天气雷达工作原理共53页文档
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用来探测大气中降水和颗粒物的仪器，它可以通过发送和接收雷达波来获取目标物体的位置和速度等信息。
气象雷达不仅对气象预报和天气监测有着重要的作用，同时也为灾害预警和空中交通提供了重要的支持。
气象雷达的运行状态对于保障社会生活和生产的稳定具有重要意义。
本文就将介绍气象雷达的工作原理以及常见的故障维护方法。
一、气象雷达的工作原理气象雷达的工作原理主要是利用雷达波与目标物件的相互作用来实现探测和测距。
具体来说，气象雷达会产生一束高频雷达波，然后通过天线发送到大气中。
当这些雷达波碰到降水或者颗粒物时，部分的波会被散射回来，然后由天线接收并转换成信号。
通过分析接收到的信号，可以确定目标物体的位置、数量、速度等信息。
在大气雷达的干涉探测领域中，对大气风场的定量观测以及重要的降水要素的诊断都离不开气象雷达的工作原理。
气象雷达通过测量回波的强度和时延，可以得到不同粒子的径向分布、速度和大小，从而实现对降水的定量观测。
气象雷达的工作原理还可以帮助人们了解天气状况，从而为预警和预报工作提供准确的数据支持。
二、气象雷达的故障维护虽然气象雷达在天气预报和监测中具有重要作用，但是在长时间使用过程中也会出现一些故障，如信号衰减、天线损坏、设备老化等。
对气象雷达进行定期的维护和检查就显得尤为重要。
以下是常见的气象雷达故障及相应的维护方法：1. 信号衰减信号衰减是指雷达信号在传输过程中逐渐减弱的现象，这会导致探测精度下降。
信号衰减的原因可能是天线驻波比过高、接收机增益不足、传输线路不良等。
为了减少信号衰减，可以定期对天线、接收机和传输线路进行检查和维护，确保其正常工作和良好的状态。
2. 天线损坏天线是气象雷达的核心部件之一，如果天线出现了损坏会直接影响到雷达的正常工作。
天线损坏的表现可能是天线方向偏离、发射功率下降等。
在发现天线损坏时，需要及时更换或修复天线，以保障雷达的正常运行。
3. 设备老化设备老化是指由于长时间使用或者环境因素导致雷达设备出现老化现象，如部件磨损、连接松动等。
气象雷达原理及故障维护
气象雷达原理及故障维护
气象雷达是一种观测天气的仪器，通过天上反射回来的微波信号获取天气信息。
基本构造和工作原理
气象雷达的基本构造分为两部分：
1.雷达的上部由大型发射天线和反射镜组成；
2.雷达的下部由控制系统、调制器及接受机等组成。
工作原理：在大气中，雷达向上发出脉冲信号。
当脉冲信号碰到了云体的水滴、冰晶等物质，就会有一部分反射回来，被雷达接收机接收并处理。
由于物体反射回来的信号强度取决于其大小、形状和位置等因素，雷达可以通过接收到的信号来了解云体的形状、位置及强度等信息。
应用
气象雷达被广泛应用于天气预报和防灾减灾工作中，可以对较大面积的天气系统进行监测和分析，为公众提供及时准确的天气预报信息。
1.发射机故障
故障表现：雷达无法进行任何发射或只能发射一部分脉冲。
维护方法：首先检查发射机是否有损坏或连接是否良好。
如果没有损坏，则需要检查高压电源、电容和继电器等电路元件。
如果检修以上所有部分仍然无法解决问题，则可能需要更换故障元件。
2.接收机故障
故障表现：雷达无法接收到反射回来的信号。
3.数据传输故障
故障表现：雷达无法传输数据。
总之，气象雷达需要进行定期维护和保养，以确保其正常工作。
对于长时间闲置的雷达，需要在每季度进行开机测验，以确保其正常工作并保持其精度。
第二章多普勒天气雷达原理
§ 在雷达波束中，与天线等距离的粒子同时被探 测脉冲所照射，同时开始产生回波，并同时回 到雷达天线。与天线距离不相等的回波信号， 也有可能同时回到雷达天线。这是因为探测脉 冲具有一定的宽度τ，因而在它通过粒子时产 生的回波信号也有宽度τ。这样，距离较近的 两个粒子虽然它们开始产生回波的时间并不相 同，但是，它们的回波信号仍然有一部分能够 同时回到雷达天线。
§ 可以证明，在径向方向上，粒子的回 波信号能同时返回雷达天线的空间长度
为 h/2，称为雷达的有效照射深度。
有效照射深度
§ 天线开始收到A粒子的回波信号的时间为
t1
2r1 c
§ 开始收到B粒子的回波信号的时间为
t2
2r2 c
§ 最后收到A粒子回波信号的时间为
t3
2r1 c
§ 若天线开始收到B粒子回波的时间恰好是 最后收到A粒子回波的时间
波束截面半径
§r100km=0.87km §r200km=1.745km §r300km=2.618km
与接收机有关的参数
§ 雷达天线所收到的回波信号是非常微弱的。所以， 雷达接收机必须具有接收微弱信号的能力。这种能 力常称为灵敏度，它用接收机的最小可辨功率Pmin来 表示。所谓最小可辨功率，就是回波信号刚刚能从 噪声信号中分辨出来时的回波功率。我国新一代天 气雷达（S波段）接收机的最小可测灵敏度对于短脉 冲(1.57μs)是-107dbm,对于长脉冲（4.71μs）是113dbm。
与发射机有关的参数
§ 发射机触发信号产生器周期性地产生一个触发 脉冲，输送到发射机，使发射机开始工作。
§ 在一个脉冲内信号的高频振荡频率叫工作频率 。
§ 每秒产生的触发脉冲的数目，称为脉冲重复频 率，用PRF表示。
天气雷达的基本工作原理和参数-168页文档资料
常规天气雷达仅能提供反射率 因子资料。多普勒天气雷达将提供 两种附加的基本资料，径向速度和 速度谱宽，它们将增强对强风暴的 探测能力，也能改进对中尺度和天 气尺度系统的预报。
体扫模式 (VCP:Volume Cover Pattern） 扫描方式确定一次体积扫中使用多少个仰角，
而具体是哪些仰角则由体扫模式来规定。WSR-88D 可有20个不同的VCP，目前只定义了其中的4个： VCP11 -- VCP11（scan strategy #1，version 1） 规定5分钟内对14个具体仰角的扫描方式。 VCP21 -- VCP21（scan strategy #2，version 1） 规定6分钟内对9个具体仰角的扫描方式。 VCP31 --- VCP31 （scan strategy #3，version 1）规定10分钟内对5个具体仰角的扫描方式。 VCP32 --- VCP32（scan strategy #3，version 2）确定的10分钟完成的5个具体仰角与VCP31相同。 不同之处在于VCP31使用长雷达脉冲而VCP32使用 短脉冲。 WSR-98D未定义VCP32。
自相干多普勒天气雷达结构框图
全相干多普勒天气雷达结构框图
fo 发射脉冲的载频 fd 多普勒频率
发射频率 Vs 多普勒频移
发射频率 多普勒频移
中国新一代天气雷达系统简介
• 1、雷达数据采集系统（RDA） • 2、雷达产品生成子系统（RPG） • 3、主用户处理器子系统（PUP）
多普勒天气雷达
工作原理
多普勒雷达是世界上最先进的天气监测设备，并且已经在很多国家得到深入应用，因此，下面我们就多普勒 雷达的工作原理进行深入分析和研究，以便能够使人们对其工作原理有着更为清楚的认识。
1.1通过气象目标对雷达电磁波的散射和吸收
粒子能够对电磁波进行吸收和散射，这也是粒子对电磁波的两大基本形式。雷达探测大气的基础是由气象目 标对雷达电磁波的吸收和散射所得。如果电磁波的波束在大气传播途中遇到包括云滴、雨滴以及其他悬浮粒子和 空气分子，作为入射的电磁波波束中的有一部分会因为上述的粒子反射到不同地方，这类现象称之为散射。一部 分散射的电磁波波束会被粒子吸收，最终按照雷达的方向返回被雷达天线接收，多普勒天气雷达能够通过接收到 的电磁波束中自带的振幅和位相等数据，得出气象目标的平均速度以及发射率因子和速度谱宽等基本数据，进而 推断并计算出相对应的气象情况和其他内部结构特征。
重要意义
多普勒雷达是世界上最先进的雷达系统，有“超级千里眼”之称。相较于传统天气雷达，多普勒雷达能够监 测到位于垂直地面8-12公里的高空中的对流云层的生成和变化，判断云的移动速度，其产品信息达72种，天气预 报的精确度比以前将会有较大提高。1991至1997年，美国在全国及海外布的165台NEXRDA被称为天气雷达系统的 典范，是世界上最先进的和最精确的天气雷达系统。它所采用的多普勒信号处理技术和自动产生灾害性天气警报 的能力无与伦比。NEXRAD可以自动形成和显示丰富多彩的天气产品，极大地提高了对超级单体、湖泊效应雪、成 层雪、雷暴、降水、风切变、下击暴流、龙卷、锋面、湍流、冰雹等重大灾害性天气的监测和预报能力。对强雷 暴的侦察率是96%，对龙卷的发现率是83%，对龙卷警告的平均预警时间是18分钟，而在未建NEXRDA络之前，美国 国家上述参数的平均值分别是60%，40%和2分钟。从中可以预料CINRDA将从根本上增强探测强雷暴的能力，能较 早地探测到晴空下威胁航行的大气湍流和发生灾害性洪水的可能，并为水资源的管理决策提供极有价值的信息。 新一代天气雷达系统建设是我国20世纪末21世纪初的一项气象现代化工程，计划在全国建成S频段和C频段雷达 156部，该系统建成后，我国的气象现代化水平会上一个新的台阶。
雷达气象学之第三章(多普勒天气雷达探测原理和方法)
2、脉冲对处理法（PPP）
在一定假设条件下对每一个距离库内的连 续两个取样值作成对处理．从而获得平均 多普勒频率和频谱宽度。此法优点在于能 实时处理．并且有一定精度，但它不能得 到频率谱。
3、相干记忆滤波器（CMF）处理法
此法只需要一个线路，在不设置距离库的 情况下同时对雷达探测范围内各个距离上 作粗略的谱分析，并能用如PSI(平面切变 线是其)等直接显示出来。但它精度不高；
垂 直 风 廓 线
补充风符号
1.风向杆 表示风的 来向。 2.风羽每 条代表风 速4米/秒， 半条代表2 米/秒，三 角旗代表 20米/秒。
谱 宽
反 射 率
三、影响速度谱宽的气象因子
• 多普勒速度谱宽表征着有效照射体内不同 大小的多普勒速度偏离其平均值的程度， 实际上它是由散射粒子具有不同的径向速 度所引起的。对气象目标物而言，影响速 度谱宽的主要因子有四个：
• 显然，雷达有效照射体中粒子直径的差别 越大，由此造成的多普勒速度谱越宽。
• 因此速度的谱宽实际上也取决于降水粒子 的谱分布。
• 当雷达水平探测时，粒子的下落末速度在 雷达波轴上的径向分量为零，所以它对多 普勒速度谱宽没有任何影响。
• 而当雷达垂直指向探测时，粒子下落末速 度即为径向速度，故由此造成的谱曾宽作 用最大。
• 在实际工作中需要了解的是有效照射体内
平均的多普勒速度和速度谱宽度，根据以
上关系式，并注意到 f 2v 关系式，则平均
多普勒速度
v
,和速度谱方差
2 v
分别为：
v 1 v v dv
Pr
2 v
1 Pr
vv
2
v dv
径向速度谱密度、平均径向速度、径向速度 谱宽三者的关系示意图
雷达气象学原理多普勒天气雷达
多普勒天气雷达除此之外，还可利用 降水回波频率与发射频率之间变化的信 息来测定降水粒子的径向速度，并通过 此推断风速分布，垂直气流速度，大气 湍流，降水粒子谱分布，降水中特别是 强对流降水中风场结构特征。
以前，用常规天气雷达进行的天气预报 仅仅使用反射率因子资料。多普勒天气雷达 将提供两种附加的基本资料，径向速度和速 度谱宽，它们将增强对强风暴的探测能力， 也能改进对中尺度和天气尺度系统的预报。
多普勒频率与径向速度的关系
假设多普勒雷达发射脉冲的工作频率为f0，目标与雷达的距
离为r，则雷达波发往目标到返回天线所经过的距离为2r。这 个距离用波长来度量，相当 个波长；用弧度来衡量相当于 个弧度。若所发射的电磁波在天线处的位相为 ，那么电磁波 被散射回到天线时的相位应是
位相的时间变化率
由于目标物的径向运动引起 的雷达回波信号的频率变化，它 就是多普频移或多普勒频率。
多普勒雷达是通过直接测量多普勒 频率来得到径向速度的吗?
4.2 多普勒雷达径向速度探测方法
Pulse-Pair Method 脉冲对方法
取两个连续的脉冲然 后测量接收脉冲的相位， 这种脉冲对位相变化可以 比较容易并且比较准确地 测量
DΦ/dt 实际上就是角 速度 = w = 2πfd
假定当第一个脉冲遇到目标物时，该目标物距雷达的距离为r，则该目标物 产生的回波到达雷达时的位相为：
2、平均多普勒频移及频谱宽度
3、平均多普勒速度和速度谱宽度
注意：脉冲对方法并没有从回波信号中提取频谱或功率谱，从而 不能按以上公式计算和，而是直接对回波信号作简便计算求得。
(8.43)
影响速度谱宽的气象因子
谱宽表征着有效照射体内不同大小的多普勒速度偏离其平 均值的程度。谱宽可以用做速度估计质量控制的工具：当谱宽 增加，速度估计的可靠性就减小。对气象目标物而言，影响谱 宽的主要因子有四个：
气象雷达
顺风耳----气象雷达3.1 探测原理气象雷达的基本工作原理与一般的雷达相同，可以概括地描述为：它间歇性地向空中发射电磁波列（称为探测脉冲），然后接收被气象目标散射回来的电磁波列（称为回波信号），并在荧光屏上显示出来，从而确定气象目标的空间位置和特性。
在雷达探测中，目标的空间位置是用离雷达站的直线距离r 、相对于雷达站的仰角α和方位角β来表示的，见图3.1。
图3.1 目标空间位置的确定3.1.1 目标距离的测定目标离雷达的距离r 是根据电磁波的传播速度和探测脉冲与回波信号之间的时间间隔Δt 来确定的。
电磁波在大气中的传播速度与在真空中稍有不同，但对测距精度的影响很小，故仍可取c=3×108m/s 。
因此： t c r ∆=21 (3.1)通常，时间间隔以μs 为单位，故上式可写成：r=0.15Δt (km) (3.2)或 r=150Δt (m) (3.3)3.1.2 目标方位角和仰角的测定目标的方位角和仰角的测定是依靠天线的方向性来实现的。
天气雷达的天线具有很强的方向性，它能将探测脉冲的能量集中地向某一方向发射。
同样，它也只能接收沿同一方向来的回波信号。
所以，只有当天线对准目标时，才能接收到目标的回波信号。
根据这一原理，当发现目标时，天线所在的方位角和仰角就是目标相对于雷达的方位角和仰角。
3.1.3 目标特性的测定气象目标对雷达电磁波的散射是雷达探测大气的基础。
大气中引起雷达波散射的主要物质是大气介质，云、降水粒子等。
其中大气介质的散射与反射包括大气气体分子的散射，以及大气介质折射指数分布不均匀引起的散射与反射。
云、降水粒子的散射情况随相态、几何形状不同而异，表示气象目标散射特性的物理量有雷达截面，即后向散射截面，雷达反射率以及雷达反射率因子。
雷达回波功率是由有效照射体积内所有气象目标产生的。
有的雷达在大气中的无云区，或在由不可能被探测到的很小粒子所组成的云区内能探测到回波，说明这种雷达的灵敏度很高，探测到的回波称为晴空回波。
雷达演示文稿
很强的速度和速度梯度。
等高平面位置显示
任意切面回波显示
平面位置回波显示
气象雷达的作用
目前气象雷达是最主要的气象探测设备之一，尤其在 临近预报和帮助飞行人பைடு நூலகம்绕飞雷雨方面发挥着十分重要 的作用。
多普勒技术在气象雷达方面的应用使得气象雷达在探 测功能方面有了实质性的进展。与常规气象雷达相比， 多昔勒气象雷达不仅能够探测回波强度，同时还可以探 测到有关风场的资料，两种资料的配合使用，可以帮助 预报人员更好地分析天气系统的内部结构及发展趋势， 可以监测飓风、龙卷等灾害性天气，能够识别危及航空 安全的低空风切变等。
气象雷达的探测原理
雷达定向发射的电磁波柞大气中以近似光速直线传描，当遇 到日标物时，就有一部分电磁波能量被反射回来，这样，根据 发射电磁波到接收到回波信号的时间及电磁波的传播速度，可 以汁算山出目标物与雷达之间的距离：雷达天线所在方位角即 为日标物所在的方位。
多普勒天气雷达的原理与维护维修.doc
多普勒天气雷达的原理与维护维修-【摘要】多普勒天气雷达主要用于探测气象要素和各种天气现象，是中短期临近天气预报的重要检测工具，对气候监测和科研有重要的意义。
本文主要介绍了多普勒天气雷达系统的组成、分类和工作原理；根据气象雷达的运行情况，重点介绍了雷达的发射机、接受机及伺服系统的维护维修措施，以确保雷达能够长时间处于正常运行的状态。
【关键词】多普勒天气雷达原理维护维修随着数字技术，信号处理技术和计算机技术的飞速发展，多普勒天气雷达作为目前世界上最先进的天气监测设备，已经被广泛应用于我国各地。
多普勒雷达具有很强的预报和警报功能，在测量降水、强对流天气等方面发挥重要作用。
1 多普勒天气雷达的原理1.1 多普勒天气雷达系统的组成和分类多普勒天气雷达是一部高性能数字化雷达，主要由天线、天线罩、信号处理器、伺服系统、发射机、接收机、波导管和显示器等组成[1]。
多普勒天气雷达采用全相干体质，共有7种型号，其中S波段有3种型号，称为SA、SB、SC；C波段有4种型号，分别为CINRAD-CB、CC、CJ和CD[2]。
1.2 多普勒天气雷达的工作原理多普勒雷达利用多普勒效应进行定位、测速、测距等工作，当雷达发射出一定固定频率的脉冲波对空扫描时，遇到活动的目标，回波频率与发射波频率出现频率差，利用频率测出目标对雷达的径向运动速度，根据接受发射脉冲时间差测出目标距离，使用频率过滤法检测出强杂波中的目标信号。
多普勒雷达具有比普通雷达更强的抗干扰能力[3]。
2 多普勒天气雷达系统的维护维修以下重点介绍多普勒天气雷达系统的几种典型日常维护及故障排除方法。
2.1 发射机系统的维护与故障维修对于多普勒天气雷达发射机的维护首先要保证各风机工作正常。
如果风机有异响先看风流量是否下降，没有下降，滴少许润滑油即可。
若风流量下降，要及时更换。
风机停转时，首先检查相应保险丝，有时会因保险丝烧毁出现风机停转现象。
为了防止故障的发生，可进行防御性维护，主要是定期清洁发射机柜进风口、出风口和聚焦线圈进风口滤尘网上的灰尘，检查控制板上指示灯的功能，定期检查脉冲变压器油箱中的介电强度，及电表读数和测试点波形、参数等[4-5]。
雷达 气象 原理
雷达气象原理
雷达是一种利用电磁波进行探测和测量的设备，常用于气象领域。
它的工作原理是利用电磁波的特性，通过发送高频电磁信号，然后接收并分析回波信号，从而确定目标物体的位置、速度和形态。
雷达的发射部分主要由发射源和发射天线组成。
发射源产生高频电磁信号，而发射天线将信号辐射出去。
当电磁波遇到目标物体时，一部分信号会被目标物体吸收，而另一部分信号则会被散射或反射回来。
雷达的接收部分包括一个接收天线、一个接收器和信号处理系统。
接收天线负责接收回波信号，接收器将信号放大并转换为电信号，而信号处理系统则对接收到的信号进行处理和分析。
根据回波信号的时间延迟和频率偏移，气象雷达可以确定目标物体的距离、速度和径向流动。
通过连续的扫描和测量，雷达可以绘制出目标物体的位置和运动轨迹，从而实现对气象现象的观测和预测。
在气象领域，雷达主要用于测量降水的强度、类型和分布。
通过分析回波信号的强度和反射率，可以确定降水的强度和类型，如雨、雪或冰雹。
此外，雷达还可以提供风暴的位置、运动和形态等信息，帮助气象学家预测和监测气象灾害，如暴风雨、龙卷风和暴雪。
总之，雷达是一种基于电磁波原理的气象探测设备，通过发送
和接收电磁信号来测量目标物体的位置、速度和形态。
在气象领域，雷达被广泛应用于降水观测和气象灾害预测等方面。
天气雷达的基本工作原理和参数知识讲解
性
风暴跟踪信息文本产品（上海）
风暴结构产品（SS）
冰雹指数产品（HI）
回波顶高产品（ET）
回波顶高等值线产品（ETC）
垂直液态水含量产品（VIL）
强天气概率产品（SWP）
一小时降水量产品（OHP）
三小时降水量产品(THP )
风暴总降水量产品（STP）
多普勒频率fd与目标物径向 速度Vr的关系
多普勒频率fd 定义： 目标物相对于雷达作径向运动
引起回波信号的频率变化，称 多普勒频移，亦称多普勒频率， 单位:赫兹（Hz）。
多普勒频率fd与目标物径向速度Vr 的关系（证明见P211-212)
fd
2Vr
其中： f d为多普勒频率
Vr 为目标物的径向速度
(单位 Hz )
(也称多普勒速度 , 单位 m / s)
这类产品主要有：
• 平面位置显示(PPI)
• 垂直最大回波强度显示 (CR)
• 等高平面位置显示(CAPPI)
• 距离高度显示(RHI)、
• 任意垂直剖面显示(VCS)
WSR-88D产品生成器根据用户要求生成的基本产 品有：基本反射率产品6种，平均径向速度产品6 种，速度谱宽产品3种，共计3类15种气象产品， 如下表
组合反射率因子 平均值产品图 (LRA)
2001年8月7日 15:26
中层（上图12~33 千英尺）和低层 （下图从地面到 12千英尺）
2010年8月7日15:02弱回波区产品图也 称为反射率因子多层透视图(上海)
风暴跟踪信息产品（STI）
表
示 产 生 冰 雹 的 可 能
图 中 绿 色 三 角 形
气象雷达探测原理及应用范围
气象雷达探测原理及应用范围气象雷达是一种基于雷达原理来探测大气状态、气象现象和天气变化的机器设备。
它主要利用电磁波在大气中的传播特性，通过接收和处理反射回来的信号来获取气象信息。
本文将从气象雷达的基本原理、技术参数和应用范围三个方面来介绍气象雷达。
一、气象雷达的基本原理气象雷达探测大气的原理是依靠扫描大气中的微小水滴、降水、云和其它物质所反射回来的电磁波信号。
当雷达发射的脉冲波束与某种物质相遇后，该物质会吸收或者在其表面产生反射，反射回来的信号被接收机接收。
通过计算发射和接收信号之间的时差，就可以确定障碍物与雷达的距离。
进一步做相位比较、功率谱分析等处理，就可以获取更加详细的气象信息。
二、气象雷达的技术参数气象雷达的技术参数有很多，我们挑选一些比较重要的来介绍。
1.雷达频率雷达频率是指雷达信号所使用的电磁波频率。
国际上常用的气象雷达频率范围一般在 3GHz - 35GHz 之间。
这个范围内的频率不仅可以在短距离内传播，而且对反射信号的灵敏度和分辨率都有较好的表现。
2.雷达脉冲宽度雷达脉冲宽度是指雷达发射的信号在时间上的长度。
对于气象雷达来说，脉冲宽度一般控制在 0.5 微秒左右，因为这会使得雷达系统的分辨率变得更加细致，可以更清晰地识别降水的形态和密度。
3.天线参数天线是气象雷达的核心部件，它对气象雷达系统的性能和运行稳定性都有着至关重要的作用。
天线的参数主要包括天线方向图、增益、波束宽度等。
天线的方向图表现了天线在地球空间中能接受来自不同方向的信号的能力。
增益则表示天线接受信号的灵敏度，波束宽度则是用来描述信号分辨率的参数。
三、气象雷达的应用范围气象雷达以其高效快捷、准确可靠的特点已经成为气象监测预警、农林牧业生产、水利、交通运输、环境保护等多个行业的重要技术手段。
主要的应用范围包括：1.气象监测预警通过气象雷达可以及时有效地监测和预测各种天气现象，包括暴雨、雪灾、雷暴、霜冻等等。
这些预警信息对于有关部门和群众可采取及时的防护措施，避免或减轻极端天气所带来的不利影响。
天气雷达原理
天⽓雷达原理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）：Z??N(D)D6dD63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。
第二章多普勒天气雷达原理剖析
第二章 多普勒天气雷达原理
电磁波及其在大气中的传播 电磁波在大气中的衰减 电磁波在大气中的折射 雷达气象方程
一、电磁波及其在大气中的传播
电磁波及其在大气的传播
•气象目标对电磁波的散射
气象目标对雷达电磁波的散射是雷达探测大气的 基础。雷达波速通过云和降水粒子时被散射，其中 有一部分向后的散射波要返回雷达方向，被雷达天 线接收。雷达接收的向后的散射可用振幅和位相来 表示，就可以提取气象目标物的反射率因子、径向 速度和速度谱宽等三种基本产品。
天线方向图
天线方向图：天线的水平和垂直面上的辐射能流密度的相对分布 图（主瓣、旁瓣和未瓣） 波束宽度（θ 和Ф ）：两个半功率点方向之间的夹角。波束宽度 越小，角度的分辨率越高，探测精度也越高。
天气增益G:辐射总能量相同时，定向天线在最大辐射方向的能流
密度与各项均匀辐射的天线的能流密度之比。
旁瓣回波
形成超折射时，雷达波遇到地物所产生的向后的反 射波也沿同样的路径返回天线。所以雷达显示屏上地物 回波增多增强，通常成为超折射回波。超折射回波常呈 辐砧状排列的短线，较大时也会呈片状。
表明暖干盖的气象条件存在：气温向上递增，水汽 压向上迅速递减。
超 折 射 回 波
四、雷达气象方程
一些重要的雷达参数
脉冲宽度τ
探测脉冲的振荡持续时间，称为脉冲宽 度τ。由于探测脉冲具有一定的持续时 间，因而它在空间也有一定的长度h。
h=τc
若脉冲宽度以μs为单位，则上式可以写 成
h=300τ(m)
我国新一代天气雷达（S波段）有两个 脉 冲 宽 度 ： 短 脉 冲 （ 1μs ） 和 长 脉 冲 （4μs）。
电磁波及其在大气中的传播
气象雷达探测原理简析
气象雷达探测原理简析气象雷达是一种用来探测大气中降水、云体、风场等信息的重要设备。
它通过发射微波信号，接收回波信号，并对其进行分析和处理，得出有关大气变化的数据，以便气象预报和气象研究等方面的应用。
本文将就气象雷达的探测原理进行简析，以便读者更好地了解其工作原理和应用原理。
1. 气象雷达的工作原理气象雷达的探测原理主要依靠反射原理。
雷达向大气中发射微波信号，当信号遇到了云层或降水等物体，就会被部分或全部反射回来，回波信号会被雷达接收并记录。
这些回波信号的反射强度与云体或降水的特性有关，如其大小、形状、密度、含水量等等。
因此，通过对回波信号进行分析和处理，就能够了解到大气中云体和降水的情况，并从而进行气象预报和研究等工作。
2. 气象雷达的组成和特点气象雷达主要由发射机、接收机、发射天线和接收天线等组成。
发射机产生微波信号，经由发射天线向空气中发射出去；接收天线接收回波信号，经由接收机放大、处理等，最后反映到显示屏上。
其中，发射机需要高功率、高稳定性和快速调制等能力，以便发射强信号；接收机需要高信噪比，以便接受弱信号并获得高分辨率的回波信号。
气象雷达的特点是能够对大气中云体、降水和其他大气变化进行实时、高精度地探测和监测。
其能够在远距离和广范围内进行探测工作，并能够快速反映气象变化，以协助气象预报和防灾减灾等工作。
同时，气象雷达也可以与其他气象设备（如气象卫星、民用雷达等）配合使用，进行更加全面、深入的气象监测和预报工作。
3. 气象雷达的应用原理气象雷达主要应用于气象预报和气象研究等方面。
在气象预报中，气象雷达可以实时监测大气中的云体和降水，以预报未来天气情况。
通过对云体和降雨的形态、密度和降水量等特性进行分析和处理，可以获得更加准确和精细的预报数据，为公众和决策者提供重要的气象信息。
在气象研究中，气象雷达可以对大气中的云形态、降水分布和风场等进行实时监测和分析。
通过对回波信号的处理和分析，可以得出关于云体和降水特性、风速和风向等信息，为气象科学家和研究人员提供关键的数据和资料，以推动气象研究的进展和发展。
天气雷达的工作原理ppt课件
从而使雷达荧光屏上出现的目标标志（用亮点或垂
直偏移表示）的方位、仰角就是目标相对于雷达的
实际方位、仰角。
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５、天线转换开关
因为雷达发射和接受的都是持续时间极短（微秒量 级）、间歇时间很长（千微秒量级）的高频脉冲波，这 就有可能使发射和接收共用一根天线。天线转换开关的 作用是：在发射机工作时，天线只和发射机接通，使发 射机产生的巨大能量不能直接进入接收机，从而避免损 坏接收机；当发射机停止工作时，天线立即和接收机接 通，微弱的回波信号只进入接收机。
距离仰角显示器是显示云 和降水的垂直结构的显示器。 由于距离高度显示器只能在低 仰角下使用，如711雷达和7l3 雷达在作距离仰角显示时，天 线的最大仰角只分别为32０和 29０，这样的仰角看不到近距 离天顶附近的云雨情况，为了 解近距离天顶附近的云雨情况 和结构，某些天气雷达(国产 713雷达)可以作“距离仰角显 示”，这种显示器简称为REI
线的转动系统，一部分是同步系统。天线转动系统
的作用是：（1）使天线绕垂直轴转动，以便探测
平面上的降水分布，或漏斗面上降水、云的分布；
（2）使天线在某一方位上作上下俯仰，以便探测
云和降水的垂直结构和演变。
天线同步系统（也叫伺服系统）的作用是：使
阴极射线管上不同时刻时间扫描基线的方位、仰角
和相应时间天线所指的方位、仰角一致（即同步），
(Rang Elevation Indicator) .
横坐标为距离，纵坐 标为高度，垂直坐标尺度 和水平坐标尺度一样，因 此它没有距离高度显示器 那样出于两个坐标尺度不 一样而引起的失真。 23
等高平面位置显示器(CAPPl)
平面位置显示器只是在仰角为０时得到降水目标 的平面分布，仰角大于０时得到的是一个远处高近 处低的漏斗面上的云雨分布。为了解不同高度上的 云和降水分布，了解降水发生发展的三度空间情况， 人们使用了 “等高平面位置显示器”，简称 CAPPI(Constant Altitude PPl)。等高平面位置显 示器能够显示不同高度平面上的云雨分布