GFE（L）1型测风雷达课件

GFE（L）1型測風雷達

第一節雷達簡介

一、概述二、整機組成天線裝置、主控箱、驅動箱、電腦、示波器、UPS電源等部分組成。天線裝置:室內與室外距離不得超過30m的電纜相連。天線裝置:由天線陣、俯仰箱、天線座（含發射機）、和差箱及攝像機等組成。室內設備：主控箱、電腦、印表機、內控盒等。1—寬行點陣印表機2—鍵盤3—控制盒4—顯示器5—亮度控制盒6—滑鼠7—示波器8—主控箱9—驅動箱10—基測箱11—UPS電源12—蓄電池13—電腦主機14—彩色視頻採集15—天線裝置16—地線樁全機框圖室外室內測距原理：雷達發射的“詢問”脈衝被回答器的天線所接收，回答器就發射一個“回答”脈衝被雷達所接收。由於詢問和回答信號採用大致相同的頻率，所以當雷達發射的詢問脈衝被探空儀接收後，加到高頻振盪器，使超再生作用加強，即“超雜波”的幅度增大即產生“鼓包”，在詢問脈衝作用後的一段很短的時間內超再生振盪停止即“缺口”，這個“鼓包”與“缺口”就是探空儀對雷達詢問脈衝的回答信號，測定回答信號相對雷達主波的延時，即可測定探空儀與雷達間的斜距。測角原理：當目標偏離雷達時，接收機將經放大、解調後得到的且受角誤差調製的800KHz副載波送至天線控制分系統，在那裏，角誤差被解調出來經放大後去控制驅動電機，使天線對準目標三、特點1、中心頻率：1675±6MHz。2、角跟蹤精度高,體積小,重量輕。3、雷達斷電後連續工作20分鐘以上；耗電量。4、實現了角度跟蹤、距離跟蹤、雷達控制、監控監測及數據接收、處理的全自動化。5、最近測距距離可達100米以內。6、採用電視監控手段,提高了放球成功率。7、自動檢測故障、報警，以圖形的方式指出故障位置，提高可維修性。8、以Windows9X/Window2000/WindowXP中文版本為運行平臺，數據接收糾錯能力強，人機介面友好，操作簡便。9、終端軟體具有氣壓—高度反算功能，使得雷達具有無線電經緯儀的功能。10、終端軟體的數據處理操作簡便，在探測結束後可立即輸出符合中國氣象局氣象規範的報表、報文。第二節基本工作原理與之配套的探空儀是較為先進的數字式電子探空儀，溫度、濕度感測器採用成熟的熱敏、濕敏電阻，氣壓感測器採用進口半導體壓敏材料，精度高，一致性好。由感測器獲得的電信號被探空儀中的微處理器採樣、校正、編碼，按1200Hz的串列傳輸速率每秒一次向外發送。探空儀的接收發射公用一只天線，其發射機工作在超再生狀態，它產生的載波頻率1671MHz的信號受調製器產生的800kHz信號的調製。在不發氣象碼時，探空儀發射的信號即為“超雜波”，而在發碼期間800kHz副載波將受32.7kHz方波調製，而有無32.7MHz方波取決於此時氣象碼是“0”還是“1”。第三節性能指標一、工作頻率：1675±6MHz二、探測範圍：1、距離：100m—200km2、方位角：0°—360°3、仰角：-2°—+92°三、探測精度：1、距離：≤20m（100m—150km）2、方位角：≤0.08°（仰角6°以上）3、仰角：≤0.08°（仰角6°以上）四、測風精度：1、風速：1m/s（10m/s以下），10%（10m/s以上）2、風向：5°（25m/s以上），10°（25m/s以下）五、數據處理終端1、硬體：CPU：PⅢ500以上記憶體：64MB以上硬碟：8GB以上光驅：40X顯示器：17″寬行點陣印表機2、軟體：操作系統：windows98Windows9X/Window2000/WindowXP3、處理內容及結果：⑴特性層自動處理，輸出零度層、對流層頂、特性層、最大風層、終止層；⑵規定高度自動處理，輸出位勢高度、溫度、濕度、露點、溫度露點差、風向、風速；⑶高空風資料自動處理，輸出每分鐘量得風層風向和風速、規定高度風向、風速；⑷自動編制並輸出探空、測風報文。⑸提供特殊需要得數據；⑹提供高表13、14，高表1、2，氣候月報等報表編制和輸出；⑺軟體具有對探空、測風的原始數據進行自動檢誤和人工糾錯的功能以及遇有特殊情況的處理功能；⑻具有分析、監視用的氣球漂移軌跡（動態顯示）a35、T、U、高度a36、露點、T-Td及風向、風速廓線和局部放大顯示功能。六、連續工作時間：≥8小時七、斷電保護：斷電20分鐘內探空記錄不中斷八、運輸方式：汽車、火車、船舶、飛機九、供電：電壓：220V（10%～﹣15%）頻率：50Hz±3%功耗：≤1kW十、環境：溫度：室外﹣40℃～﹢50℃

室內﹢5℃～﹢30℃濕度：室外95～98%（30℃）室內90～96%（30℃）氣壓：1050～500hpa抗風：正常工作風速0～20m/s

生存風速﹥30m/s十一、架設場地的選擇條件1、場地周圍360°範圍內（特別是高空風的下風方向）不要有仰角高於5°的地物（如山包等）。在半徑為500米的場地內無高大的建築物（如樓房、鐵塔、高壓線等），否則會使波瓣變形，影響遠距離的測角精度。如在山區難以找到上述架設場地時，則在高空風的主要下風方向最好能滿足上述要求。2、天線應盡可能架設在一高坡上，當雷達的天線架設在地面上時，在半徑30-50米範圍內的地面要平坦，天線的位置不應放在工作室的上風方向，架設的地周圍必須有良好的霹雷裝置，遠離其他微波信號源，有良好的接地措施，天線裝置的金屬外殼對地電阻小於5Ω。3、在發揮雷達性能的情況下，應照顧生活和工作的方便，如：水源、市電、通信聯絡等問題。作業1、GFE（L）1型高空氣象探測雷達的用途、功能、特點、整機組成。2、室內與室外連接要求、天線裝置的組成、基本工作原理和測距測角原理。3、主要性能指標。第四節雷達的標定一、雷達的標定1、水準器的調整及天線水準的檢查與校正（1）主軸水準器的調整：一人在工作臺控制天線轉動，另一人在天線處，二人用耳機聯絡；先轉動方位，使主軸上某一水準器與任意兩個千斤頂的連線平行，調整其中一個千斤頂，使水準器的氣泡正好在中央，調整第三個千斤頂，使另一個水準器的氣泡也在中央。將方位角旋轉180°，若氣泡仍在中央，說明水準器安裝正確，若氣泡不在中央，說明水準器位置不正確，需要進行校正。用專用工具調整水準器兩端螺母，使氣泡向中央移動差值的一半，再用千斤頂修正差值的另一半，然後按上述方法重新檢查、校正，直至差值為零。（2）仰角零度的標定:完成水準器校正後，在天線側面數十米處，架一經緯儀並調好水準。接通雷達電源，轉動天線仰角，這時轉動經緯儀的仰角，觀察天線桁架邊緣線是否垂直；如垂直，說明天線仰角處於水準位置，如不垂直，則應根據經緯儀的觀察，微微轉動天線仰角使其垂直，將俯仰角測量板的標定孔對地短路即可。2、方位角零度的標定:在天線水準調整完後，瞄準鏡安裝正確1（即光軸與機械軸一致）的情況下進行的，標定方法有兩種：（1）在距雷達數十米外的一高處架一經緯儀（經緯儀高度比瞄準鏡高），用磁鍼標定好經緯儀方位（注意標定時應當將當地的磁偏角計算在內）。轉動雷達天線和經緯儀，使兩者相互瞄準，然後讀取經緯儀的方位角α0，雷達方位角為α1，搖動天線使雷達方位角在α1的基礎上增加（180-α0），保持仰角為零度。將方位軸角板上的標定孔對外短路，方位讀數為零。（2）在天氣晴朗的夜間，利用雷達瞄準鏡對準北極星來標定零點（由於北極星的位置在一夜之間也有所變化，要使標定更加精確，可以向氣象部門查對天文年曆進行校正，也可以每隔一定時間（如2小時）瞄準北極星測一次方位角，共測三次到四次，最終取觀測記錄的平均值來標定。注意事項：①水準器精度較高，檢查校正時不要用手摸、氣呵，並避免太陽輻射。②標定好方位角、仰角後，最好在不同的方向上找幾個不同的近距離固定目標，用瞄準鏡記下它們的方位角、仰角讀數，以備參考。③在距離零點定好後，最好找幾個比較孤立的地物回波，記下它們的仰角、方位角和距離，以備參考。3、粗精搭配將方位測角板或俯仰測角板的4位拔碼開關（S1）拔到ON位置，則終端顯示幕上方位角指示為××.××，前面兩位代表粗讀數，後兩位代表精讀數，在天線整個範圍轉動時，拔動拔碼開關（S2）使兩個讀數差值小於20，這樣精、粗搭配就調整好了。4、距離零點的標定採用已知距離法：將探空儀放在距離雷達100~200m左右地方，用其他方法精確測出探空儀與雷達天線之間的直線距離。由於探空儀之間回答延時有一定的差異，用不同的探空儀來標定則會出現較大的誤差，因此，應選2~3只探空儀，取其平均值。標定方法：⑴小發射機：把探空儀放於離雷達一定的距離處（如200m），用滑鼠點擊控制畫面上距離手/自動按鈕(見下圖），置“手動”狀態，再點擊距離“前進”或“後退”按鈕，使距離顯示值在200m左右處，這時應能看到距離顯示幕上回波的位置，拔動測距板上的拔碼開關（S1），使回波回到顯示2km掃描線上的兩個暗點之間，再把距離置“自動”狀態，觀察控制畫面上距離顯示值，是否在200m左右跳動。反復上述過程，達到標定的目的。⑵大發射機:方法同上，探空儀距雷達的距離要在450m以上。拔碼開關為（S2）。二、光軸、機械（幾何）軸與電軸一致性的檢查和校正光軸：指瞄準鏡在正常工作位置時，其物鏡中十字線交點所對方向的射線。機械軸：指天線中心（方位軸、仰角軸的交點）向天線所指方向的射線。電軸：指波瓣交點所指方向的射線。在經過長途運輸或使用2—3個月後檢查、校正一次。1、光軸、機械軸一致的檢查和校正（1）檢查光軸與仰角軸垂直（2）檢查仰角0°時，光軸與海平面平行

2、電軸、光軸一致性的檢查和校正（1）一個能見度好的白天，在放球過程中兩人配合，一個負責觀察四條亮線（雷達處在自動跟蹤狀態），另一個負責觀察瞄準鏡和調相器的長度，兩人用機用電話聯絡，由前者指揮，當四條亮線兩兩等高的瞬間，用機用電話通知後者，讀出目標在瞄準鏡中所處的位置，讀數點取其平均值，若偏上方，說明電軸偏上，則調整上調相器，使其縮短，或使下調相器加長，直至目標偏離座標原點小於0.1°時為止；（2）在靜風或微風的白天可用系留所球進行。為了提高精確性，目標的仰角應大於15°，斜距應大於500m，校正方法同上。注意：①校正時所用探空儀的頻率，應調准在系統中心頻率上；②調整完畢後，應將調相器鎖緊；③瞄準鏡和機用電話每次使用完畢後，應取下放好。作業

L波段測風雷達的標定專案有哪些？雷達三軸一致是指哪三軸，定義如何？第五節雷達的使用一、開機檢查1、檢查電源：打開UPS、主控箱的電源開關，其面板上和各指示燈顯示都應正常。2、檢查系統軟體：開啟微機電源後，系統軟體應能正常運行。即，仰角30°，方位角60°。3、檢查天控：開啟驅動箱面板上的電源開關，相應指示燈亮；在天控手動狀態下，推動內控盒上操縱杆，雷達天線應能轉動自如。4、檢查發射機：按動接收軟體介面上的“高壓”開關，“電源”指示表應有指示（若是剛開機，則大約等待3分鐘）。5、檢查接收機：先打開示波器，應能看到四個亮點。再置系統接收軟體介面上的“增益手/自動”按鈕於“自動”狀態時，就算無探空儀信號也能在示波器上看四條亮線（雜訊）。6、檢查攝像機：點擊系統接收軟體介面上的攝像機圖示，應能看到攝像機所攝入的畫面。7、檢查過程中若發現有異常現象應立即斷電，排除故障後方可繼續進行。二、對探空儀信號的調整及自動跟蹤檢查方法：準備好一個工作正常的探空儀，按以下步驟調整：1、將探空儀固定在離雷達天線30m外，高度5m以上的鐵塔，旗杆或樓頂陽臺上。2、通過攝像機將雷達天線對準探空儀，打開系統接收軟體介面上的“基測”開關（示波器上看到一條豎線）。3、將“增益手/自動”按鈕置為手動，點擊增益調整按鈕，將示波器上四條亮線調在2—3V。4、將四條亮線展開，系統接收軟體介面上的“頻率手/自動”按鈕置手動狀態，點擊頻率調整按鈕，將信號調整為幅度最大時的頻率顯示值為探空儀的載波頻率。若在規定的頻率範圍內無法進行頻率調整，應更換探空儀。5、完成頻率調整後，將“增益手/自動”按鈕置為“自動”狀態，在系統接收軟體介面左下角“氣象脈衝指示！”正常接收框中就有脈衝波形行進。將基測開關關掉，示波器上將看到四條亮線。6、將內控盒設置為手動狀態，扳動操縱杆，使天線中心2°左右，觀察四條亮線的變化；再將介面上的“天控手/自動”按鈕設為“自動”，此時天線應回到指向探空儀的方向，四條亮線對齊。7、打開系統接收軟體介面上的“小發射機”按鈕，將顯示方式切換為距離顯示，在示波器上看到“凹口”，若“凹口”不清晰或很淺，可向下微調頻率（信號不改善，更換探空儀）。調整距離控制按鈕，使斜距顯示為最小值，按下“距離自動”按鈕後，應能自動跟蹤到固定的探空儀目標。4、“小發射機”按鈕的作用：用於開啟小發射機，實現近距離測距，小發射機在目標斜距達到1Km時被自動關閉。5、“高壓”按鈕的作用：用於開啟大發射機，實現遠距離測距。大發射機在目標斜距達到1Km時自動開啟。6、“全高壓”按鈕的作用：用於將大發射機的高壓加至額定值，它在目標斜距達到10Km時被自動開啟。7、“天控手/自動”按鈕的作用：用於切換天線進行自動跟蹤或手動跟蹤。8、“基測”按鈕的作用：用於探空儀作基測時，關斷天線波瓣掃描，確保探空碼正常進機。在進行探空儀基測時，此按鈕一定要打開。三、整機的使用1、整機的控制，除了電源開關是在機箱面板外，其餘的控制和調整均在系統接收軟體介面上。在進行功能切換或參數調整時，都有相應的狀態提示或參數指示，根據這些指示可獲知雷達所處狀態。2、“增益”控制按鈕的作用：用於接收機增益的“手動/自動”轉換控制。在“手動”狀態時，點擊增益‘增加’或‘減少’小圖示，即可實現對接收機增益的調整，增益批示表有相應指示。3、“頻率”控制按鈕的作用：用於接收機頻率的“手動/自動”轉換控制。在“手動”狀態時，點擊頻率“增加”或“減少”小圖示，可實現對接收機頻率的調整，頻率指示表頭應有相應的指示。9、“放球”按鈕的作用：用於確定放球時刻。注意：按下此按鈕，系統時間將被清零，此前的接收數據亦被清除。點擊此按鈕一定要慎重，一旦按下此按鈕後，此前數據無法恢復。10、“顯示切換”按鈕的作用：用於控制示波器在測角或測距顯示狀態之間進行切換。11、“距離”按鈕的作用：用於切換距離自動或手動跟蹤，在手動跟蹤狀態，點擊距離移動小圖示，可使得距離增加或減小、快速或慢速。12、“診斷”按鈕的作用：點擊此按鈕，可觀察雷達故障的性質。13、“搜索”按鈕的作用：在放球中，當雷達所測高度與氣壓反算高度不符時（此時系統接收軟體介面上的紅燈閃亮），說明雷達天線有可能是旁瓣跟蹤（前題是氣壓不能有誤碼），這時點擊“搜索”按鈕，天線立即處於搜索狀態，完成一個搜索過程。14、“攝像機控制”按鈕的作用：共有六個按鈕，分別是光圈增大、減小按鈕，焦距增大、減小按鈕，亮度增大、減小按鈕。15、示波器的特殊使用（1）四條亮線的顯示示波器的CH1輸入端接“階梯波”，CH2輸入端接“視頻信號”，（實際上，這全部由顯示切換來完成），掃描頻率旋鈕向左旋至最底端，兩個輸入端的特性選擇開關均放在“DC”上，即可顯示出四條亮線，從左到右的分別代表上、下、左、右波束位置時接收信號的幅值。如果左起第一條亮線高於左起第二條亮線時，表示天線偏上，需下俯轉動天線才能對準目標；如果左起第二條亮線高於左起第一條亮線時，表示天線偏下，需上仰轉動天線才能對準目標。如果左起第三條亮線高於左起第四條亮線時，表示天線偏左，需順時針轉動天線才能對準目標；如果左起第四條亮線高於左起第三條亮線時，表示天線偏右，需逆時針轉動天線才能對準目標。（2）距離跟蹤的顯示

CH1接精、粗掃描，CH2接視頻信號（實際上，這全部由顯示切換來完成），其餘檔位予置同上，這樣即可看到兩層顯示信號，上面為距離精顯，下面的為粗顯，精顯掃描線長為2Km,粗顯掃描線長為16Km，精掃描線上有兩暗點，當回答信號對準暗點時，此時距離讀數即為探測到的探空儀至雷達的斜距。在初始跟蹤時，如果回答信號沒有對準兩暗點或跟蹤過程中距離跟蹤丟失，可以點擊距離手動跟蹤按鈕，將回答信號對準暗點。16、維修電源插座的使用設置維修電源插座的目的是為天線座提供220V交流電源，以供室外照明和維修儀錶、維修工具使用。只要主控箱的電源插頭插上電源時，天線座上維修電源插座即有交流電源，而無需打開主箱電源開關。因此，在做與天線座有關的檢修時，應注意雖然主控箱的電源開關已關掉，而維修電源仍有220V交流電。四、氣球的施放1、接通雷達電源，分別在主機箱及天線座上接上機用電話，以便放球聯絡。在天線桁架上瞄準鏡並緊固。試收探空儀信號，調整雷達接收的增益、頻率，直到探空碼正常進機，且基測合格為止。3、放球前，將雷達天線先轉向探空儀（一般為下風方向），以便於起始抓球，增益、天控均置自動狀態，打開小發射機（別忘了，基測開關一定要關掉）。4、在放球的瞬間，點擊系統接收軟體介面上的“放球”鍵，也可以直接敲擊手控盒上的“放球”鍵，即可使系統的時間複零。在施放氣球時，一般需要三人協同工作，一人負責手持探空儀，另一人負責數據接收和雷達工作的監視，在放球瞬間按下“放球”按鈕，第三人在天線座附近觀察雷達天線角跟蹤是否良好。在正常情況下，數據接收、距離跟蹤及角跟蹤均為自動化，不需人工干預，為了防止意外情況發生，仍需注意觀察。此外，在大風時，一旦雷達沒跟蹤上探空儀，第三個人負責進行引導指揮，並用電話通知室內操作員立即將雷達天線轉入手動跟蹤，跟蹤上以後再轉入自動跟蹤。5、為了能獲得近地面層的資料，在大風時保證施放氣球成功，值班人員做好以下三項工作非常必要。（1）掌握當地近地面層中風向、風速的大致規律，以便在夜晚和低雲的情況下，對氣球施放後的初始運動軌跡心中有底，值班人員在放球前，應注意觀察風向、風速，氣球施放地點應儘量在下風方向，距天線30m以上（在場地允許的情況下，氣球施放點儘量遠離雷達天線）。（2）主瓣抓球叫真定向，旁瓣抓球叫假定向，假定向比真定向的系統威力大為縮短，角度上會有8°以上的差異。如果出現這種情況，數據終端會根據雷達測高和氣壓反算高度的差異發出警告（在氣壓碼正確的情況下）此時可點擊“搜索”按鈕，雷達天線主瓣自動跟蹤對準探空儀。（3）在氣球施放後的一分鐘內，有一個人在天線座處密切注視雷達跟蹤狀況是非常必要的。第六節雷達的維護

一、使用要求

1、定期維護雷達的檢查保養和維護工作，是一項經常性的，工作量大而又細緻的工作，除了平時在觀測過程中發現和處理一些問題外，需要經過定期維護來完成。這就要求定期維護工作必需要有計畫，有準備和有組織地進行。機務人員應根據本站具體情況制定維護計畫，安排維護日程，進行維護經費預算。在維護過程中加強技術指導、有關領導要加強管理並給予一定的時間保證。定期維護分為日常維護、季度維護、年維護三種。

（1）日常維護①可安排在日或周進行維護，主要以清潔工作為主。②在下雨、下雪天時，必須注意室外裝置是否漏水，電纜是否受潮等，在大風的情況下，要做好防風工作。③檢查數據終端介面上雷達狀態、參數顯示是否正常，室內、室外裝置有無異常聲音和氣味等，發現問題要及時處理。

（2）季度維護季度維護：對雷達進行比較全面的檢查維護，對複雜或重要部件進行重點保養。①天線及饋線系統外表的灰塵，清潔匯流環。②查並擰緊所有電纜接頭，插緊各接插元件（如集成塊要插到底等）。③查天線轉動系統是否靈活。④維護結束後，用固定目標物回波，大致檢查接收機的靈敏度。利用晴天正點放球機會，做一次與經緯儀比較觀測記錄或在天線瞄準鏡內觀測並記錄誤差，將記錄保存起來待下次校驗用。（3）年維護年維護：全機進行細緻全面的檢查與維護保養，測量全機的主要技術性能。維護時間儘量不要選在最冷和最熱的季度進行。維護時，可每天安排一部分內容，在幾天內完成，維護內容有：①天線單元饋線接點的清潔檢查。②有關部分進行加油或換油。③雷達各項標定進行檢查調整。④根據情況，確定是否要油漆室外裝置或部分補漆等。季、年維護後一定要開機檢查，使雷達處於良好工作狀態才算維護結束。2、雷達精度的幾項標定檢查規定為了保證