浅析地基气象雷达的工作原理与维护措施

浅析地基气象雷达的工作原理与维护措

施

摘要：地基气象雷达利用云雾、雨、雪、等降水粒子对电磁波的散射和吸收，能够探测降水的空间分布和铅直结构。飞行员、签派员在飞机飞行前，需要借助

地基气象雷达对起飞、航路、目的地机场进行天气分析，为人类的飞行活动提供

重要的安全保障,是保证飞机飞行安全的重要电子设备之一。气象是影响飞行安

全的一个至关重要的因素, 同时恶劣的气象又是飞机失事遇难的重要原因之一。

因此，为了保证雷达系统能够正常运行，提高其观测性能，相关工作人员有必要

了解雷达各系统的工作原理，掌握其维修技巧，防止故障发生。笔者根据近几年

雷达的使用情况，总结了雷达使用过程中的日常维护措施，以供大家参考。

关键词：多普勒气象雷达；工作原理；维护措施

引言

目前，典型的现代气象雷达是采用多普勒技术的气象雷达。多普勒气象雷达

是利用云雨等散射体中的粒子与雷达之间的相对运动所形成的多普勒效应而进行

气象探测的一种雷达。这种雷达不但能探测出云雨的位置和强度分布情况，还能

探测出气象目标内部质点的垂直和水平运动。由于暴风雨的形成、发展与消散均

与其内部质点运动有关，所以普通的气象雷达是无法提供这一重要气象数据。气

象雷达在各种天气过程的快速监测中显示出了不可替代的作用，受到世界上大多

数国家和包括世界气象组织在内的相关国际组织的高度重视。我国是气象灾害频

发的国家，气象灾害对经济建设和人民生活造成的损害和影响与日俱增，严重影

响了我国的可持续发展水平。

1.多普勒天气雷达工作原理及概述

天气雷达，是气象雷达的一种，是监测和预警强对流天气的主要工具，其工

作原理是通过发射一系列脉冲电磁波，利用云雾、雨、雪等降水粒子对电磁波的

散射和吸收，为探测降水的空间分布和铅直结构，并以此为警戒跟踪降水系统。[1]天气雷达常用的波长大多在1-10cm范围。因10cm波长的衰减小，用于探测

台风、暴雨及冰雹较好。国内普遍使用的是国产713雷（5.6cm）、714雷达

（10cm）和711雷达（3.2cm），可探测雷达站周围几百公里范围内的天气系统。新一代多普勒天气雷达在灾害性天气监测、预警方面，发挥着不可替代的作用。

我国已建成的新一代多普勒天气雷达主要分S、C两种波段，S波段雷达主要分布

在沿海地区及主要降雨流域，C波段雷达主要分布在内陆地区。到"十一五计划"

末期，全国将建成158部多普勒天气雷达构成的天气雷达网。

天气雷达多为脉冲雷达，它以一定的重复频率发射出持续时间很短（0.25～

4微秒）的脉冲波,然后接收被降水粒子散射回来的回波脉冲。降水对雷达发射波

的散射和吸收同雨滴谱、雨强、降水粒子的相态、冰晶粒子的形状和取向等特性

有关（见云和降水粒子的微波散射、云和降水粒子的微波吸收）。因此，分析和

判定降水回波，可以确定降水的各种宏观特性和微物理特性。在降水回波功率和

降水强度之间已建立有各种理论和经验的关系式，利用这些关系，可以根据回波

功率测定雷达探测范围内的降水强度分布和总降水量（见雷达测量降水）。

1.1C波段天气雷达（CINRAD/CC）

北京市气象局的C波段多普勒天气雷达可以对台风、暴雨等大范围强降水天

气的监测距离大于400并能获取150公里半径范围内的降水区降水及风场信息，

可对150公里半径范围内的降雨进行较准确估测。与常规天气雷达相比，

CINRAD/CC雷达增加了风场信息，能有效地监测和预报阵风锋，下击暴流，热带

气旋，风切变等灾害性天气。

1.2 S波段雷达（CINRAD/SA）

北京新一代S波段多普勒天气雷达可以监视半径为400公里范围的地区内台风、暴雨、飑线、冰雹、龙卷等大范围强降水天气，对雹云、龙卷气旋等中小尺

度强天气现象的有效监测和识别距离可达230公里，可在距离雷达150公里处识

别雹云中尺度为2～3公里的核区，或判别尺度为10公里左右的龙卷气旋。其先

进的技术手段将显著增强对暴雨、冰雹等灾害性天气的监测和预警能力，进一步

提高降水预报的时间、空间分辨率，实现降水预报的定点、定量、定时化，为工

农业生产和人民生活提供更好的气象预报服务。

3基地雷达维护措施

多普勒天气雷达的工作周期比较长，所以，对雷达的维护工作主要分为日维护、周维护、月维护、年维护和不定期保养，以便能够及时发现问题、排除问题，使设备恢复正常的运行状态。在维护的过程中，要逐项检查和记录工作仪器、元

件的相关情况，以便日常维护和日后的经验总结。

3.1 天线座体维护

对于天线座，可半年检查一次天线座的水平，超出误差范

围的要及时调平。同时，要做好天线座的清洁工作，按照规定的要求，三个月做

一次清洁，注意天线座底各部位端盖和密封垫是否完好。在清洁其表面时，要使

用清水，内部要使用吸尘器清理，禁止使用含水成分的液体清洗内部元件。要定

期检查天线座的状态，把2个方位门盖板和其他检测点盖板摘除，检查内部各插

头接触处是否有松动或脏污，导波旋转关节是否良好，及时清除元件上的灰尘，

并修补划痕，检查清理后将盖板复原。另外，还要注意天线座的润滑情况，每3

个月和每12个月润滑一次天线座的中齿轮和仰俯减速箱输出轴承，减速箱和方

位油池6个月换一次油。

3.2 发射机系统维护

一般情况下，发射机不会出现故障，即便出现元件故障也

是比较容易解决的。为了防止故障的发生，可进行防御性维护，3个月进行一次，主要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。同时，要

定期检查控制板3AI上指示灯的功能，每年检查一次脉冲变压器油箱中的介电强度，每半年检查一次电表读数和测试点波形、参数等。

3.3 附属设施的检查和维护

为了保证雷达的整体性能，要注意其附属设施的检查和维

护工作的落实情况。附属设施主要包括UPS、油机和配电箱。在检查时，要注意