temperaturas del aire en la superficie. En primer lugar, se diseñó un escudo de radiación con dos placas de aluminio, ocho ventilaciones y una estructura de múltiples capas que es capaz de resistir la radiación solar directa, la radiación reflejada y la radiación de onda larga ascendente, además de asegurar que la sonda del sensor de temperatura pueda funcionar de manera efectiva. Luego, se calculó el efecto de diferentes intensidades de radiación solar, velocidades del viento, intensidades de radiación dispersa, intensidades de radiación de onda larga y niveles de reflectividad de la superficie subyacente sobre el error de radiación a través de un método de dinámica de fluidos computacional (CFD). Se estableció la relación de mapeo entre los diversos factores influyentes y el error de radiación solar. Se utilizó un algoritmo de red de retropropagación (BP) para ajustar los datos discretos obtenidos de la simulación y obtener la ecuación de corrección del error de radiación solar. Finalmente, se verificó la ecuación de corrección del error de radiación solar. Se realizaron experimentos al aire libre para confirmar la precisión de medición de este sistema. Según los hallazgos experimentales, el error cuadrático medio fue de solo 0.095 grados Celsius, lo que representa un grado relativamente alto para reducir el error de temperatura. Además, la diferencia promedio entre el valor corregido del sistema de observación de temperatura y el valor de referencia fue apenas de 0.084 grados Celsius.