Para resolver el problema de un sensor de temperatura de meteorología que no puede tocar un líquido, se diseñó una estructura de cavidad de gas abierta sumergida en el líquido. De acuerdo con las características de que la posición de detección de temperatura del sensor de temperatura meteorológico se encuentra en el área inferior de la cavidad de gas, se llevó a cabo un estudio de simulación y experimental del campo de temperatura en la parte inferior de cavidades de gas cilíndricas de 50 mm y cavidades de gas de columna escalonada de (50-35-25) mm. Los resultados experimentales a (-30~30) grados C muestran que la estabilidad del gas de las cavidades de gas fue mejor que la del baño de temperatura constante de líquido, y el rendimiento de la cavidad de gas cilíndrica fue el mejor. La estabilidad de la temperatura del gas de la cavidad de gas de columna escalonada y del baño de temperatura constante de líquido sigue una tendencia fuerte. La máxima estabilidad de la cavidad de gas cilíndrica es de 0.0054 grados C, y la máxima estabilidad de la cavidad de gas de columna escalonada es de 0.0080 grados C. Los resultados también muestran que la máxima uniformidad de la cavidad de gas escalonada es de 0.0077 grados C, y la máxima uniformidad de la cavidad de gas cilíndrica es de 0.0528 grados C. Se evaluó la incertidumbre introducida en el proceso de medición para garantizar la confianza de los datos experimentales. El valor máximo de la incertidumbre extendida fue de 0.0027 grados C ( = 2). En comparación con el método de calibración del baño de temperatura constante de estado sólido, el sensor de temperatura de diferentes formas puede colocarse directamente en la cavidad de gas sin necesidad de que el sensor de temperatura meteorológico esté en estrecho contacto con la pared de la cavidad de gas, y se utiliza un tapón de sellado para sellar la boca de la cavidad. La operación es muy conveniente, se puede lograr una rápida rotación de la calibración del sensor de temperatura meteorológico y se puede mejorar la eficiencia del trabajo. Se puede obtener una estabilidad y uniformidad superiores en comparación con las cavidades de temperatura constante de gas. Este estudio proporciona una referencia valiosa para el diseño estructural de cavidades de gas de gran volumen y brinda apoyo y garantía para el monitoreo del cambio climático global.