气象雷达系统
气象雷达原理及故障维护
气象雷达原理及故障维护
气象雷达是一种通过回波信号来探查大气中降水和云的分布情况的仪器。
它能够实时
地监测大范围的天气情况，为气象部门提供重要的气象数据，帮助他们进行天气预报。
气象雷达的工作原理是利用雷达波束发射器发射微波信号，当信号遇到大气中的降水
或云等物体时，部分信号会被散射回来，然后雷达接收器接收这些散射回来的信号。
通过
分析回波信号的强度、频率、时间延迟等参数，气象雷达可以确定目标物体的位置、形状、速度和强度等信息。
气象雷达的故障维护主要包括以下几个方面：
1. 雷达系统维护：定期检查和维护雷达系统的机械部分，包括雷达天线、发射器、
接收器和信号处理设备等。
保持天线的机械稳定性和指向精度，保证发射和接收设备的正
常工作，及时更换损坏的部件。
2. 天线校准：定期进行雷达天线的校准，保证雷达系统的准确度和可靠性。
校准包
括天线方向校准和天线增益校准等，可以通过测量标准回波信号来进行。
3. 信号质量监测：监测雷达系统的信号质量，包括信噪比、动态范围和灵敏度等。
通过定期检查和测试，及时发现信号质量下降或异常的问题，以便进行维修和调整。
4. 数据处理和显示设备维护：对于气象雷达系统的数据处理和显示设备，需要定期
进行检查和维护，保证其正常工作。
包括检查雷达数据的准确性和完整性，及时清除存储
设备中的过期数据等。
5. 防雷措施：由于气象雷达工作在室外，容易受到雷击的影响，因此需要进行防雷
措施的维护。
包括检查和维护雷达系统的接地设施和避雷器，确保其正常工作，降低雷击
的危险性。
第十八章_气象雷达
机载气象雷达
机载气象雷达可以探测航路上的雷雨、湍流、冰雹等恶劣天气区域，辅助飞行 员沿安全路径避绕各种危险区域。 特点：
体积小，重量轻，构成简单（普通雷达由六部分组成，机载雷达由四部分组成：收发 组、天线组、显示器、控制盒）
探测范围为航路前方及左右扇形区域（通常可达320n mile 即592km），显示气象 目标的平面分布图像及相对于飞机的方位。 降水率的彩色雷达色调： 红色－大雨区； 黄色－中雨区； 绿色－小雨区； 黑色－微雨或无雨区。 紫色（或品红、降红色）－与降雨区相伴的湍流区【有些雷达用白色表示湍流区】。 除可探测航路危险气象区域外，也可用于观察飞机前下方地形等障碍物，用作雷达导 航信标。
机载雷达的基本工作方式
准备（STBY）方式 开机后的过渡状态，准备状态约持续70s，此时显示器上显示“WAIT”等待字样。 自检（TEST）方式 是对雷达性能的快速全面检查。在地面或空中均可进行。性能正常时显示器显示出规 则的彩色自检图；有故障时显示故障组件通告信息。 气象（WX）方式 按下wx键，降水率不同的区域在屏幕上用不同色彩显现。注：机载气象雷达无法探测 不降雨的云区。 湍流（TURB）方式 按下此键，屏幕上显示出湍流区的紫色（或品红）图像，其它雨区的红、黄、绿色图 像不显示。 轮廓（CYC）方式 此时屏幕显示空中气象目标的平面分布图。红色降雨区按每秒一次（半秒消失）的间 隔闪烁提醒飞行员注意。此时黄色盒绿色图像仍与气象方式一样稳定显示。 地图（MAP）方式 显示器以不同颜色显示飞机前下方扇形区域中的地形。可帮助飞行员判明当前地理位 置和飞机实际航向。
目前所用雷达均为彩色显示，根据目标物的反射率，将不同强度 的回波分为若干色调。如我国的714系列天气雷达将反射率因数 从0到75dBZ分为从深蓝到深红15种颜色。
气象雷达探测系统在人工影响天气中的应用
气象雷达探测系统在人工影响天气中的应用摘要：气象雷达是一种重要的气象观测工具，其在人工影响天气中的应用逐渐受到重视。
本论文主要探讨了气象雷达探测系统在人工影响天气中的应用，包括云雾分析、降水增强等方面，分析了其在人工影响天气中的潜在作用和局限性。
通过深入研究，我们可以更好地理解气象雷达在人工影响天气中的作用，为未来的气象调控提供参考依据。
关键字：气象雷达，人工影响天气，云雾分析，降水增强引言：气象是人类生活的重要组成部分，天气现象对人类的生产、生活产生着深远的影响。
近年来，随着气候变化的不断加剧，人工影响天气的研究也越发受到关注。
气象雷达作为一种重要的气象观测工具，在人工影响天气中发挥着重要的作用。
一、气象雷达在云雾分析中的应用气象雷达作为一种重要的气象观测工具，在云雾分析中的应用逐渐引起了广泛的关注。
云雾是大气中的重要组成部分，对能量平衡、气候变化和天气现象具有重要影响。
因此，深入研究气象雷达在云雾分析中的应用，对于更好地理解云雾的形成、演变和影响具有重要意义。
1.气象雷达技术及原理气象雷达是一种利用电磁波的散射和反射原理，对大气中的气象目标进行探测和观测的仪器。
它能够测量云雾的高度、密度、尺寸等关键参数，从而为云雾分析提供丰富的数据支持。
2.云雾分类与监测气象雷达可以帮助实现对云雾的分类和监测。
通过测量不同类型云雾的散射信号特征，可以将云雾分为不同类别，如层状云、积状云、卷状云等。
同时，气象雷达能够提供云雾的垂直分布信息，揭示不同高度层的云雾状况，从而更全面地了解云雾的演变过程。
3.降水过程中的云雾分析降水是云雾的一种重要表现形式，气象雷达在降水过程中的云雾分析具有重要作用。
它能够实时监测降水带的形成和发展，判断降水类型（雨、雪、冰雹等）以及降水强度。
这些信息对于气象灾害预警和水资源管理至关重要。
4.云雾对能量平衡的影响云雾作为大气中的水汽聚集体，对太阳辐射的吸收和反射具有显著影响，影响着地球的能量平衡。
气象雷达工作原理
气象雷达工作原理气象雷达是一种用于探测大气中降水和其他天气现象的仪器。
它通过发射和接收无线电波来探测物体的散射信号，从而获得天气信息。
气象雷达的工作原理如下：一、发射信号气象雷达的首要任务是向大气中发射无线电波。
通常使用的是10公分到1毫米波段的无线电波，这些波段的电波能够穿透云层并与降水粒子进行散射。
雷达通过天线将电能转换成电磁波，并以高频率向外辐射。
二、波与物体相互作用当雷达波遇到大气中的物体，例如云层和降水粒子时，它们会与这些物体发生相互作用。
这种相互作用会导致电波的散射、衰减和反射。
散射：物体的尺寸比电磁波长短时，散射现象就会发生。
散射信号的强度与目标物体的特性以及电磁波的频率有关。
衰减：电磁波穿过介质时会发生衰减，这是由于介质中的颗粒和分子对电磁波的吸收和散射。
反射：当雷达波遇到大气中的物体时，一部分电磁波会被反射回雷达的天线。
接收到的反射信号会被用来分析物体的位置、形状和特征。
三、接收和分析信号雷达天线接收到反射信号后，将其转换为电能并传输到接收机。
接收机会对信号进行放大和滤波，以去除噪声和干扰信号。
接收到的信号会被转换成数字信号，并进行进一步处理、分析和显示。
四、图像生成和显示通过对接收到的信号进行分析，雷达系统可以生成气象图像。
这些图像显示了天空中的降水分布、云层结构、风暴系统等天气现象。
根据图像所显示的信息，气象专家可以预测天气的变化和趋势。
总结：气象雷达通过发射和接收无线电波来探测大气中的降水和其他天气现象。
它的工作原理包括发射信号、波与物体相互作用、接收和分析信号以及图像生成和显示。
通过气象雷达的工作，我们能够了解天气的变化情况，从而提前做好防范和安排。
希望以上内容符合您的要求，如有需要请再次告知。
气象雷达的工作原理
气象雷达的工作原理
气象雷达是一种探测大气中气象要素的雷达。
它的基本原理是：在目标物上安装气象探测器，探测出气象要素（如风向、风速、气压、温度等），然后将这些信息通过发射机传送到接收系统，再由接收机将这些信息译成电信号。
气象雷达是怎样工作的呢？我们先来看一个例子。
假设现在有一个目标物，它的大小是0.1厘米，它离雷达的距离是10米。
如果你用一部普通的收音机去接收这个目标物，收音机接收到的信息就会通过无线电波传到收音机里。
这个过程会出现一些干扰，因为其中有许多频率都与我们的耳朵所能听到的频率不同，我们的耳朵就会对这些频率产生反应，把它们识别为相同或相近的频率。
如果我们用一部雷达去接收目标物，也是这样。
它会产生一种同频率、但不同波长（一般用波长为毫米、微米等单位表示）的电磁波，这些电磁波会通过目标物，最后被雷达接收到。
由于目标物在电磁波中反射回的信号强弱与发射信号的强弱是不一样的，所以对这部分回波我们无法进行探测。
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雷达气象学之第一章(天气雷达系统及探测理论)
天气雷达产品的显示方式2
• RHI (距离高度显示）：固定方位角，天线 做俯仰扫描，探测某方位上回波垂直结构 。坐标：R－最低仰角的斜距； H－按测高 公式计算（标准大气折射）。
天气雷达产品的显示方式3
• CAPPI （等高平面位置显示）：雷达以多 个仰角（仰角逐渐抬高）做0－360 °扫描 ，得到三维空间回波资料（体扫描），利 用内插技术获得某高度的平面分布
• 基本径向速度：表示整个360度方位扫描径 向速度数据，径向速度即物体运动速度平 行与雷达径向的分量。径向速度有许多直 接的应用，可以导出大气结构，风暴结构， 可以帮助产生、调整和更新高空分析图等。 平均径向速度产品有两点局限性：一是垂 直于雷达波束的风的径向速度被表示为0； 二是距离折叠和不正确的速度退模糊。
• 散射开来的电磁波称 为散射波
入射波
散射波
• 雷达波束通过云、降水粒子时将被散射， 其中有一部分散射波要返回雷达方向，被 雷达天线接收，在雷达显示器上就反映有 回波信号。
二、散射成因
• 微粒——粒子在入射电磁波极化下作强迫 的多极振荡，从而发出次波（散射波）。
• 粒子对电磁波的散射只改变电磁波的传播 方向,没有改变能量大小。
• d≈λ的大球形质点的散射，称为米散射。
§3.2 球形水滴和冰粒的散射
• 雷达天线接收到的只是粒子散射中返回雷 达方向（即θ= 180º方向）的那一部分能量， 这部分能量称为后向散射能量。
在a 2 r 1时 的瑞利散射条件下
在a 2 r 复数1时模的平方
后(向) 散16射 44函r6数mm：22 12(2 代入 4 ( )中
• 产品生成：根据操作员的输入指令，RPG在 体积扫描的基础上产生所需产品。
气象雷达
电波，它在传播过程中和大气发生各种相互作用。如 大气中水汽凝结物（云、雾和降水）对雷达发射波的 散射和吸收，以及散射体积内散射目标的运动对入射 波产生的多普勒效应等。
气象雷达回波不仅可以确定探测目标的空间位置、形
状、尺度、移动和发展变化等宏观特性，还可以根据 回波信号的振幅、相位、频率和偏振度等确定目标物 的各种物理特性，例如云中含水量、降水强度、风场、 铅直气流速度、大气湍流、降水粒子谱、云和降水粒 子相态以及闪电等。
1、应用较为广泛的天气预报
2、交通，能源，航空航天，国防，旅游，医疗，地质等领域的专业 气象服务
3、对严重影响民航安全的风切变，湍流和鸟类危险目标的有效探测 和预警
天气预报
制作天气预报的关键
是雷达回波分析，根 据回波特征判断影响 本区域的天气系统和 回波未来的发展趋势。 右图所示为一台风的 气象云图
高邮市天山镇龙卷的监测预警图
气象雷达发展动向与趋势
多普勒天气雷达是天气雷达发展的方向和趋势 快速扫描技术将应用于天气雷达 加强对多普勒风场反演技术的研究
返回 飞机在较大湍流作业下急 速下坠
鸟击探测
鸟击是指航空 器起降或飞行 过程中与鸟类， 蝙蝠等飞行物 相撞，ICAO （国际民航组 织）将鸟击灾 害定义为A类航 空灾害
我国气象雷达的发 展与建设
早期703、711型电子管体制的天气雷达
早期713、714、716A型半导体化天气雷达 第一代714CD型脉间相参多普勒天气雷达
常见雷达的主要技术参数
测云雷达 测雨雷达 测风雷达 圆极化雷达 调频连续波雷达 气象多普勒雷达 甚高频和超高频多普勒雷达
测云雷达
作用：探测云滴直径较
小，尚未形成降水的低 云和中云，测量其顶部 和底部高度及内部物理 特征
气象雷达波段雷达频率
气象雷达波段雷达频率气象雷达是一种用于探测大气中的降水、云层和气象现象的仪器。
它通过发射和接收微波信号来获取有关大气中物理量的信息。
波段雷达是一种特定频率范围内工作的雷达系统。
而频率是指波的周期性变化，是用来描述波形式的物理量。
本文将针对气象雷达的波段和频率进行详细的分析和解释。
1. S 波段雷达频率S 波段雷达是一种工作频率在2-4 GHz之间的雷达系统。
这个频率范围被称为S波段。
在气象雷达中，S波段雷达被广泛应用于降水探测和雷暴监测等方面。
其较低的频率使得它能够穿透大部分云层和降水，提供可靠的天气观测数据。
2. C 波段雷达频率C 波段雷达的工作频率范围在4-8 GHz之间。
C波段雷达比S波段雷达的频率高，它可以提供更高分辨率的天气观测数据。
在气象雷达中，C波段雷达被广泛用于云粒子、降水、雷暴和风暴的监测。
C波段雷达的高频率区分度更好，因此能够更精确地探测降水类型和强度。
3. X 波段雷达频率X 波段雷达的工作频率范围主要在8-12 GHz之间。
X波段雷达是一种高频雷达，它具有很高的空间分辨率和探测灵敏度。
在气象雷达中，X波段雷达主要用于研究强降水和严重天气现象，如龙卷风、冰雹和风暴。
X波段雷达的高频率使得它能够提供更细致、更准确的天气观测数据。
4. Ka 波段雷达频率Ka 波段雷达的工作频率范围在30-35 GHz之间。
Ka波段雷达是一种极高频雷达，它能够提供非常高的分辨率和灵敏度。
在气象雷达中，Ka波段雷达被广泛用于短时降水和强对流天气的监测。
由于其极高的频率，Ka波段雷达能够提供非常精细的天气现象观测数据。
通过以上对气象雷达波段雷达频率的介绍，我们可以看出不同频率的雷达在天气观测中发挥着不同的作用。
S波段雷达主要用于降水和雷暴的监测，C波段雷达适用于云粒子和降水的探测，X波段雷达用于强降水和严重天气的研究，而Ka波段雷达则用于短时降水和强对流天气的监测。
随着雷达技术的不断发展，气象雷达的频率范围也在不断扩大，以满足对更精确天气观测数据的需求。
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常见故障
雷达的故障常表现为ECAM警告，CFDS故障信息，ND 上的异常显示和故障信息，并伴随有系统工作失效。 雷达系统故障率最高的部件为雷达收发组，这是由于雷 达全部的功能模块都集成在其中，且常处于高功率的工 作方式。 控制面板的更换率次之，往往是由于人为操作造成的， 例如选择模式开关松动，无法正常衔接或关断等。 天线驱动组件的故障率较前两者都小的多，虽其运动较 为复杂，但可靠性较高，很少更换。 天线与波导组件构型非常精密，但结构非常简单，极少 出现故障。
三、地图（MAP)方式中，黑色表示水，绿 色表示地面，琥珀色表示城市和山脉。
四、除上述方式外，气象雷达均设有一档 “测试”方式。测试既可以在驾驶舱 操作，也可以通过按压收发机上的测 试按钮来实现。
维护和放行中的注意事项
提高对本系统重要性的认识，尤其当机组反映了故障 后一定要及早排除。地面上系统操作测试正常后，还 要做实际的发射检查。 雷雨季节，尽量避免用串件后飞机来判断故障，在有 备件的情况下，首先考虑更换可能性最大的部件。 如果只能选择串件，要根据航班安排与航路天气情况， 选择影响最小的飞机来串件。 为识别、判断系统故障，必要时应跟机观察。 对收发机的观察件处理要慎重，在不能确认可用前， 不能办可用入库，在未办理为可用前，不得装机使用。
B2374 B2403
显示设备
在我们的飞机上，ND用来显示雷达 图像，图像上不同的颜色表示不同的气 象或地形。所有的导航方式都可以显示 雷达图像，计划方式除外。
波导系统
波导系统用以实现雷达收发组和天线之间的射 频能量传输。波导系统由刚性波导和软波导组 成。
雷达工作方式
雷达工作方式主要要以下几种-----1、气象方式---WX 2、气象/紊流方式---WX/TURB 3、地图方式---MAP
一、在气象（WX)方式中，颜色取决于降 水的程度，黑色为最低强度，绿色，琥珀 色及红色表示递增的高强度。这种方式探 测距离最大可达320NM。
二、气象/紊流(WX/TURB)方式中，紊流 区显示的洋红色被叠加在正常方式之上， TURB方式是现代雷达的典型工作方式， TURB方式的检测距离通常为40NM。
系统组成
雷达收发组，雷达天线，天线驱动组件， 显示器，控制面板，波导组件。
Hale Waihona Puke 雷达收发机收发机是雷达系统的核心部件，它是由 发射机和接收机组装在一起的收发组， 带有风切变预警功能，它包括收发转换 电路，电源供给电路，状态监控电路
雷达天线
雷达天线是一种方向性很强的微波天线，它的功 用是把发射机所产生的微波信号形成很窄的雷达 波束辐射到空中，并接收回波信号。我们飞机所 装的为平板型雷达天线。雷达罩是用非金属材料 制成的，以保证电磁波的顺利穿透。
气象雷达系统
系统功用
机载气象雷达系统用于在飞行中实时的 探测飞机前方航路上的危险气象区域， 以选择安全的回避航路，保障飞行安全， 所以雷达也称为气象回避设备。
雷达工作原理
机载气象雷达发射9.3千 兆X波段信号，波长3.2 厘米，降雨区及其他空 中降水气象目标能够对 这一波段的信号产生有 效的反射，形成具有一 定能量的回波信号，被 雷达接收机所接收。 为探测飞机航路前方及 左右两侧的气象情况， 雷达天线在一定范围内 进行往复方位扫掠。
深圳公司选装的RDR-4B雷达系统在空中 工作时额定功率为125瓦，产生热量很高， 如不及时通风散热，必然会触发收发机 内部过热保护电路，导致收发机故障， 并可能使得收发机的性能下降。 我们在地面进行测试时，雷达收发机并 没有工作在大功率状态，短时间的操作 是不会有影响的，所以测试总是正常， 这也说明了为什么我们对收发组地面测 试总是正常而空中却出现故障。
电磁辐射防护
雷达工作在辐射能量的方式时，应通知其他人 员离开飞机前方的扇形区域，本架或附近飞机 正在加放油时，或者前方五米左右90度范围内 有强反射物如铁门其它飞机等，不得使雷达工 作在辐射方式。 但在雷达测试方式时，雷达辐射方式会被自动 抑制，不会对外发射，各位机下工作的同事大 可不必担心。
天线驱动组件
1、 雷达天线除了要完成辐射和接收雷达 信号的任务以外，还要进行复杂的运动---方位扫掠与俯仰倾斜稳定。 2、天线驱动组件的作用就是按不同的扫 掠速度在俯仰±25度倾斜±40度范围内 实现天线自动往复的扫描 。
控制面板
控制面板有很多种构型，我们公司的 主要有以下三种。
A320
A319