「拉薩天氣雷達監測系統建設」通過驗收 推動實現雷達監測全覆蓋

2020-12-03 儀器網

雷達波段代表的是發射的電磁波頻率(波長)範圍,非相控陣單雷達條件下,高頻(短波長)的波段一般定位更準確,但作用範圍短;低頻(長波)的波段作用範圍遠,發現目標距離大。S波段雷達一般作為中距離的警戒雷達和跟蹤雷達。

X波段雷達一般作為短距離的火控雷達。X波段雷達是對火控,簡寫為XBR。目標跟蹤雷達的統稱,其波長在3釐米以下。X波段雷達有上下左右各50度的視角,並且該雷達能夠360度旋轉偵查各個方向的目標。XBR雷達發射和接收一個很窄的波束,絕大部分的能量都集中在主波束裡,每一束波都包含一系列的電磁脈衝信號。XBR的波束將在環雷達360度角內。但是不會引導到與地平線水平位置。

6月中旬,西藏自治區拉薩天氣雷達監測系統建設項目(一期、二期)通過業務驗收,5部全固態X波段都卜勒天氣雷達系統建成並投入組網業務運行。

這套X波段雷達系統有效探測半徑達75公裡到100公裡,具有探測精度高、掃描模式靈活、發射功率小、架設簡單靈活、可遠程控制等特點,還能滿足24小時連續運轉、無人值守等要求,可與拉薩現有C波段都卜勒天氣雷達系統進行組網監測。

都卜勒天氣雷達

是一種主動遙感的探測工具,在測量雲、降雨和各種強對流天氣發生發展內在因素方面有重要的應用,其工作原理即以都卜勒效應為基礎,可以測定散射體相對於雷達的速度,在一定條件下反演出大氣風場、氣流垂直速度的分布以及湍流情況等。這對警戒強對流天氣等具有重要意義。都卜勒雷達是世界上最先進的天氣監測設備,並且已經在很多國家得到深入應用。

雷達探測大氣的基礎是由氣象目標對雷達電磁波的吸收和散射所得。都卜勒天氣雷達能夠通過接收到的電磁波束中自帶的振幅和位相等數據,得出氣象目標的平均速度以及發射率因子和速度譜寬等基本數據,進而推斷並計算出相對應的氣象情況和其他內部結構特徵。

都卜勒天氣雷達所發射的電磁波相比聲波的頻率高,並且是以光速的形式進行傳播,通常該雷達不是直接對都卜勒頻移測量,而是通過往返脈衝對之間的差值得到氣象目標的徑向速度。正因如此,都卜勒天氣雷達與其他普通雷達最大的不同之處,在於都卜勒天氣雷達不僅能夠準確提供氣象目標的發射率因子,還能提供氣象目標的徑向速度和譜寬數值,這些數據在預警極端天氣時是十分必要的。

都卜勒天氣雷達主要設備

1、觸發信號發生器

是整個雷達的控制系統,它周期性地產生一個脈衝式的觸發信號,觸發脈衝輸送到數據機和顯示器,指揮它們開始工作。每秒種產生的觸發脈衝數目,稱為脈衝重複頻率,以PRF(Pulse-Recurrence-Frequency) 表示。兩個相鄰脈衝之間的時間間隔,稱為脈衝重複周期,用T表示,它等於脈衝重複頻率的倒數。實際工作中,可用公式計算脈衝重複周期的數值。

2、數據機

在觸發脈衝的觸發作用下,數據機產生調製脈衝。

3、發射機

在調製脈衝的作用下,發射機產生短促又強大的特高頻振蕩,經天線向空間發射出去,即探測脈衝。發射機的主要技術參數有波長(或振蕩頻率F)和脈衝發射功率。

4、天線轉換開關 、波導管

天線轉換開關是將天線、發射機和接收機連接起來的一種裝置。當天線和發射機接通時,發射機輸出的特高頻振蕩脈衝電磁波順利地到達天線,在這個時間內天線與接收機切斷連通,電磁波不能進入接收機。在探測脈衝發射的間歇期,轉換開關接通接收機,使天線接收到的回波信號能全部進入接收機。波導管是一種空心矩形金屬管狀導體,其內徑大小隨所攜帶信號的波長而異,脈衝信號經它傳送到天線其損耗極小。

5、天線

天氣雷達的天線具有很強的方向性,它所輻射的功率集中在波束所指的方向上,波束主軸附近能流密度大,波束的邊緣能流密度小,能流密度的相對分布曲線,稱為天線方向圖,曲線上各點與坐標原點的連線長度,代表該方向相對能流密度大小。

6、接收機和顯示器

接收機:接收來自目標物的回波信號,經過放大後送往顯示器進行顯示。回波信號常常非常微弱,接收機必須具有接收微弱信號的能力,這種能力稱為靈敏度。靈敏度用最小可辨功率表示。它是回波信號剛剛能從噪聲信號中分辨出來時的回波功率。

顯示器:是天氣雷達中最常用的一種顯示器。在這種顯示器上,電子束一方面以脈衝重複頻率自屏幕的中心向外作等速的徑向掃描;另一方面通過天線傳動裝置,使徑向掃描為同步地隨天線繞垂直軸旋轉,當有回波信號進入時,在相應的距離和方位上掃描線增亮,從而顯示出回波,其亮度取決於回波信號的強度,近代採用了視頻積分處理器,將回波信號按不同的強度用不同的灰度或彩色顯示出來。當雷達天線掃描一周時,屏幕上顯示出測站周圍目標的分布和回波強度。

新聞來源:中國氣象局

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