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民用机场多普勒天气雷达接收机测试技术探讨

6、多普勒天气雷达原理与应用

第六部分多普勒天气雷达原理与应用（周长青）我国新一代天气雷达原理；天气雷达图像识别；对流风暴的雷达回波特征；新一代天气雷达产品第一章我国新一代天气雷达原理一、了解新一代天气雷达的三个组成部分和功能新一代天气雷达系统由三个主要部分构成：雷达数据采集子系统（RDA）、雷达产品生成子系统（RPG）、主用户处理器（PUP）。二、了解电磁波的散射、衰减、折射散射：当电磁波束在大气中传播，遇到空气分子、大气气溶胶、云滴和雨滴等悬浮粒子时，入射电磁波会从这些粒子上向四面八方传播开来，这种现象称为散射。衰减：电磁波能量沿传播路径减弱的现象称为衰减，造成衰减的物理原因是当电磁波投射到气体分子或云雨粒子时，一部分能量被散射，另一部分能量被吸收而转变为热能或其他形式的能量。折射：电磁波在真空中是沿直线传播的，而在大气中由于折射率分布的不均匀性（密度不同、介质不同），使电磁波传播路径发生弯曲的现象，称为折射。三、了解雷达气象方程在瑞利散射条件下，雷达气象方程为：其中Pr表示雷达接收功率，Z为雷达反射率，r为目标物距雷达的距离。Pt表示雷达发射功率，h为雷达照射深度，G为天线增益，θ、φ表示水平和垂直波宽，λ表示雷达波长，K表示与复折射指数有关的系数，C为常数，之决定于雷达参数和降水相态。四、了解距离折叠最大不模糊距离：最大不模糊距离是指一个发射脉冲在下一个发射脉冲发出前能向前走并返回雷达的最长距离，Rmax=0.5c/PRF, c为光速，PRF为脉冲重复频率。距离折叠是指雷达对雷达回波位置的一种辨认错误。当距离折叠发生时，雷达所显示的回波位置的方位角是正确的，但距离是错误的（但是可预计它的正确位置）。当目标位于最大不模糊距离（Rmax）以外时，会发生距离折叠。换句话说，当目标物位于Rmax之外时，雷达却把目标物显示在Rmax以内的某个位置，我们称之为‘距离折叠’。五、理解雷达探测原理。反射率因子Z值的大小，反映了气象目标内部降水粒子的尺度和数密度，反射率越大，说明单位体积中，降水粒子的尺度大或数量多，亦即反映了气象目标强度大。反射率因子（回波强度）：即反射率因子为单位体积内中降水粒子直径6次方的总和。意义：一般Z值与雨强I有以下关系：层状云降水 Z=200I1.6 地形雨 Z=31I1.71 雷阵雨 Z=486I1.37 新一代天气雷达取值 Z=300I1.4 六、了解雷达资料准确的局限性、资料误差和资料的代表性由于雷达在探测降水粒子时，以大气符合标准大气情况为假定，与实际大气存在一定的差别，使雷达资料的准确度具有一定的局限性，且由于雷达本身性能差异及探测方法的固有局限，对探测目标存在距离折叠及速度模糊现象，对距离模糊和速度模

多普勒天气雷达原理与业务应用思考题

1 多普勒天气雷达主要由几个部分构成？每个部分的主要功能是什么？答：主要由雷达数据采集子系统（RDA ），雷达产品生成子系统（RPG ），主用户终端子系统（PUP ）三部分构成。RDA 的主要功能是：产生和发射射频脉冲，接收目标物对这些脉冲的散射能量，并通过数字化形成基本数据。RPG 的主要功能是：由宽带通讯线路从RDA 接收数字化的基本数据，对其进行处理和生成各种产品，并将产品通过窄带通讯线路传给用户，是控制整个雷达系统的指令中心。PUP 的主要功能是：获取、存储和显示产品，预报员主要通过这一界面获取所需要的雷达产品，并将它们以适当的形式显示在监视器上。 2 多普勒天气雷达的应用领域主要有哪些？答：一、对龙卷、冰雹、雷雨大风、暴洪等多种强对流天气进行监测和预警；二、利用单部或多部雷达实现对某个区域或者全国的降水监测；三、进行较大范围的降水定量估测；四、获取降水和降水云体的风场信息，得到垂直风廓线；五、改善高分辨率数值预报模式的初值场。 3 我国新一代天气雷达主要采用的体扫模式有哪些？答：主要有以下三个体扫模式：VCP11——规定5分钟内对14个具体仰角的扫描，主要对强对流天气进行监测；VCP21——规定6分钟内对9个具体仰角的扫描，主要对降水天气进行监测；VCP31——规定10分钟内对5个具体仰角的扫描（使用长脉冲），主要对无降水的天气进行监测。 4 天气雷达有哪些固有的局限性？答：一、波束中心的高度随距离的增加而增加；二、波束宽度随距离的增加而展宽；三、静锥区的存在。 5 给出雷达气象方程的表达式，并解释其中各项的意义。答： P t 为雷达发射功率(峰值功率)； G 为天线增益；h 为脉冲长度；、：天线在水平方向和垂直方向的波束宽度； r 为降水目标到雷达的距离；：波长； m ：复折射指数； Z 雷达反射率因子。 6 给出反射率因子在瑞利散射条件下的理论表达式，并说明其意义。答：∑= 单位体积6i D z ，反射率因子指在单位体积内所有粒子的直径的六次方的总和，与波长无关。 7 给出后向散射截面的定义式及其物理意义。答：定义：设有一个理想的散射体，其截面面积为?，它能全部接收射到其上的电磁波能量，并全部均匀的向四周散射，若该理想散射体返回雷达天线处的电磁波能流密度，恰好等于同距离上实际散射体返回雷达天线的电磁波能流密度，Z R C Z m m r h G p p t r ?=?+-=2 2222223212ln 1024λθ?πθ?λi S s R S 24πσ=

多普勒天气雷达练习题精编版

练习题2 1．业务运行的多普勒天气雷达通常采用体积扫描的方式观测。我国业务运行多普勒雷达通常采用的体描模式（VCP11、VCP21、VCP31）2．多普勒天气雷达与常规天气雷达的主要区别在于：前者可以测量目标物（沿雷达径向速度），从而大大加强了天气雷达对各种天气系统特别是（强对流天气系统）的识别和预警能力。 3．新一代雷达系统对灾害天气有强的监测和预警能力。对台风、暴雨等大范围降水天气的监测距离应不小于（400km）。 4．新一代雷达系统对灾害天气有强的监测和预警能力。对雹云、中气旋等小尺度强对流现象的有效监测和识别距离应大于（150km）。 5．新一代雷达观测的实时的图像中，提供了丰富的有关（强对流天气）信息。 6．新一代雷达速度埸中，辐合（或辐散）在径向风场图像中表现为一个最大和最小的径向速度对，两个极值中心连线和雷达射线（一致）。7．新一代雷达速度埸中，气流中的小尺度气旋（或反气旋），在径向风场图像中表现为一个最大和最小的径向速度对，但中心连线走向则与雷达射线相（垂直）。 8．新一代天气雷达观测采用的是北京时。计时方法采用24小时制，计时精度为秒。 9．速度场（零等值线）的走向不仅表示风向随高度的变化，同时表示雷达有效探测范围内的（冷、暖平流）。 10．在距离雷达一定距离的一个小区域内，通过对该区域内沿雷达径向速度特征的分析，可以确定该区域内的气流（辐合）、（辐散）和（旋转）等特征。 11．天气雷达是用来探测大气中降水区的（位置）、大小、强度及变化

12．气象目标对雷达电磁波的（散射）是雷达探测的基础。 13．气象上云滴、雨滴和冰雹等粒子一般可近似地看作是圆球。当雷达波长确定后，球形粒子的散射情况在很大程度上依赖于粒子直径D 和入射波长λ之比。对于（D远小于λ）情况下的球形粒子散射称为瑞利散射；而（D与λ尺度相当）情况下的球形粒子散射称为（Mie）米散射。 14．多普勒天气雷达使用低脉冲重复频率PRF测（反射率因子）,用高脉冲重复频率PRF测（速度）。 15．每秒产生的触发脉冲的数目，称为（脉冲重复频率），用PRF 表示。两个相邻脉冲之间的间隔时间，称为（脉冲重复周期），用PRT表示，它等于脉冲重复频率的（倒）数。 16．降水粒子产生的回波功率与降水粒子集合的反射率因子成（正比）。与取样体积到雷达的距离的平方成（反比）。 17．S波段天气雷达是（10）cm波长的雷达。 18．在天线方向上两个半功率点方向的夹角称为（c波束宽度）。19．在强回波离雷达（较近）时，有可能产生旁瓣造成虚假回波. 20．降水粒子的后向散射截面是随粒子尺度增大而（增大）。 21．0 dBZ、－10dBZ、30dBZ和40dBZ对应的Z值分别为（1）、（0.1）、（1000）、（10000） (mm6/m3)。 22．SA雷达基数据中反射率因子的分辨率为(1km×1°)。 23．写出Z-I关系的表达公式 (b Z ) AI 24．Ze的物理意义是（所有粒子直径的６次方之和）。 25．雷达反射率η是单位体积中，所有降水粒子的（雷达截面之和）。 26．雷达气象方程说明回波功率与距离的（二）次方成反比。

新一代天气雷达复习笔记

目录第一章引论 (2) 1.1 新一代天气雷达概述 (2) 1.2 天气雷达的局限性 (2) 第二章多普勒天气雷达原理 (3) 2.1 后向散射截面 (3) 2.2 球形粒子的散射 (3) 2.3 电磁波在大气中的衰减和折射 (3) 2.4 雷达气象方程 (4) 2.5 最大不模糊距离和距离折叠 (5) 2.6 多普勒效应 (5) 2.7 最大不模糊速度和速度模糊 (5) 2.8 谱宽 (5) 2.9 雷达取样技术 (6) 第三章多普勒雷达图识别基础 (6) 3.1 识别反射率基本知识 (7) 3.2 识别速度图的基本知识 (7) 第四章雷达数据质量控制 (11) 4.1 地物杂波抑制 (11) 第五章对流风暴及其雷达回波特征 (12) 5.1 普通风暴单体生命史： (12) 5.2 强风暴的雷达回波特征： (12) 5.3 弱垂直风切变中的强风暴——脉冲风暴的回波特征 (12) 5.4 中等到强垂直风切变环境中多单体风暴的雷达回波特征 (13) 5.5 超级单体 (13) 第六章灾害性对流天气的探测与预警 (15) 6.1 龙卷 (15) 6.2 大冰雹 (16) 6.3 灾害性大风 (16) 6.4 暴洪（短时强降水） (17) 6.5 强对流天气预报和预警的发布 (17) 第七章雷达产品与算法 (18) 7.1 产品概述 (18) 7.2 基本产品 (19) 7.3 一些算法简单的重要导出产品 (20) 7.4 风暴单体识别与跟踪算法及其产品 (24) 7.5 冰雹指数产品及其算法 (24) 7.6 中气旋（M）和龙卷涡旋特征（TVS）算法和产品 (25) 7.7 V AD风廓线算法 (25) 7.8 降水算法及其产品 (26) 参考文献： (29)

地表雷达检测技术方案

贵州道兴建设工程检测有限责任公司贵阳市轨道交通2号线兴筑西路站-水井坡站区间地表雷达探测技术方案方案编制：技术审核：方案批准：贵州道兴建设工程建设工程检测有限责任公司 2016年3月15日目录

1 工程概况 (1) 2 探测项目和方法 (1) 3 编制依据 (1) 4 雷达探测的基本原理 (2) 5 探测流程 (3) 6 检测仪器和设备 (3) 7 需有关单位配合的事项 (3) 7 质量和安全保证措施 (4) 8 预期成果 (4) 9 本工程项目安排 (4)

1 工程概况贵阳市轨道交通2号线兴筑西路站-水井坡站区间长1234.974m，其中水井坡站（长189.6m），为本一站一区间的土建工程施工。水井坡站是贵阳市轨道交通2号线的一个中间站，位于主干道金阳南路的下方，周围交通较为繁忙。车站起止里程YDK19+978.193～YDK20+167.819，总长189.6m，为地下两层岛式车站，车站结构为明挖地下两层单柱双跨矩形结构。标准段宽19.9m，基坑深约15-21m，主体建筑面积7941.8m2，总建筑面积11936m2。顶板覆土约3.6m，轨面埋深15.35m。本站共设4个出入口、2组风亭。1、4号出入口过街段采用暗挖外其余均为明挖法施工。车站两端均为矿山法区间。兴筑西路站-水井坡站区间，本区间线路出兴筑西路站后，穿过诚信南路东侧的一个小山包及金阳客站公交停车场（侧穿加气站），再穿过翠柳路后，进入喀斯特公园内，在公园内线路继续往东南，穿出公园东南角、石村东路后，到达金阳南路水井坡站，区间设计里程为：YDK18+741.914～YDK19+976.888，区间隧道全长1234.974m。采用矿山法施工。隧道拱顶埋深14.5～39.6m，线间距为12m～17m。本工程项目为城市交通通道，工程地质条件复杂，为了保证施工安全，必须须对开挖段落的工程地质地质条件弄清楚，防止工安全施工大发生，故根据贵阳市城市轨道交通有限公司文件“筑轨道〔2015〕96号”“贵阳市城市轨道交通有限公司关于印发《贵阳市城市轨道交通工程地表地质雷达探测管理办法（试行）》的通知”的要求，根据本段的具体情况，对该标段的开挖站台和暗挖区间隧道地表进行了雷达探测，雷达测线布置严格按办法进行。其具体探测方案如下： 2 探测项目和方法根据本工程的实际和相关规范要求，采用技术成熟地质雷达法，对施工站台的周围，以及暗挖区间的地表的空洞、脱空、水囊、疏松堆积体等进行探测，防止施工过程中的坍塌、涌泥、涌水等事故发生。 3 编制依据《铁路隧道超前地质预报技术指南》（铁建设【2008】105）；《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ 204－2008）；《铁路隧道设计施工有关标准补充规定》（铁建设【2007】88）；

雷达原理及测试方案

雷达原理及测试方案 1 雷达组成和测量原理雷达(Radar)是Radio Detection and Ranging的缩写，原意“无线电探测和测距”，即用无线电方法发现目标并测定它们在空间的位置。现代雷达的任务不仅是测量目标的距离、方位和仰角，而且还包括测量目标速度，以及从目标回波中获取更多有关目标的信息。 1.1 雷达组成图1 雷达简单组成框图图2 雷达主要组成框图雷达主要由天线、发射机、接收机、信号处理和显示设备组成，基本组成框图如图1所示。通常雷达工作频率范围为2MHz～35GHz，其中超视距雷达工作频率为2～30MHz，工作频率为100～1000MHz范围一般为远程警戒雷达，工作频率为1～4GHz范围一般为中程雷达，工作频率在4GHz以上一般为近程雷达。老式雷达发射波形简单，通常为脉冲宽度为τ、重复频率为Tτ的高频脉冲串。天线采

用机械天线，接收信号处理非常简单。这种雷达存在的问题是抗干扰能力非常差，无法在复杂环境下使用。由于航空、航天技术的飞速发展，飞机、导弹、人造卫星及宇宙飞船等采用雷达作为探测和控制手段，对雷达提出了高精度、远距离、高分辨力及多目标测量要求，新一代雷达对雷达原有技术作了相当大的改进，其中频率捷变和线性相位信号、采用编码扩频的低截获概率雷达技术、动态目标显示和脉冲多普勒技术是非常重要的新技术。 1.2 雷达测量原理 1) 目标斜距的测量图3 雷达接收时域波形在雷达系统测试中需要测试雷达到目标的距离和目标速度，雷达到目标的距离是由电磁波从发射到接收所需的时间来确定，雷达接收波形参见图3，雷达到达目标的距离R为：R＝0.5×c×t r式（2）式中c=3×108m/s，t r为来回传播时间 2) 目标角位置的测量目标角指方位角或仰角，这两个角位置基本上是利用天线的方向性来实现。雷达天线将电磁能汇集在窄波束内，当天线对准目标时，回波信号最强。

多普勒雷达原理

汽笛声变调的启示--多普勒雷达原理 1842年一天，奥地利数学家多普勒路过铁路交叉处，恰逢一列火车从他身旁驰过，他发现火车由远而近时汽笛声变响，音调变尖（注：应为“汽笛声的音频频率变高”）；而火车由近而远时汽笛声变弱，音调变低（应为“汽笛声的音频频率降低了”）。他对这种现象感到极大兴趣，并进行了研究。发现这是由于振源与观察者之间存在着相对运动，使观察者听到的声音频率不同于振源频率的缘故，称为频移现象。因为这是多普勒首先提出来的，所以称为多普勒效应。由于缺少实验设备，多普勒当时没有用实验进行验证。几年后有人请一队小号手在平板车上演奏，再请训练有素的音乐家用耳朵来辨别音调的变化，验证了该效应。为了理解这一现象，需要考察火车以恒定速度驶近时，汽笛发出的声波在传播过程中表现出的是声波波长缩短，好像波被“压缩”了。因此，在一定时间间隔内传播的波数就增加了，这就是观察者为什么会感受到声调变高的原因；相反，当火车驶向远方时，声波的波长变大，好像波被“拉伸”了。因此，汽笛声听起来就显得低沉。用科学语言来说，就是在一个物体发出一个信号时，当这个物体和接收者之间有相对运动时，虽然物体发出的信号频率固定不变，但接收者所接收到的信号频率相对于物体发出的信号频率出现了差异。多普勒效应也可以用波在介质中传播的衰减理论解释，波在介质中传播，会出现频散现象，随距离增加,高频向低频移动。多普勒效应不仅适用于声波,它也适用于所有类型的波，包括电磁波。多普勒效应被发现以后，直到1930年左右，才开始应用于电磁波领域中。常见的一种应用是医生检查就诊人用的“彩超”，就是利用了声波的多普勒效应。简单地说，“彩超”就是高清晰度的黑白Ｂ超再加上彩色多普勒。超声振荡器产生一种高频的等幅超声信号，向人体心血管器官发射，当超声波束遇到运动的脏器和血管时，便产生多普勒效应，反射信号为换能器所接受，根据反射波与发射波的频率差可以求出血流速度，根据反射波的频率是增大还是减小判定血流方向。 20世纪40年代中期，也就是多普勒发现这种现象之后大约100年，人们才将多普勒效应应用于雷达上。多普勒雷达就是利用多普勒效应进行定位，测速，测距等的雷达。当雷达发射一固定频率的脉冲波对空扫描时，如遇到活动目标，回波的频率与发射波的频率出现频率差（称为多普勒频率），根据多普勒频率的大小，可测出目标对雷达的径向相对运动速度；根据发射脉冲和接收的时间差，可以测出目标的距离。20世纪70年代以来，随着大规模集成电路和数字处理技术的发展，多普勒雷达广泛用于机载预警、导航、导弹制导、卫星跟踪、战场侦察、靶场测量、武器火控和气象探测等方面，成为重要的军事装备以及科学研究、业务应用装置。多普勒天气雷达，是以多普勒效应为基础，当大气中云雨等目标物相对于雷达发射信号波有运动时，通过测定接收到的回波信号与发射信号之间的频率差异就能够解译出所需的信息。它与过去常规天气雷达仅仅接收云雨目标物对雷达发射电磁波的反射回波进了一大步。这种多普勒天气雷达的工作波长一般为5～10厘米，除了能起到常规天气雷达通过回波测定云雨目标物空间位置、强弱分布、垂直结构等作用，它的重大改进在于利用多普勒效应可以测定降水粒子的运

多普勒天气雷达基础

多普勒天气雷达基础一、填空题 0.5，1.5 ， 2.4 ， 2、我国S波段雷达探测范围：当探测距离在230km、340km、460km时，雷达波束高度分别是 4.5 km 、9.2km 、15.3 km 。 3、雷达探测的局限性是波束展宽和Overshooting 。 4、超级单体风暴可能产生的灾害有：雷电、灾害性大风，强降水、冰雹、甚至龙二、选择题 1、雷达通常观测地面以上的大气，通常采用最低仰角是0.5°度，这样做的原因（A ） A.尽量减少地面的杂波 B.对近地层进行完美的扫描 C.随距离变远，波束中心逐渐变高，采样体积变大。 2、多普勒天气雷达的主要应用领域有（ABCDE）（多选） A.强对流天气的监测与预警 B. 监测天气尺度和次天气尺度降水系统 C.降水估计测量 D.风的测量（VAD 风廓线）——提供风场信息 E.数据同化，改善数值预报模式初值场 3、下面那些中小尺度天气系统可以产生雷暴大风天气？（ABCD）（多选） A.一般强风暴（超级单体或多单体风暴） B.飑线 C.与强锋面有关的带状对流中处于成熟阶段的单体中的下沉气流 D.雷暴低层的强烈入流 4、下面不属于气象回波的有（BCDG）（多选） A.絮状回波 B.超折射回波 C.鸟类回波 D.飞机回波 E.阵风锋 F.飑线G海浪回波H.0度层亮带三、判断对错 1、在雷达图的产品中，0等速度线呈“S”形则说明大气风场结构为暖平流，呈反“S”形则为冷平流。（对） 2、雷达波束随着距离的变远，采样体积变少。（错） 3、雷达不能观测头顶的大气状态，但能观测所有近地面的大气。（错） 4、雷达在扫描时一个波束以某仰角发射出来，转360°完成一个高度的扫描。（对） 5.雷达不能观测到“头顶“的大气静锥区，环状无回波区。（对）

安捷伦雷达测试解决方案

?雷达信号的模拟大功率信号，低相噪信号宽带信号，相参信号 ?雷达信号的分析 ?矢量分析 ?脉冲参数分析 ?脉冲相噪测试 ?脉冲器件寄生相噪测试 ?数字相控阵系统测试 ?模块级（T/R组件）测试 ? Agilent Technologies, Inc. 2009 2

对目标方位的确定多卜勒频移效应 f d= 2 * v r/ λc 对目标速度的确定相控阵雷达 ?功率合成,实现大的功率孔径乘积 ?系统效率高，可获得很高的发射信号功率 ?简化复杂的馈线系统设计，改善了发射天线的体积和重量 ?通过电扫描完成波束扫描，波束扫描速度快 ?波束的成形控制 ?系统的多功能，实现频谱共享阵面和综合化电子系统 ?提高电子对抗能力 ?稳定性提高，T/R组件5%损坏时，系统仍能工作。

全数字式相控阵雷达 ?数字T/R模块：包含微波电路，数字电路，时钟电路和光电路的复杂系统?数字波束合成 ?大容量高速数据传输技术 ?高性能信号处理机 ?雷达信号的模拟 ?雷达信号的分析 ?模块级（T/R组件）测试 ? Agilent Technologies, Inc. 2009 6

替换信号类型测试应用技术要求正弦波信号替代系统本振，ADC等电路性能测试功率，频率精度，相位噪声调制信号测试接收机或关键部件性能功率，频率精度，调制带宽，调制能力，调制精度失真信号测试接收机或关键处理器性能信号带宽，失真处理能力，信号幅度精度基带信号测试模拟或数字基带电路性能模拟IQ，数字IQ 信号输出能力。数字接口形式，速率备注具有一定相关性的两路信号同时发射。两路信号的双路信号具有定相关性的两路信号同时发射。两路信号的 PRI和载波频率可以相同也可不同。用户反侦察积抗干扰信号脉冲压缩信号具备很大的时宽带宽积。包含线性调频，非线性调频信号，二相编码信号，多相编码信号和频率编码信号。用于预警雷达和高分辨力雷达

1多普勒天气雷达原理与应用

最大不模糊距离：最大不模糊距离是指一个发射脉冲在下一个发射脉冲发出前能向前走并返回雷达的最长距离，Rmax=0.5c/PRF, c 为光速，PRF 为脉冲重复频率。距离折叠是指雷达对雷达回波位置的一种辨认错误。当距离折叠发生时，雷达所显示的回波位置的方位角是正确的，但距离是错误的（但是可预计它的正确位置）。当目标位于最大不模糊距离（Rmax ）以外时，会发生距离折叠。换句话说，当目标物位于Rmax 之外时，雷达却把目标物显示在Rmax 以内的某个位置，我们称之为‘距离折叠’。五、理解雷达探测原理。反射率因子Z 值的大小，反映了气象目标内部降水粒子的尺度和数密度，反射率越大，说明单位体积中，降水粒子的尺度大或数量多，亦即反映了气象目标强度大。反射率因子（回波强度）： ?=dD D D N Z 6)( 0lg 10Z Z dBZ ?= 360/1m mm Z = 即反射率因子为单位体积内中降水粒子直径6次方的总和。意义：一般Z 值与雨强I 有以下关系：层状云降水 Z=200I1.6 地形雨 Z=31I1.71 雷阵雨 Z=486I1.37 新一代天气雷达取值 Z=300I1.4 六、了解雷达资料准确的局限性、资料误差和资料的代表性由于雷达在探测降水粒子时，以大气符合标准大气情况为假定，与实际大气存在一定的差别，使雷达资料的准确度具有一定的局限性，且由于雷达本身性能差异及探测方法的固有局限，对探测目标存在距离折叠及速度模糊现象，对距离模糊和速度模糊的处理等，均增大了雷达资料的误差。虽然如此，由于径向速度是从多个脉冲对得到的径向速度的平均值，为平均径向速度，雷达反射率因子通过对沿径向上的四个取样体积平均得到的，其径向分辨率相当于四个取样体积的长度，这也使雷达探测的资料具有一定的代表性。第二章天气雷达图像识别一、掌握多普勒效应多普勒效应为，当接收者或接受器与能量源处于相对运动状态时，能量到达接受者或接收器时频率的变化。多普勒频率，是由于降水粒子等目标的径向运动引起的雷达回波信号的频率变化，也称为多普勒频移，其与目标的径向运动速度成正比，与多普勒天气雷达波长成反比。二、了解多普勒天气雷达测量反射率因子、平均径向速度和速度谱宽的主要技术方法多普勒雷达利用降水粒子的后向散射与多普勒效应来达到对其探测的目的。通过发射信号与接收信号的延迟来测量距离，通过降水粒子的多普勒频移来测量其速度。反射率因子：雷达的反射率因子是降水粒子后向散射被雷达天线接收到的回波，为单位体积内中降水粒子直径6次方的总和，反射率因子Z 值的大小，反映了气象目标内部降水粒子的尺度和数密度，反射率越大，说明单位体积中，降水粒子的尺度大或数量多。

新一代多普勒天气雷达产品

新一代多普勒天气雷达产品及其在短时天气预报中的应用引明中心气象台二零零二.二

目录第一讲：新一代多普勒雷达基本构成及雷达产品生成数据流简介 (4) 1．1 基本构成 (4) 1．2 数据采集子系统（RDA） (5) 1．3 产品生成子系统（RPG） (7) 1．4 主用户处理子系统（PUP） (8) 第二讲：雷达基本产品的生成、调阅和应用 (9) 2．1 基本反射率因子（R） (10) 2．2 平均径向速度（V） (12) 2．3 速度谱宽（W） (14) 第三讲：由基本反射率因子导出产品的生成、调阅和应用 (16) 3．1 组合反射率因子（CR） (18) 3．2 组合反射率因子廓线（CRC） (20) 3．3 反射率因子剖面（RCS） (22) 3．4 分层组合反射率因子平均值（LRA） (24) 3．5 分层组合反射率因子最大值（LRM） (26) 3．6 弱回波区（WER） (28) 3．7 风暴跟踪信息（STI） (30) 3．8 风暴结构（SS） (34) 3．9 冰雹指数（HI） (36) 3．10 回波顶高（ET） (40) 3．11 回波顶高廓线（ETC） (42) 3．12 垂直积分液态含水量（VIL） (44) 3．13 强天气概率（SWP） (46) 3．14 一小时降水量（OHP） (48) 3．15 三小时降水量（THP） (50) 3．16 风暴总降水量（STP） (52) 3．17 用户可选降水量（USP） (54) 3．18补充降水资料（SPD） (56) 3．19一小时数字降水阵列（DPA）……………………………………………………(58). 第四讲：由基本速度资料导出产品的生成、调阅和应用 (59) 4．1 风暴相对平均径向速度图（SRM） (60) 4．2 风暴相对平均径向速度区（SRR） (62) 4．3 平均径向速度场剖面（VCS） (64) 4．4 速度方位显示（V AD） (66) 4．5 速度方位显示风廓线（VWP） (68) 4．6 中尺度气旋（M） (70) 4．7 龙卷涡旋标志（TVS） (74) 4．8 组合切变（CS） (78)

测量雷达技术状态通用测试技术研究

测量雷达技术状态通用测试技术研究雷达装备在转场或者运行中保持测量雷达的精度，在运行雷达装备前和过程中，需要对雷达技术状态进行测试。文章分析了测量雷达扫描技术要求的通用测试独特优势，从中筛选多种测试其先进技术的各类测试仪器，其中包括：示波器测量、频谱仪测量和矢量网络分析仪测量等。最后对装备技术状态测试系统开发和装备远程测试系统开发技术进行了分析。标签：技术状态；性能测试；测试技术技术状态管理是指应用技术和行政管理手段对产品技术状态进行标识、控制、审核和纪实的活动，为的是保证提供产品的物理特性和功能特性以及设计产生保持同样标准。主要包括：技术状态的标示、控制、统计及审核。无论何种条件和环境，这种技术状态在通常情况下，是能够提供科技硬件指标要求的技术状态、对于软件方面配置，以及系统自身运行状态进行描述。跟踪测量雷达技术应用广泛，在靶场测量，武器校准，飞行物定位和其他民事经济、军事应用方面，其中具有代表性的有：连续波和单脉冲以及相控阵跟踪测量雷达。当下国际通用的雷达系统主要有以下几个组成部分：雷达波发射系统、雷达波接收系统、天控系统、天馈系统、信号及数据处理系统等构成。为确保测量精度，在设备开始工作前，需对其进行检查。 1 雷达技术测试应用中的特点由于雷达应用功能不同，所以，在技术测试技术指标和测试频点也略有不同，其中比较突出差异点体现在脉冲和连续波测量雷达，技术测试状态差别较大。特别值得一提的是，正常通用的技术测试中，包括整机动态和分系统的技术指标测试。雷达整机动态主要测试有：诸元标定、光电轴匹配测试和校准等。分系统静态测试主要：接收分系统、发射分系统及天馈分系统等。其中发射系统测试主要有：三阶交调，频谱参数、发射脉冲波形、发动机功率、发射机工作频率、增益平坦度等等。当前，雷达分系统测试主要包括：三阶交调、接收机灵敏度、噪音系数、增益平坦度、恢复时间、镜象抑制、天线增益等。 2 测试技术和仪器的选择 2.1 示波器测量示波器，通常是指一种波纹曲线，在应用中可以观察不同种信号源的强弱随时间变化的痕迹，同时，还可以用它测试不同幅度的电量数据，如电流、电压、

多普勒天气雷达原理与业务应用测验1(答案)..

多普勒天气雷达原理与业务应用测验一（一至四章）一、填空题 1、天气雷达是探测降水系统的主要手段，是对强对流天气（冰雹、大风、龙卷和暴洪）进行监测和预警的主要工具之一。 2、RDA由四个部分构成：发射机、天线、接收机和信号处理器。 3、PUP可以通过以下三种方式获取产品：（1）常规产品列表；（2）一次性请求；（3）产品-预警配对。 4、S波段和C波段的雷达波在传播过程中主要受到降水的衰减，衰减是由降水离子对于雷达雷达波的散射和吸收造成的。 5、.新一代多普勒雷达估测累计降水分布时，雷达采样时间间隔一般不应超过10分钟，除受本身精度限制外，还受降水类型（Z-R关系）、雷达探测高度、地面降水差异和风等多种因素影响。 6、多普勒雷达能测量的一个脉冲到下一个脉冲的最大相移上限是180度，其对应的径向速度值称为最大不模糊速度。 7、径向速度图中，零等速线呈“S”型表示，实际风随高度顺时针旋转，由RDA处得南风转为现实区边缘对应的西风。反之，零等速线呈反“S”型表示，实际风随高度。逆时针旋转，由RDA处得南风转为现实区边缘对应的东风。 8、WSR-88D和我国新一代天气雷达的脉冲重复频率在300-1300范

围内。 9、多普勒天气雷达的最大不模糊距离与雷达的脉冲重复频率成反比，相应的最大不模糊速度与脉冲重复频率成正比。 10、对于SA和SB型雷达，基数据中反射率因子的分辨率为1K M×1°，而径向速度和谱宽的分辨率为0.25K M×1°。 11、积状云降水一般有比较密实的结构，反射率因子空间梯度较大，其强度中心的反射率因子通常在35dbz以上，而层状云降水回波比较均匀，反射率因子空间梯度较小，反射率因子一般大于15dbz而小于30dbz。 12、雷达波束和实际风向的夹角越大，则径向速度值越小；实际风速越小，径向速度也越小。 13、如果一个模糊的径向速度值是 45 节，它的邻近值是-55 节，最大不模糊径向速度是 60节，那么这个径向速度的最可能值是节（-75）14、我国的新一代天气雷达主要采用（VCP11、VCP21、VCP31）三种体扫模式。 15、雷达产品生成子系统有主要功能有：（产品生成）；（产品分发）；雷达控制台；（第三级数据存档）。 16、主用户处理器PUP是的主要功能有：（产品请求）；（产品数据存档）；产品显示；（产品编辑注释）；状态监视。 17、在瑞利散射条件满足的情况下，降水粒子集合的反射率因子只与降水粒子本身的（尺寸）和（数密度）有关。 18、（距离折叠）是雷达对产生雷达回波的目标物位置的一种辨认错误。

舟山多普勒天气雷达原理与业务应用试题

多普勒天气雷达原理与业务应用试题 1、新一代天气雷达主要有哪三个部分组成？答：雷达数据采集（RDA ）、雷达产品生成（RPG ）和主用户处理器（PUP ）。 2、雷达数据采集（Radar Data Acquisition ）简称RDA ，有哪几部分构成？答：发射机、天线、接收机和信号处理器。 3、主用户处理器（Principal User Processor ）简称PUP ，主要功能是什么？答：获取、存储和显示产品。 4、新一代天气雷达第一级数据是由接收机输出的模拟数据，第二级数据是由信号处理器产生的最高时空精度的高分辨率数据，称为基数据；第三级数据是由RPG 生成的数据，称为产品数据。 5、新一代天气雷达有哪4种常用体扫模式？强对流天气过程中最好使用何种扫描模式？新一代天气雷达有VCP11、VCP21、VCP31、VCP32四种常用体扫模式。强对流天气过程中最好使用VCP11体扫模式。 6、雷达气象方程为i i kdr t r r r h G P P 单位体积∑?=-σψπθφλ0 2.02 22210.)2(ln 1024，其中G 表示天线增益，λ表示雷达波长， σ表示粒子的后向散射截面。 7、在瑞利散射条件下，单位体积单位体积 ∑∑= 62 4 5||i i D k λπσ，定义反射率因子单位体积 ∑= 6 i D Z ，则雷达气象方程可表示为C P r Z r 2= ，其中2 2 23||)2(ln 1024K h G P C t λθφπ=。在不满足瑞利散射条件下，雷达气象方程要表示为同一形式C P r Z r e 2=，则e Z 称为等效反射率因子。 8、反射率因子和回波功率的表示形式分别定义为 0 lg 10Z Z dBZ ?=（10=Z 3 6/m mm ）和 min lg 10P P dB r ?=，将雷达气象方程 C P r Z r 2= 变换为 min min lg 10lg 10lg 20lg 10P C P P r Z r -+=，即A r dB dBZ -+=lg 20，其中r lg 20为距

浅谈探地雷达检测技术

浅谈探地雷达检测技术 [摘要]在实际工作中，探地雷达作为新型的无损检测设备，具有携带方便、非破坏性、检测快速、精度高等特点，受到广大技术人员越来越多的关注，并且已经在路面厚度检测和隧道衬砌厚度检测中得到推广和应用。本文详细介绍了探地雷达检测路面结构层厚度和检测隧道二衬厚度的工作原理，并说明了在检测过程中应该注意的事项，最后进一步指出了使用探地雷达检测技术的优缺点。【关键词】探地雷达；检测技术；路面；隧道一、引言探地雷达方法是通过发射天线向地下发射高频电磁波，通过接收天线接收反射回地面的电磁波，电磁波在地下介质中传播时遇到存在电性差异的分界面时发生反射，根据接收到的电磁波的波形、振幅强度和时间的变化等特征推断地下介质的空间位置、结构、形态和埋藏深度。探地雷达是一种广谱电磁技术，用于确定地下介质的分布情况。近年来，由于探地雷达具有高采样率、无损检测等优点，它逐渐取代了原有的钻孔取芯法而在各种工程中得到了极为广泛的应用。在进行检测的过程中，这种方法只要配合少量的钻孔就能够了解公路的结构及地层的各种变化情况，非常有效地克服了现行钻孔法的不足。并且可以准确地提供关于基层和面层厚度变化的一些真实情况，为实际施工提供了极具参考价值的可靠参数。二、探地雷达检测厚度的工作原理 1、探地雷达检测路面结构层厚度的工作原理在道路的质量控制工作中，最重要的一部分就是进行路面结构层厚度的检测。传统上所使用的钻心取样法已经远远不能满足精确检测的要求，因此通过对探地雷达测厚的工作原理进行理论分析，可以看出探地雷达技术在公路工程质量检测中所具有独特的优势。利用探地雷达检测公路面层厚度是一种反射波探测法。在特定的介质中，电磁波的传播速度v是保持不变的，因此根据探地雷达所记录的地面反射波与地下反射波的时间差△t，即可依据公式h=v△t/2，计算出界面的厚度值h的大小，对于路面结构层厚度的检测而言，h即为面层的厚度，v表示电磁波在地下介质(面层)中传播时的速度。雷达所使用的电磁波都是高频的，而公路面层所用的材料都属于低损耗介质，因此速度v的大小可由以下公式算出。v=c/该式中，c表示电磁波在大气中传播的速度，约为300 000km／s，的大小取决于构成面层的所有物质的介电常数，它表示的是面层的相对有效介电常数。反射信号的振幅与反射系统成正比，在以位移电流为主的低损耗介质中，反射系数的强度也可以由特定的公式计算出来。上、下介质的电性差决定了反射信号的强度，电性差越大，反射信号就会越强。对于沥青混凝土面层来说，基层与面层之间存在着非常明显的电性差，因此可以预期面层的底部会有强反射的出现。 2、探地雷达检测隧道二衬厚度的工作原理用探地雷达来进行隧道二衬厚度的检测时，所采用的方式是反射测量，它的工作原理是天线发射器将高频电磁波以宽频带短脉冲的形式，发射到介质内部，然后经过存在电性差异的介质层，雷达天线接收器接收一部分被反射折向地面的电磁能量，而另一部分能量被折射进入到下一层介质后继续传播。通过测得的反射波旅行时间及电磁波在介质中的传播速度，就可以计算出反射面距离表面的距

公路报告检测过程中雷达的应用.doc

１.３检测依据地质雷达探测技术具有无损检测的特点，而且经常被用于高速公路探测，因为地质雷达探测深度小的特点,高分辨率,因此，即使测试中没有电的区别在道路和道路，也可以检测到。电的区别越小，反射系数越小,使反射信号越少，反之亦然。当前道路结构层分为三部分：表面，基础和地基。水泥混凝土材料或改性沥青材料建筑通常用于路面、稳定碎石、石灰稳定材料,水泥稳定材料分类的水泥混凝土和粉煤灰石灰材料通常用于路面基层。使用水泥混凝土路面材料建筑,介电常数在3~5之间,用沥青材料建筑,介电常数在5～10，高速公路基层介电常数在8以下。由于各种结构层不同的介电常数,为地质雷达探测技术的应用提供了有效的检测基础[2]。２发展现状 2.1探地雷达技术的发展由于电磁波的地下介质衰减强，同时与空气相比，地下介质更加地复杂和多样，因此,在早期,探地雷达主要被用在冰层和岩盐矿等介质中,随着时间的推移，在２0世纪７０年代以后，不断地涌现诸多的新材料和新技术，探地雷达技术也得到了快速的发展，水平也有大幅度地提高。现如今，探地雷达技术被运用在道路下空洞以及裂缝探测、埋设物探测等等多个领域,取得了比较好的成效。２．2国内外主要探地雷达经过这么多年的研究，探地雷达(GPＲ)已成为一项成熟的

技术，国内外许多制造商研发出不同的探地雷达(GPR)系统。加拿大和美国的技术是最成熟的，国外探地雷达(ＧPR)设备和服务公司主要有五家,第一家是地球物理探测设备，从15MHz~２GH ｚ探地雷达（ＧPR)系统,并用于处理数据分析软件包,更全面，第二个公司是美国的Penetradaｒ公司,该公司提供了探地雷达(GP Ｒ）系统和相应的数据分析,第三家公司是美国脉冲雷达、探地雷达(GPR)设备和道路检测服务，还有加拿大的探地雷达，该公司的系统主要用于高速公路和桥面板检测。在我国，主要研究对象为电磁散射特性模拟和数据处理方法,对硬件系统并不完美,但在吸收国外的经验,研发出了雷达原型,例如,中国科学院SI2R类型的探地雷达(GＰＲ),东南大学ＧPＲ－Ⅰ型迪泰探地雷达(ＧP Ｒ)和大连理工大学的探地雷达等。中国电波传播研究所和国际阿德尔地雷检测技术有限公司,是一家业务化探的主要单位，开发了一系列的软件和硬件产品。最早的研究单位开展地下目标探测技术是中国电波研究所有限公司开发的系列探地雷达(GPＲ)系统，并介绍了高等级公路探测器的风格。 3雷达在公路工程检测中的应用 3.1检测厚度《公路质量检验评定标准》规定，高速公路沥青层厚度和总水平偏差5%的h(mｍ),极端值是10％h(mm）；上层代表值是10%(mm)，极端值是２０%（ｍｍ）的值代表水泥－5%(mm）,极端值是１0％(mm）。传统方法是钻井方法,该方法会破坏路面,从而限制检测的次数,也不能保证测试的客观性。探地雷达(GP Ｒ）是不同的，主要根据电磁脉冲的传播在路面和路基接口速度以及旅行时间确定,因为是一种无损检测技术,可以非常好的解决

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