新一代天氣雷達(dá)CINRADCB—RDA定標(biāo)常見問題分析

樊婷麗

摘 要：結(jié)合西安市氣象局使用新一代天氣雷達(dá)CINRADCB-RDA實(shí)際，簡(jiǎn)要探討天氣雷達(dá)定標(biāo)重要性，分析新一代天氣雷達(dá)定標(biāo)常見問題，提出降低雷達(dá)定標(biāo)問題對(duì)策，供相關(guān)部門參考。

關(guān)鍵詞：新一代天氣雷達(dá)；定標(biāo)；重要性；常見問題；對(duì)策

中圖分類號(hào)：TH765 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）13-0226-01

隨著全球氣候變暖現(xiàn)象不斷加劇，氣象條件多變，生態(tài)環(huán)境脆弱，使得各種氣象災(zāi)害頻繁出現(xiàn)，新一代天氣雷達(dá)作為監(jiān)測(cè)中小尺度災(zāi)害性天氣的重要工具，在人工影響天氣作業(yè)、災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)、定量估測(cè)降水以及汛期監(jiān)測(cè)過程中占據(jù)重要位置。新一代天氣雷達(dá)定標(biāo)的精確度是否可以滿足技術(shù)要求，其誤差數(shù)值大小直接影響災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)、汛期監(jiān)測(cè)及定量估測(cè)降水響。由于新一代天氣雷達(dá)具有靈活機(jī)動(dòng)性和不確定性，所以做好雷達(dá)定標(biāo)工作具有重要意義。

1 新一代天氣雷達(dá)CINRADCB-RDA定標(biāo)常見問題分析

1.1 定標(biāo)檢測(cè)時(shí)間和定標(biāo)文件更新

實(shí)際工作中，每個(gè)體掃過程中都要進(jìn)行VCP定標(biāo)及每8h的檢查；在離線工作過程中，每間隔2min要進(jìn)行一次VCP定標(biāo)和8h檢查；待機(jī)狀態(tài)下，只需做好每間隔2min一次VCP定標(biāo)即可。每個(gè)仰角切面結(jié)束后天線和發(fā)射機(jī)平均功率會(huì)結(jié)束更新，計(jì)算峰值功率時(shí)僅需在PRF值達(dá)322Hz時(shí)進(jìn)行。當(dāng)模式轉(zhuǎn)換到VCP21時(shí)，在首次仰角切面結(jié)束后峰值功率也會(huì)停止更新，簡(jiǎn)化計(jì)算。

每次定標(biāo)后，會(huì)有新的RDA-CLIB.DAT定標(biāo)文件生成。重啟系統(tǒng)過程中，如果沒有發(fā)現(xiàn)以RDA-CLIB.DAT命名的文件，系統(tǒng)會(huì)在適配數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行假定，第一次定標(biāo)檢測(cè)可能會(huì)錯(cuò)誤出現(xiàn)，系統(tǒng)會(huì)不斷訂正。

1.2 RDA定標(biāo)檢測(cè)報(bào)警分析

結(jié)合雷達(dá)氣象方程，簡(jiǎn)化系統(tǒng)增益定標(biāo)常數(shù)期望值計(jì)算方法：

CSYSCAL=K-[2G+10lg（f2θ2τPANT）]

式中K代表常系數(shù)。簡(jiǎn)化系統(tǒng)增益定標(biāo)常數(shù)期望值同雷達(dá)天線增益之間呈反比例關(guān)系，分別與脈沖寬度、工作頻率、天線波瓣寬度及折算到天線的發(fā)射功率的對(duì)數(shù)之間呈反比例關(guān)系。說明因RDA系統(tǒng)參數(shù)變化造成定標(biāo)檢查中簡(jiǎn)化系統(tǒng)增益定標(biāo)常數(shù)的期望值發(fā)生變化。將系統(tǒng)增益定標(biāo)常數(shù)的目標(biāo)值實(shí)測(cè)的顯示值看做ΔCSYSCAL，該顯示值看作0，表示系統(tǒng)增益變化。若脈沖寬度較窄，系統(tǒng)增益定標(biāo)常數(shù)期望值的目標(biāo)值為適配數(shù)據(jù)/接收機(jī)第234項(xiàng)值，若脈沖寬度較寬，系統(tǒng)增益定標(biāo)常數(shù)期望值的目標(biāo)值則是ADAP/R234與 ADAP/R236 的規(guī)定值之和。ADAP/R238線性通道系統(tǒng)定標(biāo)常數(shù)ΔCSYSCAL的極限是3dB，對(duì)應(yīng)報(bào)警481。

1.2.1 ΔCSYSCAL極限值>3dB

ΔCSYSCAL極限值>3dB時(shí)主要表現(xiàn)形式是折算到天線的發(fā)射功率、連續(xù)波及射頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)的期望值同實(shí)測(cè)值之間較為匹配，如系統(tǒng)噪聲溫度表現(xiàn)正常，脈沖較窄時(shí)，通道噪聲功率的電平值≤1×10-6，這可能是通用定標(biāo)路徑出現(xiàn)問題或接收機(jī)輸入端附近增益下降造成的，都屬于嚴(yán)重故障問題。一旦定標(biāo)路徑故障將會(huì)影響系統(tǒng)精確度，若發(fā)現(xiàn)接收機(jī)保護(hù)器和低噪聲放大器之間出現(xiàn)問題要及時(shí)找出故障原因。當(dāng)天線端功率頭、傳輸波導(dǎo)、匯流環(huán)接觸不良、適配數(shù)據(jù)/發(fā)射機(jī)第10項(xiàng)數(shù)據(jù)太小都會(huì)造成發(fā)射機(jī)輸出功率正常，折算到天線的發(fā)射功率是原數(shù)值的一半；若速調(diào)管輸出故障，會(huì)使輸出功率和折算到天線的發(fā)射功率數(shù)值偏低。

1.2.2 ΔCSYSCAL極限值<3dB

若折算到天線的發(fā)射功率及系統(tǒng)噪聲溫度正常，但窄脈沖時(shí)線性通道噪聲功率的數(shù)值接近4×10-6時(shí)，可能是設(shè)置的接收機(jī)后級(jí)增益數(shù)值偏大，分別對(duì)放大限幅和相位檢波器進(jìn)行檢查。若ΔCSYSCAL值偏低，可能是維護(hù)方法異?；蛟O(shè)置的適配數(shù)據(jù)不正確，如對(duì)放大限幅的增益設(shè)置較大而未調(diào)整限幅中放的增益值。

1.2.3 ΔCSYSCAL的極限值極不穩(wěn)定

系統(tǒng)熱穩(wěn)定性較差也會(huì)使ΔCSYSCAL的極限值極不穩(wěn)定，如啟動(dòng)冷機(jī)后很長(zhǎng)時(shí)間系統(tǒng)才開始穩(wěn)定，或在最后一次檢查過程中電纜線松了；如果測(cè)量過程中使用的元件松動(dòng)或損壞，測(cè)量異常數(shù)據(jù)誤輸入適配數(shù)據(jù)中，也會(huì)造成ΔCSYSCAL極限值不穩(wěn)定。

2 降低雷達(dá)定標(biāo)問題的對(duì)策

2.1 加強(qiáng)天氣雷達(dá)系統(tǒng)的維護(hù)

汛期新一代天氣雷達(dá)不間斷運(yùn)行，若雷達(dá)系統(tǒng)各項(xiàng)設(shè)備故障，會(huì)增加維修強(qiáng)度和時(shí)間，影響雷達(dá)運(yùn)行和定標(biāo)，所以要做好天氣雷達(dá)維護(hù)工作。每天開機(jī)后，對(duì)雷達(dá)參數(shù)、機(jī)房溫濕度、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)等運(yùn)行狀況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)異常要及時(shí)采取正確方法處理；定期做好周、月、季和年雷達(dá)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)，分別查看雷達(dá)電源、各分機(jī)固件運(yùn)行情況，維護(hù)、標(biāo)定雷達(dá)各項(xiàng)性能指標(biāo)，做好雷達(dá)系統(tǒng)報(bào)警提示的維護(hù)內(nèi)容，提升雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)可用性水平。

2.2 提升雷達(dá)系統(tǒng)工作人員綜合技能水平

新一代天氣雷達(dá)系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，數(shù)據(jù)流程中會(huì)出現(xiàn)很多故障節(jié)點(diǎn)，且故障排除難度大，應(yīng)加強(qiáng)臺(tái)站實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)研究和開發(fā)力度，降低定標(biāo)異常問題，提升實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)效率。當(dāng)前雷達(dá)觀測(cè)崗位職能已從傳統(tǒng)單純觀測(cè)轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代設(shè)備維護(hù)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用等，工作人員要熟練掌握相關(guān)技術(shù)，提升雷達(dá)綜合運(yùn)行質(zhì)量，確保天氣雷達(dá)正常運(yùn)行。

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