应用双踪示波器检修数字化713雷达DV IP 故障

视频积分的研究和应用是为了消除大气中云和雨滴之间存在复杂的相对运动造成的回波涨落现象 ,实现对降水回波的定量探测。CTL- 71 3C天气雷达是国家气象局规划布点的常规雷达 ,是原 71 3天气雷达的换代产品 ,在全国气象部门已布点 30多台。其视频积分处理器 ( DVIP)全部采用数字电路设计 ,硬件量大 ,电路复杂 ,不易理解 ,大部分机务员对维修该部分电路故障感到棘手 ,是 CTL- 71 3C雷达的维修难点。1　视频积分器工作原理　　 CTL- 71 3C雷达视频信号处理器 ( DVIP)将雷达的对数视频信号经过定标放大、模数变换后 ,按照预先设计…     

测雨雷达中的新技术

测雨雷达作为探测云、雨的工具,已在气象台站得到较多的应用,目前对测雨雷达的使用已由对降水回波的定性描述逐渐走向对回波的定量测量和分析。为了适应对降水进行定量的测量,在雷达上采用了一些新的技术,如Pin二极管的高频衰减器、对数中频放大器、视频积分处理器及荧光屏上的多层显示等等。现就这几种技术在测雨雷达中的应用作一些简单的介绍。     

抑制雷达回波涨落的新方法

目前测雨雷达为了消除回波涨落以提高降水强度定量测量的精度,广范地采用了视频积分处理器。但是视频积分器在测量精度与空间分辨率之间存在着矛盾。本文试图利用雷达接收机中的“线性—对数”中频放大器来抑制回波的涨落。此方法即能提高测量精度,又不会降低空间分辨力。在设备上还可省去一个造价高的视频积分离。     

用非相干的常规天气雷达提取多普勒速度谱宽——回波强度涨落谱分析

通常非相干的常规天气雷达的应用仅仅是通过雷达回波强度的探测来提供天气目标物的位置和其反射率的信息。本文在国产的非相干的713天气雷达上,对某一固定地点的降水回波进行了离散取样,应用微机(APPLE.Ⅱ)对所获取的离散样本作傅立叶变换(FFT),得到回波强度的涨落谱和谱宽。然后根据涨落谱与多普勒谱之间的确定关系,计算出在气象上非常有用的多普勒速度谱宽和典型的多普勒谱形。     

从非多普勒天气雷达信号中获取湍流信息的有关模拟试验

本文对云中降水造成的雷达回皮涨落信号进行模拟,为使模拟信号接近实际,加入了一定量的均匀白噪声。模拟试验旨在检验由常规测雨雷达回波涨落信号考虑与湍流信息密切相关的两个问题:1)雷达回波视频信号的涨落谱方差δ_F~2与降水粒子的多普勒频率谱方差δ_f~2之间是否近似地满足关系式δ_F~2=2δ_f~2。2)能否对同一个雷达发射脉冲用相邻两雷达脉冲体积V_1、V_2中的涨落回波之和代替大体积V_3(它等于V_1加V_2)中的涨落回波,估计v_3的涨落谱方差。模拟结果表明:以上两点基本可行。本文并对误差进行了一定的分析。     

距离积分式天气雷达数字视频积分处理器的积分精度

分辨率比较高的距离积分式天气雷达DVIP的积分精度是探测距离和方位的函数,无法确切地和简单地描述。为了便于描述和进一步的分析研究,本文根据坐标转换后直角坐标网格内距离积分数据的数目随径向距离变化比较大,随切向方位变化比较小的特点,用方位平均的数据数建立了距离积分武天气雷达视频积分处理器平均回波强度标准差的理论公式。根据网格内数据数随方位变化的范围,本文估计了用新得出的标准差理论方程计算平均回波强度标准差可能引起的误差。利用得到的距离积分式积分精度方程,本文给出了南京大学大气科学系、1014研究所、江苏省气象局等单位合作研制的DVIP的积分精度,并具体分析了由于采用径向和方位取样加密,该距离积分式DVIP的平均回波强度标准差减小的情况。     

结合毫米波雷达提取降水条件下风廓线雷达大气垂直速度的研究

风廓线雷达主要是利用大气湍流对电磁波的散射作用,在晴空条件下对大气风场等进行探测。在降水天气下,风廓线雷达能同时接收到大气湍流回波和雨滴的散射回波信号,其探测到的回波功率谱中降水信号谱和大气湍流信号谱叠加在一起,使得大气的运动被雨滴的运动信息所掩盖,给后续的大气风场反演带来误差。而毫米波云雷达在降水天气下仅能探测到云雨粒子的回波而无法探测到大气湍流回波,基于这一差异结合毫米波云雷达资料对风廓线雷达功率谱数据进行订正,剔除其中的降水回波信息,进而获取正确的大气运动垂直速度。通过一次典型弱降水天气过程的雷达资料对该方法进行了可行性验证,并将计算得出的大气垂直速度与传统双峰法提取的大气运动垂直速度及原始风廓线雷达垂直速度进行了对比分析,显示在弱降水天气下该方法能有效消除降水对风廓线雷达垂直速度测量的影响,提高弱降水天气下测速准确率,并且在湍流谱极其微弱的情况下该方法也能准确地获取到大气运动垂直速度信息。但是云雷达回波在降水时会有衰减,虽然是弱降水也会导致在高层距离库上的订正效果变差,故目前只适用于弱降水时低距库处的降水订正。      

新疆C波段多普勒雷达地物回波识别方法应用研究

地物回波直接影响雷达定量探测降水物质以及雷达资料同化的应用，基于回波纹理变化以及径向速度参数开展新疆C波段多普勒雷达地物回波识别方法应用研究。通过雷达探测范围内第一层至第三层仰角地形遮挡与FY-2H总云量信息，对不同天气条件下新疆伊宁、喀什两部雷达低层仰角的地物回波识别方法效果进行定性分析，结果表明：晴空天气条件下，该方法不仅能够有效识别雷达站附近的地物回波，同时对因地形遮挡引起的地物回波也能进行有效识别；在降水天气条件下，能够有效识别地物回波且未对降水回波造成误判；高分辨率的地形数据以及卫星产品对雷达地物回波的识别有一定指导意义，可作为判定因子进一步改进雷达质控方法。     

两次降水过程的微降雨雷达探测精度分析

垂直指向微降雨雷达(MRR)能够测量从近地面至高空的雷达反射率因子和雨滴谱分布特征,对认识降水微物理结构,改进雷达定量降水估计精度有重要作用。为评估MRR探测的雨滴谱分布、降水和雷达回波精度,利用南京地区夏季观测的两次降水过程,将MRR与业务S波段天气雷达、二维视频雨滴谱仪、常规雨量筒观测进行层状云降水和对流性降水下的定量对比分析。结果表明,MRR垂直探测的雷达反射率因子与S波段雷达观测在中低层(＜4 km)平均差异＜1 dB, 但高层(＞4 km)出现显著低估,且该现象随降水强度增强更明显,这主要是雷达回波衰减导致。MRR在回波强度＜35 dBz时对降水率的探测精度较高,但在＞35 dBz时低估降水。其中,层状云降水的降水率比对流性降水更接近雨量筒观测。常规雨量筒对0.1 mm以下的降水无探测能力,而MRR探测敏感度较高,对于微弱降水率的估计效果也很好。由于MRR最大探测范围的限制,相对于2DVD而言,MRR探测的最大粒子直径低估、最小粒子浓度高估,但在中间段的探测效果和2DVD雨滴谱观测一致性较高。总体而言,MRR是一个有效的降水探测仪器,其探测结果在层状云降水过程中优于对流性降水过程。     

CTL-713C天气雷达DVIP电路浅析及故障判断

阐述了CTL-713C天气雷达视频积分处理器(DVIP)的工作原理,分析了CTL-713C天气雷达视频积分处理器信号工作流程,给出了视频积分处理器重要测量点参数和主要时序产生电路波形,得出视频积分处理器的故障判断和检修方法,并通过实例分析进行了检验,最后对视频积分处理器的故障检修方法进行了小结,指出掌握DVIP工作电路各关键点参数和相关时序波形的重要性.     

新一代天气雷达晴空回波反射率因子特征分析

本文基于新一代天气雷达、地面自动站、探空资料和卫星资料，综合利用天气雷达反射率因子和气象要素等资料分析了晴空回波的特征。结果表明:我国不同地域（华北、华中、华东和华南）晴空回波具有明显的日变化和年变化特征，具体表现为每年的春秋两季天气雷达可探测到明显的晴空回波，而且晴空回波主要出现在傍晚到第2天清晨之间。进一步的分析表明雷达探测的晴空回波和折射指数的涨落关系密切，此外逆温层和高湿区的存在也与雷达是否能够探测到晴空回波存在较高的相关性。     

降水强度影响713雷达探测距离的理论估计

引言 电磁波在降水中传播时,由于降水质点的吸收和散射,造成了电磁波的衰减,缩短了雷达探测距离,致使观测到的回波图象发生畸变,回波中心与真实的强降水中心不一致,强回波中心会偏向雷达站一侧。相同的雨强对不同波长的雷达以及不同的雨强对相同波长的雷达影响程度都不相同。那么,不同的降水强度对713雷达探测距离的影响如何?本文从理论上对这一问题作了估算,这对正确应用这种雷达作出降水预报和进行回波分析都具有实用价值。     

降水强度影响713雷达探测距离的理论估计

引言 电磁波在降水中传播时,由于降水质点的吸收和散射,造成了电磁波的衰减,缩短了雷达探测距离,致使观测到的回波图象发生畸变,回波中心与真实的强降水中心不一致,强回波中心会偏向雷达站一侧。相同的雨强对不同波长的雷达以及不同的雨强对相同波长的雷达影响程度都不相同。那么,不同的降水强度对713雷达探测距离的影响如何?本文从理论上对这一问题作了估算,这对正确应用这种雷达作出降水预报和进行回波分析都具有实用价值。     

机载雷达探测数据仿真平台设计与实现

为了便于研究诸多因素对云降水雷达探测回波强度的影响,设计开发了雷达探测回波强度定量计算软件,即雷达探测数据仿真平台"SimRAD"(Simulating airborne Radar detection and Data processing),通过输入雷达发射频率,大气状态参数(高度、气压、气温、相对湿度)以及水成物相态、滴谱分布、含量等信息,使用云降水雷达观测和衰减订正理论进行计算,可以模拟出水成物的雷达回波强度以及水成物和大气衰减的垂直廓线,并且可以对雷达回波进行衰减订正。     

雷达组网拼图的计算机处理与显示

一、前言本文所说的雷达组网拼图是指将某一区域的所有雷达进行组网,并将其回波资料在计算机上进行处理,从671-20型绘图仪上输出回波综合图。综合图具有直观、醒目的特点,而且比手工制作更迅速、准确,增强了时效。回波综合图能充分利用雷达探测的降水回波信息,在较大的区域内作短时、短期预报和灾害性天气的订正预报。也可应用     

雷达估测对流性降水的误差空间分布及Z-R关系的优化

新一代天气雷达联合雨量站数据进行定量降水估测中,雷达回波强度和雨量站观测值较好的匹配是准确拟合出Z-R关系的关键。对流性降水回波强度具有时空变化大的特点,严重影响了雷达和雨量站数据的匹配以及定量降水估测的精度。利用河南地区3次强对流天气过程的雷达和雨量站数据,通过分析雷达对流性降水与地面雨量站观测值的误差空间分布,找到如下规律:雷达回波强度严重高估点和低估点大部分位于强回波的边缘地区(单点回波强度随时间变化较大);部分位于强回波中心的雨量站观测值为零(部分时刻)。通过分析可知,突发的强降水和强回波中心容易造成雨量站观测值误差较大,因此对Z-R关系拟合造成了较大的影响。根据对流性降水回波强度变化特点和本文得到的回波强度与雨量站雨量匹配关系,在Z-R关系拟合中,提出了加入回波强度随时间变化的指标对误差较大雨量站进行剔除的方法,也提出了一种优化的回波强度平均方法和累积时间,得到了用于对流性降水估测的最佳方案。详细分析以上因素对降水估测的影响表明,通过根据回波强度随时间变化的指标对雨量站进行剔除和使用最佳降水估测方案,提高了对流性降水估测的精度。     

C波段调频连续波天气雷达探测系统及观测试验

对降水云更高时、空分辨率观测资料的需求推动了天气雷达技术的发展,调频连续波雷达(FMCW)系统采用收发分置双天线体制,采用数字直接移相(DDS)技术和快速傅里叶变换(FFT)信号处理技术,获取高度分辨率达到15、30 m,探测周期2—3 s的回波功率谱分布和谱参数,具有脉冲多普勒雷达无法比拟的探测优势。C波段FMCW(C-FMCW)雷达最小可测信号功率达到-170 dBm,微弱信号的定量标校是技术难点。采用标准信号源输出单频信号,经过数字直接移相扩展为与雷达系统相同扫频范围信号,得到最小输入功率可达-169.77 dBm的定标曲线,由定量标校后的谱分布计算得到回波强度谱密度分布。该雷达于2013年6月起在安徽定远开始观测,利用8月24日降水过程探测数据,与距离该地48 km的蚌埠和83 km的合肥SA扫描雷达观测数据,分别进行对流云与层状云的观测比对分析。对于均匀分布的层状降水云,C-FMCW雷达与SA雷达探测结果基本接近, C-FMCW雷达与蚌埠SA雷达的平均均方根误差为1.75 dB,与合肥SA雷达的平均均方根误差为2.02 dB,C-FMCW雷达与两部SA雷达探测的回波强度差异小于1 dB。对观测试验谱参数及回波强度谱密度分布进行了初步分析,C-FMCW雷达在研究降水云体的相态分区、晴空大气边界层回波等方面有较好的应用前景,有助于加深对强降水云中垂直运动的强烈变化的探测和认识。     

C波段高山天气雷达对森林火灾的探测能力初析

借鉴前人在S波段新一代天气雷达上探测森林火灾和城市大火烟尘的方法和研究成果,利用收集到的云南十部C波段新一代天气雷达的34次森林火灾个例资料,立足云南C波段高原高山雷达的一些特点,采用分类对比进行分析研究,得出C波段高山雷达森林火灾回波的一些特有指标。提出按雷达海拔高度分别设置森林火灾判别阈值、引入速度场特征、降水回波过滤等一些新指标和方法,进行这类地区的雷达森林火灾探测。随后开展了业务实践,经检验和实地踏勘,取得了一定效果。证明C波段雷达同样具有一定的探测森林火灾回波的能力,主要技术指标有:高山雷达由于海拔高差的影响,应分别针对不同雷达设置相应的阈值参数;根据森林火灾回波的上升和飘散特性,雷达回波速度场与周围回波有时呈现出一定差别;采用过滤晴空回波、过滤杂波、过滤地物回波、过滤二次回波、过滤降水回波、识别速度场特殊回波等办法,可得到滤出的火灾烟尘疑似回波。这些指标和方法对西部高山雷达探测应有一些参考作用。     

闪电定位资料应用于雷暴天气监测与诊断的个例分析

以厦门１９９６年初雷天气的多普勒雷达探测为例，分析了闪电定位对探测初生雷暴，识别雷雨和降雨回波，判断雷暴降水库，移动，变化所起的作用。     

W波段和Ka波段云雷达探测回波对比分析

通过分析W波段和Ka波段云雷达同时探测回波的差异,验证了W波段云雷达初样机的探测性能。结果表明：1）W波段云雷达初样机工作稳定,两个波段雷达都可以探测云层、云的边界、云厚等宏观参数,也可以反映出云的精细结构及云内微物理参数的变化,回波强、速度小、谱宽大的冰晶云含有上升气流及较多过冷水。2）增强模式的W波段云雷达在近地面探测雾、霾的能力比Ka波段云雷达强;两部云雷达对云层较薄的云探测能力基本相当,对多层云、云层较厚、含水量较多的云及降水的探测,由于强衰减的作用,W波段雷达所测云厚度小、云顶低、回波强度小,并且非瑞利散射也会造成W波段雷达的回波强度降低。