天气现象的仪测
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闪电电磁场处在不同方位时，各个天线接收的信 号产生一定的相位差。如果设置两组天线分别测 量水平和垂直平面上的相位差，可以测定闪击的 方位角和仰角，比较简单地分辩出对地闪击以及 云内闪击。
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20
这种天线系统的定位精度优于十字正交磁场 天线4~5倍。
Dimensions公司同时把接收频段设在无线 电波成直线传播的VHF波段，大约在 110~118MHz，避免了Impact系统的许 多缺点。
Step 3: Data collection from sensors Vaisala IMPACT ESP sensors send raw data via satellite to the Network Control Center in Tucson, Arizona
Step 4: Lightning data analysis Within seconds, the NCC's central analyzers process information on location, time, polarity, and amplitude of each stroke
缺点
不可测量降雪。
9
7.1 降水量的测量（续）
光学雨量计：
工作原理：
测量雨滴经过一束光线 时，由于雨滴的衍射效 应引起光的闪烁，闪烁 光被接收后进行谱分析， 其谱分布与单位时间通 过光路的雨强有关。
光学雨量计的结构图
10
(英国)体积小，重量轻且抗躁的
HSS VPF-700最初是由军事上对战 术现场天气传感器的要求而开发出 来的。在任何的天气条件下，传感 器均提供长期的稳定性及高精度测 量;无论是安装在极地，海上,或沿着 当地的高速公路。
天气现象的观测
许潇锋
1
本章要求
掌握天气现象的观测方法 掌握雨量计的基本原理和结构
2
主要内容
降水量的测量 激光云高仪 闪电定位系统 其它天气现象
3
序
云和天气现象这类目测内容将改为仪器观 测
天气现象大致分为六类：
1. 地面凝结 2. 降水 3. 雾 4. 雷电 5. 光 6. 强风相关
Step 2: Lightning detection Vaisala IMPACT ESP sensors instantly detect the electromagnetic signals given off when lightning strikes the earth's surface
4
7.1 降水量的测量
雨量筒：
构造
金属外层护套上部为一接水器， 直径 20cm，上缘采用一个圆环 硬铜箍，节水口下为一漏斗，雨 水收集后由漏斗注入到取样玻璃 瓶内。
放置
安装高度70cm
使用
每天人工读取四次时段内的降水 总量，用口径远小于雨量筒接水 面积的特制量杯读水，精确至 ±0.05mm
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14
电场仪
15
美国的全国性闪电探测网
超过100个探头，2/3的探头是一种将方位 测定法和时间到达法结合的探头，称作 Impact探头。
整个仪器还配置有GPS信号接收机，作为精 确的时标信号。
16
Step 1: Network of lightning sensors U.S. NLDN consists of more than 100 remote, groundbased Vaisala IMPACT ESP Lightning Sensors
它没有分辨云内正极性闪电的能力。
弥补：
另1/3探头只有电场天线，只应用时间到达定 位技术的LAPTS探头，它可以探测云地和云内 的闪击。
18
ห้องสมุดไป่ตู้
法国Dimensions公司的闪电定位
仍是利用方位定位法，但抛弃了十字正交形磁场 天线。
天线组共有8根天线单元，布置在一个圆环上，严 格均匀分布在360度之内，保持各个天线单元相 距在45度。
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7.3 闪电定位系统
方位测定法：
这种仪器利用南北向和东西向的两个正交环形天线把 观测场地观测到的天电分成两个方向上的分量，再由 增益和相移都匹配的一对放大器把分量信号放大到适 合处理的振幅。
时间到达法：
测定闪击的电磁波从落地点传播到探头所需的时间。
以上两种方法都需要三个以上的测站才能准确定 位。
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闪电定位技术要求的指标
① 能分辨出云地闪击和云间闪击；对云、对 地闪击应能分辨出首次以及随后各次的闪 击。
② 对于大的闪击，如峰值电流在16KA以上 的闪击探测效率为90%。
③ 闪击落地的定位精确度应到达500m。
22
天气现象监测系统
该系统以TRM-ZS1天气现 象监测仪为核心，配以粒 子滴谱分析仪，可以测量 各种类型的降水，包括雨、 雨夹雪、冰雹、雪、混合 降水和大雾的精确量值和 形态及速度。通过对空气 中粒子的种类、大小、速 度指标的测量，分析给当 前天气现象实况。尤其适 合交通领域的天气现象的 实况监测和预警。
Step 5: Lightning information delivery
Lightning information is sent to customers across the
country
17
Impact探头的不足：
它接收的是闪击电磁波的LF波段信号，以地波 传播为主，因此地形的起伏，下垫面的干湿程 度均会导致传播时间的误差，对仪器的接地要 求很高。
加上加热装置可测降雪量
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7.1 降水量的测量（续）
翻斗式雨量计：
构造 原理
翻斗为两个对称的三角形容器，其 中一个对准接水口，水注满一侧三 角形容器后倾翻，使另一侧三角形 空容器对准接水口，同时倒出所有 雨水。根据设计，一侧容器储水量 可为0.1mm、0.25mm或1mm， 翻斗每翻转一次就出发一个电脉冲， 根据脉冲计数，就可以计算出降水 量。
VPF-730 测量能见度,雾浓度，降水类 型，降雨及降雪率。
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7.2 激光云高仪
原理：
发射低功率的激光束遇到云层将往下反射或者 散射回波，检测发射激光与回波信号的时间差 △t ,即可得到检测云层的高度 h = c△t/2 (c为光速)
工作原理框图7.7 最大探测高度可达7.5km。
Vaisala Ceilometer(model CL31)
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这种天线系统的定位精度优于十字正交磁场 天线4~5倍。
Dimensions公司同时把接收频段设在无线 电波成直线传播的VHF波段，大约在 110~118MHz，避免了Impact系统的许 多缺点。
Step 3: Data collection from sensors Vaisala IMPACT ESP sensors send raw data via satellite to the Network Control Center in Tucson, Arizona
Step 4: Lightning data analysis Within seconds, the NCC's central analyzers process information on location, time, polarity, and amplitude of each stroke
缺点
不可测量降雪。
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7.1 降水量的测量（续）
光学雨量计：
工作原理：
测量雨滴经过一束光线 时，由于雨滴的衍射效 应引起光的闪烁，闪烁 光被接收后进行谱分析， 其谱分布与单位时间通 过光路的雨强有关。
光学雨量计的结构图
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(英国)体积小，重量轻且抗躁的
HSS VPF-700最初是由军事上对战 术现场天气传感器的要求而开发出 来的。在任何的天气条件下，传感 器均提供长期的稳定性及高精度测 量;无论是安装在极地，海上,或沿着 当地的高速公路。
天气现象的观测
许潇锋
1
本章要求
掌握天气现象的观测方法 掌握雨量计的基本原理和结构
2
主要内容
降水量的测量 激光云高仪 闪电定位系统 其它天气现象
3
序
云和天气现象这类目测内容将改为仪器观 测
天气现象大致分为六类：
1. 地面凝结 2. 降水 3. 雾 4. 雷电 5. 光 6. 强风相关
Step 2: Lightning detection Vaisala IMPACT ESP sensors instantly detect the electromagnetic signals given off when lightning strikes the earth's surface
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7.1 降水量的测量
雨量筒：
构造
金属外层护套上部为一接水器， 直径 20cm，上缘采用一个圆环 硬铜箍，节水口下为一漏斗，雨 水收集后由漏斗注入到取样玻璃 瓶内。
放置
安装高度70cm
使用
每天人工读取四次时段内的降水 总量，用口径远小于雨量筒接水 面积的特制量杯读水，精确至 ±0.05mm
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电场仪
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美国的全国性闪电探测网
超过100个探头，2/3的探头是一种将方位 测定法和时间到达法结合的探头，称作 Impact探头。
整个仪器还配置有GPS信号接收机，作为精 确的时标信号。
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Step 1: Network of lightning sensors U.S. NLDN consists of more than 100 remote, groundbased Vaisala IMPACT ESP Lightning Sensors
它没有分辨云内正极性闪电的能力。
弥补：
另1/3探头只有电场天线，只应用时间到达定 位技术的LAPTS探头，它可以探测云地和云内 的闪击。
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ห้องสมุดไป่ตู้
法国Dimensions公司的闪电定位
仍是利用方位定位法，但抛弃了十字正交形磁场 天线。
天线组共有8根天线单元，布置在一个圆环上，严 格均匀分布在360度之内，保持各个天线单元相 距在45度。
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7.3 闪电定位系统
方位测定法：
这种仪器利用南北向和东西向的两个正交环形天线把 观测场地观测到的天电分成两个方向上的分量，再由 增益和相移都匹配的一对放大器把分量信号放大到适 合处理的振幅。
时间到达法：
测定闪击的电磁波从落地点传播到探头所需的时间。
以上两种方法都需要三个以上的测站才能准确定 位。
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闪电定位技术要求的指标
① 能分辨出云地闪击和云间闪击；对云、对 地闪击应能分辨出首次以及随后各次的闪 击。
② 对于大的闪击，如峰值电流在16KA以上 的闪击探测效率为90%。
③ 闪击落地的定位精确度应到达500m。
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天气现象监测系统
该系统以TRM-ZS1天气现 象监测仪为核心，配以粒 子滴谱分析仪，可以测量 各种类型的降水，包括雨、 雨夹雪、冰雹、雪、混合 降水和大雾的精确量值和 形态及速度。通过对空气 中粒子的种类、大小、速 度指标的测量，分析给当 前天气现象实况。尤其适 合交通领域的天气现象的 实况监测和预警。
Step 5: Lightning information delivery
Lightning information is sent to customers across the
country
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Impact探头的不足：
它接收的是闪击电磁波的LF波段信号，以地波 传播为主，因此地形的起伏，下垫面的干湿程 度均会导致传播时间的误差，对仪器的接地要 求很高。
加上加热装置可测降雪量
5
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7.1 降水量的测量（续）
翻斗式雨量计：
构造 原理
翻斗为两个对称的三角形容器，其 中一个对准接水口，水注满一侧三 角形容器后倾翻，使另一侧三角形 空容器对准接水口，同时倒出所有 雨水。根据设计，一侧容器储水量 可为0.1mm、0.25mm或1mm， 翻斗每翻转一次就出发一个电脉冲， 根据脉冲计数，就可以计算出降水 量。
VPF-730 测量能见度,雾浓度，降水类 型，降雨及降雪率。
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7.2 激光云高仪
原理：
发射低功率的激光束遇到云层将往下反射或者 散射回波，检测发射激光与回波信号的时间差 △t ,即可得到检测云层的高度 h = c△t/2 (c为光速)
工作原理框图7.7 最大探测高度可达7.5km。
Vaisala Ceilometer(model CL31)