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天气雷达天线座水平的测试和调整方法“天气雷达天线座水平的测试和调整方法”是指在安装铺设天气雷达天线时，要求将天线座的水平要求达到一定的标准，以保证雷达系统的正常工作及其对大气层的监测能力。
为了达到这一目的，必须要对天气雷达天线座水平进行测试和调整。
具体的测试和调整方法有以下几种：1、用水平仪测量法：将水平仪的水平头对准天气雷达天线座的中心位置，同时将P.C.D（Point of Center of Disc）射到天线座的反射面上，使水平仪的水平头探测到天线座的反射面。
然后，用水平仪的水平头探测天线座的水平位置，以确定其是否符合标准要求。
2、用三角板测量法：首先，将天气雷达天线座固定在一个垂直的支架上，并使用螺丝钉将其固定住。
然后，用三角板将天线座的中心位置射到一个水准面上，以确定其是否符合标准要求。
3、用双象限测量法：将天气雷达天线座的中心位置射到一个水准面上，并在水准面上绘制出双象限图形，使天线座的中心点正好位于此双象限图形的中心点。
然后，通过双象限测量法，确定天线座的水平位置是否符合标准要求。
4、用卡尺测量法：将天气雷达天线座的中心位置射到一个水准面上，并在水准面上绘制出卡尺测量图形，使天线座的中心点正好位于此卡尺测量图形的中心点。
然后，通过卡尺测量法，确定天线座的水平位置是否符合标准要求。
5、用交叉测量法：将一个水平尺放在天气雷达天线座的中心位置上，并用其上的双象限图形射到另一个水平尺上，使得两个水平尺的双象限图形重合。
然后，通过交叉测量法，确定天线座的水平位置是否符合标准要求。
6、用直尺测量法：将天气雷达天线座的中心位置射到一个水准面上，并在水准面上绘制出直尺测量图形，使天线座的中心点正好位于此直尺测量图形的中心点。
然后，用一把直尺测量出天线座的水平位置，确定其是否符合标准要求。
7、用投影仪测量法：将天气雷达天线座的中心位置射到一个水准面上，并用投影仪把一个双象限图形投射到天线座上，使天线座的中心点正好位于此双象限图形的中心点。
XDR天气雷达控制系统调试与天线标定方法作者：陆卫冬魏旭辉来源：《农业开发与装备》 2015年第9期陆卫冬1，魏旭辉2（1.新疆维吾尔自治区人工影响天气办公室，新疆乌鲁木齐 830002；2.新疆维吾尔自治区人工影响天气办公室，新疆乌鲁木齐 830002）摘要：全疆共有十余部XDR-X波段数字化雷达，目前是新疆人影观测与作业指挥重要装备，在人影防雹、增水作业中发挥着极为重要作用。
阐述了XDR-X波段天气雷达天线控制系统与整机调试方法。
关键词：XDR天气雷达；控制系统原理；调试；标定引言XDR天气雷达工作原理是利用物体对电磁波的散射作用来对云、雨、雹等进行观测的。
当雷达天线发射出去的电磁波在空间传播时，若遇到云、雨、雪、雹等目标物，就有一部分电磁波会被散射回来，并被雷达天线接收。
根据散射回来的电磁波确定出这些目标物的位置和判断云中的含水量或降水强度，帮助我们了解云和降水的性质和结构。
为了实现天气人影雷达正常工作，必须对雷达控制系统进行调试和有效标定，从而达到精确观测指挥作业的效果。
1 XDR天线控制系统的调试计算机给出的天线角度预置值和天线当前角码进行比较，产生误差电压值，此误差电压经D/A变换后产生方位/仰角误差控制信号，由伺服放大器进行功率放大后，驱动方位/俯仰电机转动，经齿轮传动机构带动天线作方位/俯仰运动，从而使方位、俯仰角度发生变化。
通过同步机将此变化角度信号由SDC变成二进制方位/俯仰角码信号，再送往单片机和预置角度比较，又产生误差信号对天线角度进行调整。
如此形成一个不断调整的闭环控制线路得到精确定位的角度值。
XDR天线控制系统为一闭环控制系统，如图1所示。
从原理框图上容易发现其控制环有两条各自独立的方位控制环路和俯仰控制环路，此两个闭环系统分别保证方位和俯仰的控制精度。
环路控制过程如下：由计算机送来的控制角度（方位/仰角）通过并行接口进入天线控制板与天线当前方位/仰角角码进行比较运算，产生误差控制量，经D/A变换后输出，送到天线控制放大器进行脉冲调宽式放大（放大器电源由方位电枢/激磁变压器和俯仰电枢变压器供给）。
新一代天气雷达的故障诊断与维修维护措施摘要：新一代的气象雷达可以处理各类中小尺度的风暴、冰雹、暴雨、强对流等灾害天气的实时监控，并产生多种气象资料，并在网上进行数据传送，具备很强的探测、信号处理、图像显示和传送功能。
在现代科技快速发展的今天，电子设备、微电子技术、大规模集成电路等领域的大量使用，使得雷达设备的更新和需求不断提高。
所以，在未来的发展过程中，只有做好雷达系统的故障判断以及处理工作，才能保证其安全、高效地工作。
关键词：新一代，天气雷达，故障诊断，维修维护引言新一代天气雷达是综合气象观测系统的的一个主要内容。
近几年，随着科学技术的飞速发展，各地都在加速推进气象服务的信息化，新一代天气雷达由于具有高分辨率、高时效性等特点，在全国各地都有了较好的应用。
新一代天气雷达能极大地提高对各种气象因素和各种天气现象的观测准确度，对短时强降雨、大风、雷电等短期临近天气预报以及台风、暴雨等其他灾害性天气的监测预测等气象业务的开展，将会给我们提供更加全面、准确的数据基础，在大气探测、气象预报中占有十分关键的地位。
然而，新一代气象雷达在实际应用中经常会遇到各种问题，严重地制约着气象监测工作的顺利进行。
在这一背景下，文章讨论了新一代气象雷达的常见故障和故障诊断，以期提高当地的气象检测服务质量。
1.新一代天气雷达的相关概述CD型雷达是参考美国CINRAD/CD雷达的技术和思想，利用现代雷达、微电子和电脑技术，研制出一种 S频段全相参多普勒雷达，目前已向国家气象部门供应16台，约为全部雷达总数14.5%。
当前使用的气象雷达均为商业作业，是新一代天气雷达网络监控的一个关键环节。
新一代天气雷达能够提供基本的辐射系数、径向速度、谱宽等信息，同时还可以输出影像制品，并且能够提供更高的空间信息，如铁路、公路、河流等，为气象服务提供了大量的数据资料，同时也提高了我国对流天气的监测能力水平。
在新一代天气雷达系统的建设中，新一代天气雷达的维修与检修已成了当前亟待解决的热点问题，因此应加强对新一代天气雷达的维修与故障分析与排除工作，并对其工作状态进行深入的研究与分析，改进新一代天气雷达的失效原因和解决方法，确保天气雷达安全稳定运行[1]。
天线方向角及下倾角测试天线方向角测试方法：使用仪器：指南针型号：DQY-1型指南针的工作环境要求：1．在使用指南针时应距离金属物体、金属管道、导线等2米以上，以免指南针自身磁场受其他磁场干扰，无法获取准确数据。
2．应在晴好天气使用，避免空气中过多的带电粒子对指南针造成影响。
3．使用时应在远离强磁场，如变压器、旋转电机、高压走廊等。
4．应避免在太阳黑子活跃期内使用，由于该期间地球磁场会发生偏转及磁暴现象，指南针获取数据与平时要存在较大差距。
5．在测试者使用指南针时，不要在其半径1米内使用手机通话，以免影响测试数据。
第一种测试方法1.测量者在待测天线正后方一定距离（根据实际情况，尽量远离天线），选择一适当位置。
安装好三脚架并把指南针放置于三脚架托盘上，打开指南针盖并将指南针盖垂直立起与天线面板水平，调节三脚架将指南针调至水平（或测量者手持）；2.视线从指南针刻度盘边上的准针通过反光镜中间的观察孔，与前边的校准针再与要测量的天线的支撑杆成直线；3.此时指南针黑针所指的刻度就是该天线的方位角；4.换另一名测试者重复上述步骤；或用另外一块表进行测量。
取得数据的平均值即第二种测试方法1．测量者在待测天线正前方一定距离（根据实际情况，尽量远离天线），选择一适当位置。
安装好三脚架并把指南针放置于三脚架托盘上，打开指南针盖并将指南针盖垂直立起与天线面板水平，调节三脚架将指南针调至水平（或测量者手持）；2．从指南针刻度盘边上的准针通过反光镜中间的观察孔，与前边的校准针再与要测量的天线的支撑杆成直线；3．此时指南针白针所指的刻度就是该天线的方位角；4．换另一名测试者重复上述步骤；或用另外一块表进行测量。
取得数据的平均值即第三种测试方法1．测量者在待测天线板面垂直方向一定距离（根据实际情况，尽量远离天线），选择一适当位置。
安装好三脚架并把指南针放置于三脚架托盘上，打开指南针盖并将指南针盖垂直立起与天线面板侧面水平，调节三脚架将指南针调至水平（或测量者手持）；2．指南针刻度盘边上的准针通过反光镜中间的观察孔，与前边的校准针再与要测量的天线的支撑杆成直线；3．此时指南针黑针所指的刻度加或减90度（在面向天线正面逆时针一侧加90度，顺时针减90度）就是该天线的方位角；4．换另一名测试者重复上述步骤；或用另外一块表进行测量。
新一代天气雷达观测规定中国气象局二○○五年五月第一章总则第一条为加强对新一代天气雷达观测业务的管理，根据《气象法》及《全国气象事业发展规划》（2001-2015）、《全国新一代天气雷达发展规划》（1994-2010），并考虑到新一代天气雷达功能及特点，制定本规定。
第二条新一代天气雷达是指中国气象局布网的CINRAD雷达系列的多普勒天气雷达，S波段多普勒天气雷达有CINRAD/SA、CINRAD/SB、CINRAD/SC等；C波段多普勒天气雷达有CINRAD/CB、CINRAD/CC、CINRAD/CD和CINRAD/CCJ 等。
第三条新一代天气雷达观测是气象业务观测的重要组成部分，新一代天气雷达观测业务包括雷达开机、数据采集、处理、存储、传输、整编、归档，编制各种雷达观测报表，观测环境的保护，雷达参数测量和标校，雷达系统的维护和检修等内容,本规定是新一代天气雷达观测业务的基本准则，适用于新一代天气雷达气象业务观测。
第四条新一代天气雷达观测的主要目的是监测和预警灾害性天气。
探测重点是热带气旋、暴雨、冰雹、雷雨大风、龙卷、雪暴、沙尘暴以及其它天气系统中的中小尺度结构等。
第五条从事新一代天气雷达业务工作的人员应具备相关专业大专及以上学历或中级及以上技术职称。
第六条从事新一代天气雷达业务工作人员的主要职责包括：（一）严守工作岗位，严格按照本规定开展观测工作，认真分析雷达回波及其演变，做好重要天气的监测和预警，确保重大灾害性天气观测无遗漏和资料的可靠性、完整性及真实性；(二) 认真填写、妥善保管各种观测记录、统计表簿和各类技术档案；(三) 严格执行值班制度、交接班制度、雷达标校制度和其他有关规章制度，检查各种安全设施；（四）负责系统运行管理、工作模式选择、雷达系统适配参数设置、系统软件维护；（五）负责雷达系统和网络设备的维护、保养与检修，监视雷达工作状态，发现异常及时处理、报告。
第二章观测环境第七条雷达站址环境应当符合下列要求：(一)雷达站址周围无高大建筑物、高大树木、山脉等遮挡。
天气雷达天线座水平度4方位检测法张维全;张岳;李洋;赵姝慧;袁健;张晋广;万绪江【摘要】Approaching from rigorously intensive and precise mathematical derivation,a theoretical mathematical model was established,namely,the precise value of horizontality of antenna pedestals ought to be obtained by means of the adoption of mathematical method with only 4-azimuth measuring readings of horizontality of antenna pedestals.Accurately,the model will provide the values of horizontality of antenna pedestals,the slant angle of the antenna azimuth-scanning axis,and the revised value of elevation angle,which could be used to adjust the reading of elevation pared with the prevailing measuring process and method of readings for horizontality of an-tenna pedestals,the 4-azimuth measuring readings of horizontality of antenna pedestals cost much less manual time,while most workload which the inspector used to have done in the indoor lab or on the antenna platform of the antenna dome was accomplished automatically by computer,and such workload increases markedly.%经过严格的数学推演，推导出仅需4个方位的天线座水平度检测数据即可通过数学处理获取准确的天线座水平度的数学理论模型。
运用建立的数学模型处理4个方位的检测数据，可以计算天线座水平度倾斜角、天线方位旋转轴倾斜方位及可供仰角读数校准的仰角读数“真值”。
与目前普遍采用的天线座水平度检测过程及数据处理方法相比，4方位检测法显著减少检测人员在天线罩内天线平台上的工作量及室内人工手动处理的工作量，而需要计算机软件自动完成的工作量明显增加。
【期刊名称】《气象与环境学报》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】4页(P109-112)【关键词】数学推演;天线座;水平度;4方位检测法【作者】张维全;张岳;李洋;赵姝慧;袁健;张晋广;万绪江【作者单位】辽宁省人工影响天气办公室，辽宁沈阳 110166;沈阳中心气象台，辽宁沈阳 110166; 南京信息工程大学大气物理学院，江苏南京210044;辽宁省人工影响天气办公室，辽宁沈阳 110166;辽宁省人工影响天气办公室，辽宁沈阳110166;辽宁省人工影响天气办公室，辽宁沈阳 110166;辽宁省人工影响天气办公室，辽宁沈阳 110166;辽宁省人工影响天气办公室，辽宁沈阳 110166【正文语种】中文【中图分类】TN959天气雷达天线座的水平度直接影响天气雷达对气象目标探测定位的准确程度。
中国气象局下发的新一代天气雷达观测规范把天气雷达天线座水平度的检测明确列为“月维护”的项目之一，以保证天线座的水平误差保持在60″的允许范围内。
显然，天线座水平度的检测方法与数学处理过程满足“科学合理、简便实用、结果精确”的要求是十分必要的。
目前，中国天气雷达站对天线座水平度的检测主要使用气泡合像式水平仪（气泡水平仪分为“合像式”和“条式”两种，后者精度较差，国内雷达站已不常用；而“数字式电子水平仪”在国内各天气雷达站尚未普遍配备和使用）作为检测工具，采用“8方位读数”方法进行天线座水平度的实际检测［1］。
采用“筛选式直读检测法”时，为了保证检测结果的可信度，检测时要求具备3个必要条件：确保水平仪近期经过检定，以保证读数准确无误；在检测读数前，必须将雷达天线的机械轴方向准确调节到与方位旋转轴线垂直的位置，以保证测试平台基准面与天线水平转台基准面平行，使安装在测试平台基准面上的水平仪底板的仰角与天线转台同方向的仰角数值相等；天线罩内的环境温度与水平仪检定的环境温度基本相等。
这是由于气泡合像式水平仪的水平信息感应部分对温度的变化较敏感，因此读数受环境温度的影响较大，易引起读数的偏差。
基层天气雷达站进行天线座水平度检测时，同时具备上述3个必要条件的可能性较小，因此在基层天气雷达站对天线座水平度进行检测时，检测结果的随机性较大，准确度较低。
针对上述问题，张维全等［2－3］提出了天线座水平度检测的改进方法，改进后虽然在检测步骤和数学处理方法等方面均有较多合理的改进，对天线座水平度检测的准确度有所提高，但由于涉及的读数方位较多，数学处理方面需使用“拟合”的方法确定天线座水平度及其倾斜方位，数学理论模型不够严谨，检测处理过程比较繁琐，处理结果不理想，准确度还需进一步的提高。
因此有必要对天气雷达天线座水平度的检测方法进行进一步的改进，本文以严格的数学分析为基础，提出仅使用4方位检测读数即可精确计算天气雷达天线座水平度的新方法。
张维全等［4］运用矢量分析法进行严格的数学推导（具体推导过程见文献［4］），获取天线座水平度Δ0、仰角“理想读数真值”B（待求变量，指的是天线机械轴方向与方位旋转轴方向夹角的余角，除非仰角读数已正确标校完毕，否则B的实际数值与雷达终端显示的仰角读数不一定相等）、方位读数A和天线座倾斜方位读数A0等（方位读数A和倾斜方位读数A0允许包含待修正的“系统偏差”，对Δ0的计算结果无影响）4个变量与对应的仰角β的约束方程为：由式（1）可以推导出β｜A＝A0＋180°－β｜A＝A0＝（B＋Δ0）－（B－Δ0）＝2Δ0，即无论仰角读数β的数值是多少（需满足B＋Δ0＜90°），背离方位上（读数为A0＋180°）与倾斜方位上（读数为A0）的仰角检测数值之差，均恰好等于天线座水平度数值Δ0的2倍（而不是Δ0的1倍，图1）。
如能提前获取倾斜方位读数A0的具体数值，则天线座水平度Δ0的数值很容易检测出来，而实际上倾斜方位读数A0的数值无法提前获取，只能通过检测和计算获取。
保持B为固定不变的参数（检测过程中B虽未知，但可以保持固定不变），（A11，β11）、（A12，β12）、（A21，β21）和（A22，β22）是4对“方位读数A—对应仰角β”的检测读数（图1）。
其中A11与A12反相，A21与A22反相，且A11与A21差值接近90°（大于60°），β11代数数值最小（通过选择下标，可以满足上述要求）。
根据三角方程（1）可以得到关于B、A0和Δ0的三元“超定”三角方程组（2）：由于A11与A12反相，A21与A22反相，因此由三角方程组（2）可以推导出方程组（3）：三元“超定”三角方程组（3）的前两个方程的右端具有相等的因子sinΔ0cos B 这个特点，可对B和Δ0进行消元，得到关于倾斜方位读数A0的一元三角方程（4）：由一元三角方程（4）可以解出倾斜方位读数A0的计算公式（5）：将倾斜方位读数A0作为已知参量回代到三角方程组（3）中，经过简单的数学处理后可以得到关于B和Δ0的二元三角方程组（6）。
从二元三角方程组（6）可以推导出二元三角方程组（7），进而得到计算Δ0和B 解析式（8）和式（9）。
式（5）、式（8）和式（9）3个公式即为“4方位检测法”对天线座水平度检测数据进行数学计算的数学模型。
水平仪的使用方法、天线座水平度检测数据的具体获取步骤及预处理检测水平仪原始数据等方法在文献［2—3］中有详细介绍。
采用4方位检测法进行水平度检测时需注意以下几个方面：（1）使用水平仪对4个方位进行检测的过程中，切忌人为对天线的平衡状态进行附加干预（如检测人员用力撼动及跺脚踩踏等），以免影响检测数据的可靠性。
（2）检测过程中使用的两个方向（每个“反相方位对”仅涉及一个方向）的夹角应不小于60°，最好尽可能接近正交（但并不严格要求正交，检测方位位置对天线扫描圆周大概4等分即可），有助于计算结果更准确可靠。
（3）实际检测的方位数可以是4的整倍数，数学处理时先以合乎方位间隔要求的“4对数据”为单位将原始检测数据分成多组数据，然后分别计算各组数据对应的结果，最后取算数平均值，可以进一步消除检测过程中引入的随机误差。
（4）检测过程中天线机械轴俯仰指向仅需固定在保持机械轴方向与方位旋转轴方向接近正交的位置上（保证水平仪的检测读数不超过检测水平仪的量程）即可，无需刻意反复调整天线俯仰位置。
（5）计算公式相对比较复杂，需编制计算软件，使用计算机进行数据处理。
（1）天线座水平度检测的“4方位读数”方法需要的检测数据较少，仅需4对（8个）数据。
（2）原始检测数据经过数学公式加工处理，可以得到的表征“天线座水平度”的一对（两个）完备数据，不仅包括所谓的“天线座水平度”数值（倾斜角Δ0）本身，且还给出了倾斜方位读数A0的数值。
对调整天线座的水平度及对目标方位、仰角读数数据的修正均很有意义。
（3）在计算天线座水平度相关数据的同时，给出了数据检测过程中作为“参量”的某仰角读数对应的仰角读数的真值B，其数值可以作为对仰角读数进行校准的可靠依据。
因此在检测天线座水平度的同时，无须使用“太阳法”［5－7］即可对仰角读数进行严格校准。
（4）计算推导过程中保持严格的数学处理，未涉及任何近似处理的手段，在数学模型建立阶段没有误差因素的产生。
（5）以A0为已知参数，确定B和Δ0的计算公式在形式选择上并非“最简”，因式（8）和式（9）涉及4个方位上的检测数据。
从追求简单数学表达形式目的出发，其实只使用两个方位的检测数据也可得到B和Δ0的计算公式。
本文选择形式并非“最简”的计算公式，是为了尽可能通过“随机误差正负对消方式”消除检测数据中可能存在的随机误差的影响。
（6）由方程组（3）可知，从不同“反相方位对”检测得到的仰角数值正弦之和与“反相方位对”所在的方向位置无关。
