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低对流层风廓线雷达

1概述 低对流层风廓线测风雷达是一种脉冲多普勒晴空探测雷达,可以连续、实时提供距离地面150m至6-8km各高度层的大气水平风速、风向和垂直气流的数据。与可选的无线电声探测系统(RASS)相结合,可以探测150m至3km高度范围的大气虚温。主要用于: 大气风场的观测和数值预报; 临近气象预报; 污染扩散过程观测; 机场空域气流监测; 灾害性气象服务。 2系统特点 2.1高探测性能 低对流层风廓线雷达的最低探测高度为150m,最大探测高度可达11.3km;RASS测温高度可达3km以上。 2.2高时空分辨率 低对流层风廓线雷达可以连续不间断地进行对流层大气探测,以五波束6分钟的时间分辨率,提供150m~8km各高度层的风向、风速、垂直气流分布资料和以3钟的时间分辨率,提供150m~3km各高度层的温度分布资料;高度分辨率分别为120m(150m~2km)和240m(2km以上)。 2.3高数据获取率 在潮湿季节,低对流层风廓线雷达探测高度达到6km的数据获取率则在95%以上,达到8km的数据获取率在84%以上;即使在最干燥的季节,探测高度达到6km的数据获取率也在60%以上。这是国内其它厂家同型设备所不能比的。图1示出了该设备2006年7月至2007年4月各不同月份的数据获取率。 2.4高可靠性 低对流层风廓线雷达自2006年9月在延庆气象局现场安装以来,至今已运行5000小时以上无故障,每天24小时向北京市气象局提供业务数据,表现出了极高的设备稳定性和可靠性。 2.5高探测精度 通过与L波段雷达进行数据对比和自身五波束对比,结果表明,HK-QF08雷达具有较高的探测精度,满足精度风速不大于1.5m/s,风向不大于10°;测温精度0.5°C,不大于的1°C要求。图2、图3、图4分别示出了与L波段雷达数据趋势对比、统计对比和自身五波束对比曲线。 低对流层风廓线雷达已通过中国气象局大气探测技术中心综合试验基地的试验考核。 2.6维修性好 低对流层风廓线雷达采用全固态功率模块、功放及电源一体化等优化设计,使得发射系统等主要故障部位的故障发生率降低,可靠性显著提高。雷达系统采用组件化、标准化、一体化设计、具有完善的机内测试手段,系统维修性好,可用度高,使用方便。 3主要技术性能指标 3.1主要技术指标 3.1.1工作频段 UHF波段,工作频点介于440-450MHz。 3.1.2探测范围 最大测风高度:6km~8km; 最小测风高度:150m。 风速测量范围:0~60m/s; 风向测量范围:0~360; 最大测温高度:≥3km 最小测温高度:≤150m 测温范围:-40℃~75℃ 3.1.3测量误差(均方根误差) 风速测量误差:≤1.5m/s; 垂直气流误差:≤0.25m/s; 风向测量误差:≤10°; 测温精度:1℃ 3.1.4目标分辨力 风速分辨率:0.2 m/s; 高度分辨率:低模式为120m,高模式为240m; 时间分辨率:3波束工作时≤3min,5波束工作时≤6min,一次测温时间≤2min。 3.1.5输出产品 1 级产品:  各高度层的水平风速、风向,垂直气流功率谱数据;  各高度层的水平风速、风向,垂直气流信号直流电平、信号功率数据;  任意高度层的水平风速、风向,垂直气流功率谱数据;  特性层的水平风速、风向,垂直气流功率谱数据。 2 级产品:  各高度层的水平风速、风向,垂直气流信号信噪比数据;  各高度层的水平风速、风向,垂直气流一致性数据;  一次探测的“风速、风向数据”文本文件。 3 级产品:  各高度层的水平风速、风向、垂直气流、温度廓线;  风速、风向、温度廓线随时间变化图;  水平风速、风向、垂直气流数值曲线图;  探测数据气象报表文件; 风廓线图像支持多种图形格式,支持网络传输,可根据用户需求加工和产生相应的软件产品。 3.1.6可靠性和维修性 a)平均故障间隔时间MTBF 基本可靠性MTBF 为4000小时; b)维修性 基层级维修的平均修复时间MTTR为1.5小时。 3.2环境条件 a)适应温度: 室外:-40~50℃; 室内:0~30℃。 b)适应湿度: 室外设备:≤100%RH(30℃时); 室内设备:≤80%RH(30℃时); c)抗风能力: 能经受不大于75m/s的阵风风速(或不大于50m/s的平稳风速),在上述情况下,天线和电磁屏蔽网不产生永久性变形或破坏; d)电磁兼容性: 具有静电屏蔽、电磁屏蔽设计,设备地线中模拟地线(Ga)与数字地线(Gd)和安全地线(Gp)要严格分开,以增强设备的抗干扰能力; e)适应雪、冰、雹、雾、霉菌、盐雾等自然环境因素 3.3输入供电参数 交流电源:三相四线制 额定电压:380V; 额定频率:50Hz; 单机功耗:≤10kW; 4系统组成及配置 低对流层风廓线雷达按实现形式由5个独立单元组成,包括天线阵面、TR机柜、电子机柜、数据处理终端和UPS(不间断电源系统),如表1所示。其中TR机柜和电子机柜为33U标准机柜。其中16个TR模块安装在4个33U标准机柜内,图5所示。接收机、频综、信号处理器、监控系统、数据处理显示终端等组合安装在一个33U标准机柜内,如图6所示。一部具有RASS系统的低对流层风廓线雷达如图7所示。

产品详情

1概述

低对流层风廓线测风雷达是一种脉冲多普勒晴空探测雷达,可以连续、实时提供距离地面150m至6-8km各高度层的大气水平风速、风向和垂直气流的数据。与可选的无线电声探测系统(RASS)相结合,可以探测150m至3km高度范围的大气虚温。主要用于:

大气风场的观测和数值预报;

临近气象预报;

污染扩散过程观测;

机场空域气流监测;

灾害性气象服务。

2系统特点

2.1高探测性能

低对流层风廓线雷达的最低探测高度为150m,最大探测高度可达11.3km;RASS测温高度可达3km以上。

2.2高时空分辨率

低对流层风廓线雷达可以连续不间断地进行对流层大气探测,以五波束6分钟的时间分辨率,提供150m~8km各高度层的风向、风速、垂直气流分布资料和以3钟的时间分辨率,提供150m~3km各高度层的温度分布资料;高度分辨率分别为120m(150m~2km)和240m(2km以上)。

2.3高数据获取率

在潮湿季节,低对流层风廓线雷达探测高度达到6km的数据获取率则在95%以上,达到8km的数据获取率在84%以上;即使在最干燥的季节,探测高度达到6km的数据获取率也在60%以上。这是国内其它厂家同型设备所不能比的。图1示出了该设备2006年7月至2007年4月各不同月份的数据获取率。

2.4高可靠性

低对流层风廓线雷达自2006年9月在延庆气象局现场安装以来,至今已运行5000小时以上无故障,每天24小时向北京市气象局提供业务数据,表现出了极高的设备稳定性和可靠性。

2.5高探测精度

通过与L波段雷达进行数据对比和自身五波束对比,结果表明,HK-QF08雷达具有较高的探测精度,满足精度风速不大于1.5m/s,风向不大于10°;测温精度0.5°C,不大于的1°C要求。图2、图3、图4分别示出了与L波段雷达数据趋势对比、统计对比和自身五波束对比曲线。

低对流层风廓线雷达已通过中国气象局大气探测技术中心综合试验基地的试验考核。

2.6维修性好

低对流层风廓线雷达采用全固态功率模块、功放及电源一体化等优化设计,使得发射系统等主要故障部位的故障发生率降低,可靠性显著提高。雷达系统采用组件化、标准化、一体化设计、具有完善的机内测试手段,系统维修性好,可用度高,使用方便。

3主要技术性能指标

3.1主要技术指标

3.1.1工作频段

UHF波段,工作频点介于440-450MHz。

3.1.2探测范围

最大测风高度:6km~8km;

最小测风高度:150m。

风速测量范围:0~60m/s;

风向测量范围:0~360;

最大测温高度:≥3km

最小测温高度:≤150m

测温范围:-40℃~75℃


3.1.3测量误差(均方根误差)

风速测量误差:≤1.5m/s;

垂直气流误差:≤0.25m/s;

风向测量误差:≤10°;

测温精度:1℃


3.1.4目标分辨力

风速分辨率:0.2 m/s;

高度分辨率:低模式为120m,高模式为240m;

时间分辨率:3波束工作时≤3min,5波束工作时≤6min,一次测温时间≤2min。

3.1.5输出产品

1 级产品:

 各高度层的水平风速、风向,垂直气流功率谱数据;

 各高度层的水平风速、风向,垂直气流信号直流电平、信号功率数据;

 任意高度层的水平风速、风向,垂直气流功率谱数据;

 特性层的水平风速、风向,垂直气流功率谱数据。

2 级产品:

 各高度层的水平风速、风向,垂直气流信号信噪比数据;

 各高度层的水平风速、风向,垂直气流一致性数据;

 一次探测的“风速、风向数据”文本文件。

3 级产品:

 各高度层的水平风速、风向、垂直气流、温度廓线;

 风速、风向、温度廓线随时间变化图;

 水平风速、风向、垂直气流数值曲线图;

 探测数据气象报表文件;

风廓线图像支持多种图形格式,支持网络传输,可根据用户需求加工和产生相应的软件产品。

3.1.6可靠性和维修性

a)平均故障间隔时间MTBF

基本可靠性MTBF 为4000小时;

b)维修性

基层级维修的平均修复时间MTTR为1.5小时。

3.2环境条件

a)适应温度:

室外:-40~50℃;

室内:0~30℃。

b)适应湿度:

室外设备:≤100%RH(30℃时);

室内设备:≤80%RH(30℃时);

c)抗风能力:

能经受不大于75m/s的阵风风速(或不大于50m/s的平稳风速),在上述情况下,天线和电磁屏蔽网不产生永久性变形或破坏;

d)电磁兼容性:

具有静电屏蔽、电磁屏蔽设计,设备地线中模拟地线(Ga)与数字地线(Gd)和安全地线(Gp)要严格分开,以增强设备的抗干扰能力;

e)适应雪、冰、雹、雾、霉菌、盐雾等自然环境因素

3.3输入供电参数

交流电源:三相四线制

额定电压:380V;

额定频率:50Hz;

单机功耗:≤10kW;

4系统组成及配置

低对流层风廓线雷达按实现形式由5个独立单元组成,包括天线阵面、TR机柜、电子机柜、数据处理终端和UPS(不间断电源系统),如表1所示。其中TR机柜和电子机柜为33U标准机柜。其中16个TR模块安装在4个33U标准机柜内,图5所示。接收机、频综、信号处理器、监控系统、数据处理显示终端等组合安装在一个33U标准机柜内,如图6所示。一部具有RASS系统的低对流层风廓线雷达如图7所示。