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摘 要天线空间位置的误差会直接影响到雷达的探测质量,在产品上表现为接收回波图象的错位,也就是说雷达探测到的回波不能真实反映当时的天气降水区域和回波强度,给天气预报分析带来误导。主要介绍如何调整天线座的水平和怎样修改天线方位、仰角误差进行天线空间位置定标的方法。
关键词CINRAD/SA&SB;天线;太阳法,空间位置定标
中图分类号TN文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)102-0077-01
CINRAD/SA&SB雷达是我国目前较为先进的S波段全相参脉冲多普勒天气雷达,它们作为国家组网雷达分别在国内布设37部和16部,主要用于对灾害性天气,特别是与风灾相伴随的灾害性天气的监测和预警。天线是该雷达天控系统的重要组成部分,用于S波段大功率信号的辐射以及气象目标反射信号的接收。天线空间位置的误差会直接影响到雷达的探测质量,在产品上表现为接收回波图象的错位,也就是说雷达探测到的回波不能真实反映当时的天气降水区域和回波强度。如当天线座的水平度大于技术指标就会影响到天线仰角计算的准确性,使雷达在天线扫描时,四周方位不在同一仰角上,从而造成仰角低的一侧回波高度比标注的高度低,仰角高的一侧回波比标注的高度高,使得显示出来的回波区域与实际降水区域的分布出现明显差异,这些差异会直接影响到产品的分析效果,给天气预报分析带来误导。
1天线座水平度定标
雷达系统空间位置参数对应的是RDA上气象探测产品的显示坐标,反映探测范围内气象数据的区域大小、距离、方位和仰角的空间信息。标定中首先需要检验天线座水平状态,天线座的调平指标为水平度误差<50″。当天线在多年的运转过程中,可能会由于建筑地基的下陷或其它原因,使天线座的水平度大于技术指标,这就要求雷达站对天线座水平进行调整。天线座水平度测试采用光学合象水平仪,调整步骤如下:
1)天线停在正北0°方向,将光学合象水平仪放在天线座俯仰箱内平面位置(如图),调节合象水平仪螺旋钮,俯视水平仪观察窗,当其两个半周水泡正好拼成一个圆周时,表明水平仪是放在天线座的水平位置上,读出此时水平仪上数据(水平仪中线左右各有一个水泡,当调至水平时,两个半周水泡正好拼成一个圆周)。
2)顺时针推动天线至45°,调节水平仪使之水平,读出数据,推动天线依次从0°、45°、90°……360°位置调节合象水平仪使之达到水平读出数据。读数时应注意:水平仪以仪表的“0”刻度线为分界线,顺时针旋转过“0”记“+”,逆时针旋转过“0”则记“-”或记“ +100”。
3)从光学合成水平仪上读出的数据单位为mm/m,而天线座水平度是以″为单位作为估测指标,注意二者的换算关系(1.03×仪表读数值,换算步骤略)。
4)计算上图相對直线上的数据代数差,求出天线座水平度的定标误差,其指标<50″,如果所测数据超出指标范围,则要求进行天线座调水平。那么,首先要计算出天线座的实际倾斜值。计算公式:
实际倾斜值=刻度示值×工件长度×读数值
刻度示值为:0.01mm/m,天线座直径为1500mm
例如:45°上读数为128″,225°上读数为-36″,二者水平度定标差164″大于技术指标50″,也就是说45°比225°相对高=(0.01÷1000)×1500×[(98-6)/1.03]=2.29mm。
5)将天线座12个固定螺栓松开(注意:紧固螺栓上必须保留一个螺母),然后利用天线座专用顶丝螺栓和扳手将天线座相应点顶起,根据计算值/2加入(减少)合适的垫片,依次完成各点,最后将天线座紧固,再进行测量。
6)因为读数的点与实际垫片的点不能完全重合,所以需要重复操作几次后直到达到技术要求。
2天线空间位置定标
本项首先在确保天线座水平的情况下才能采用太阳标定法查找天线空间位置误差(如果天线水平度不达指标,则按上述天线座水平度定标差方法调整),如果误差超出技术指标,则需要调整5A6中的DIP开关,使之达到天线运转角度与DCU显示角码同步的目的。太阳法定标天线正北要求选择晴好无回波天气,太阳的最佳高度角为20～40°,所以此法通常是选在早上及傍晚较宜。
1)在进行太阳法标定之前,校对RDA计算机时钟,误差应在10秒以内(拨打01012117对时)。
2)启动RDASC程序,查看calibration1、calibration2、calibration check几项中各参数是否正常,正常时填入雷达天线所在位置的经纬度,精确到秒。
3)退出RDASC,将适配参数复制到 RDASOT目录下。
4)推动天线,将天线对正天线罩里的正北线标记。
5)启动RDASOT程序,选择SUNCHECK,程序会自动寻找太阳。
6)察看寻找结果,如果找不到,可以拨动方位的DIP开关,增加或减小方位值(初调时一般以3°为单位),天线实际上将向相反的方向转动相等的角度,继续寻找。
7)重复以上两步,直到找到太阳为止,如果还找不到,可以试着将仰角DIP开关作适当改变。找到太阳后,读出方位及仰角误差,如果误差大于0.3°,则还要对DIP开关做进一步的调整。对误差的调整,当误差为正数时,则在原误差基础上加数值,否则减去。
8)再次启动太阳法查找误差,如此循环,直到达到技术指标为止。
9)将RDASOT目录下的Longterm.dat文件复制到RDASC目录下,实现对天线正北方向的标定。以后运行RDASC,程序会自动对误差进行校正。
注明:DIP开关包括方位SA1、SA2俯仰SA3、SA4,两组开关都采用为8位二进制表示,当开关位于“ON”位置时记“1”,位于“OFF”位置时记“0”,由于5A6的角码显示器上是以十进制表示天线的方位和俯仰的角度值,这里就遇到DIP开关的8位二进制与角码显示器十进制数据转换问题,以方位为例,当SA1、SA2八位皆为“1”时,从最高位开始依次为180°,90°,45°……,也就是说下一个角度值是上一个角度值的一半。仰角最高位为45°,表示意义与方位相同。
3结语
CINRAD/SA&SB型全相参多普勒天气雷达是系统精密的高科技现代化设备,为保障系统稳定可靠运行,减少设备故障次数,延长雷达使用寿命,雷达站必须对雷达进行定期维护和保养,包括日、周、月、季、年维护,主要对雷达系统进行全面检查、测试系统主要性能参数、对关键或重要部件进行重点保养维护和标校,检查并排除系统隐患,使雷达能更好的发挥作用。
参考文献
[1]北京敏视达雷达有限公司.中国新一代多普勒天气雷达CINRAD WSR-98D 用户手册.
作者简介
易洛锋(1985—),男,汉族,四川省江油市人,大学本科,助理工程师,主要从事天气雷达维护工作。
关键词CINRAD/SA&SB;天线;太阳法,空间位置定标
中图分类号TN文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)102-0077-01
CINRAD/SA&SB雷达是我国目前较为先进的S波段全相参脉冲多普勒天气雷达,它们作为国家组网雷达分别在国内布设37部和16部,主要用于对灾害性天气,特别是与风灾相伴随的灾害性天气的监测和预警。天线是该雷达天控系统的重要组成部分,用于S波段大功率信号的辐射以及气象目标反射信号的接收。天线空间位置的误差会直接影响到雷达的探测质量,在产品上表现为接收回波图象的错位,也就是说雷达探测到的回波不能真实反映当时的天气降水区域和回波强度。如当天线座的水平度大于技术指标就会影响到天线仰角计算的准确性,使雷达在天线扫描时,四周方位不在同一仰角上,从而造成仰角低的一侧回波高度比标注的高度低,仰角高的一侧回波比标注的高度高,使得显示出来的回波区域与实际降水区域的分布出现明显差异,这些差异会直接影响到产品的分析效果,给天气预报分析带来误导。
1天线座水平度定标
雷达系统空间位置参数对应的是RDA上气象探测产品的显示坐标,反映探测范围内气象数据的区域大小、距离、方位和仰角的空间信息。标定中首先需要检验天线座水平状态,天线座的调平指标为水平度误差<50″。当天线在多年的运转过程中,可能会由于建筑地基的下陷或其它原因,使天线座的水平度大于技术指标,这就要求雷达站对天线座水平进行调整。天线座水平度测试采用光学合象水平仪,调整步骤如下:
1)天线停在正北0°方向,将光学合象水平仪放在天线座俯仰箱内平面位置(如图),调节合象水平仪螺旋钮,俯视水平仪观察窗,当其两个半周水泡正好拼成一个圆周时,表明水平仪是放在天线座的水平位置上,读出此时水平仪上数据(水平仪中线左右各有一个水泡,当调至水平时,两个半周水泡正好拼成一个圆周)。
2)顺时针推动天线至45°,调节水平仪使之水平,读出数据,推动天线依次从0°、45°、90°……360°位置调节合象水平仪使之达到水平读出数据。读数时应注意:水平仪以仪表的“0”刻度线为分界线,顺时针旋转过“0”记“+”,逆时针旋转过“0”则记“-”或记“ +100”。
3)从光学合成水平仪上读出的数据单位为mm/m,而天线座水平度是以″为单位作为估测指标,注意二者的换算关系(1.03×仪表读数值,换算步骤略)。
4)计算上图相對直线上的数据代数差,求出天线座水平度的定标误差,其指标<50″,如果所测数据超出指标范围,则要求进行天线座调水平。那么,首先要计算出天线座的实际倾斜值。计算公式:
实际倾斜值=刻度示值×工件长度×读数值
刻度示值为:0.01mm/m,天线座直径为1500mm
例如:45°上读数为128″,225°上读数为-36″,二者水平度定标差164″大于技术指标50″,也就是说45°比225°相对高=(0.01÷1000)×1500×[(98-6)/1.03]=2.29mm。
5)将天线座12个固定螺栓松开(注意:紧固螺栓上必须保留一个螺母),然后利用天线座专用顶丝螺栓和扳手将天线座相应点顶起,根据计算值/2加入(减少)合适的垫片,依次完成各点,最后将天线座紧固,再进行测量。
6)因为读数的点与实际垫片的点不能完全重合,所以需要重复操作几次后直到达到技术要求。
2天线空间位置定标
本项首先在确保天线座水平的情况下才能采用太阳标定法查找天线空间位置误差(如果天线水平度不达指标,则按上述天线座水平度定标差方法调整),如果误差超出技术指标,则需要调整5A6中的DIP开关,使之达到天线运转角度与DCU显示角码同步的目的。太阳法定标天线正北要求选择晴好无回波天气,太阳的最佳高度角为20～40°,所以此法通常是选在早上及傍晚较宜。
1)在进行太阳法标定之前,校对RDA计算机时钟,误差应在10秒以内(拨打01012117对时)。
2)启动RDASC程序,查看calibration1、calibration2、calibration check几项中各参数是否正常,正常时填入雷达天线所在位置的经纬度,精确到秒。
3)退出RDASC,将适配参数复制到 RDASOT目录下。
4)推动天线,将天线对正天线罩里的正北线标记。
5)启动RDASOT程序,选择SUNCHECK,程序会自动寻找太阳。
6)察看寻找结果,如果找不到,可以拨动方位的DIP开关,增加或减小方位值(初调时一般以3°为单位),天线实际上将向相反的方向转动相等的角度,继续寻找。
7)重复以上两步,直到找到太阳为止,如果还找不到,可以试着将仰角DIP开关作适当改变。找到太阳后,读出方位及仰角误差,如果误差大于0.3°,则还要对DIP开关做进一步的调整。对误差的调整,当误差为正数时,则在原误差基础上加数值,否则减去。
8)再次启动太阳法查找误差,如此循环,直到达到技术指标为止。
9)将RDASOT目录下的Longterm.dat文件复制到RDASC目录下,实现对天线正北方向的标定。以后运行RDASC,程序会自动对误差进行校正。
注明:DIP开关包括方位SA1、SA2俯仰SA3、SA4,两组开关都采用为8位二进制表示,当开关位于“ON”位置时记“1”,位于“OFF”位置时记“0”,由于5A6的角码显示器上是以十进制表示天线的方位和俯仰的角度值,这里就遇到DIP开关的8位二进制与角码显示器十进制数据转换问题,以方位为例,当SA1、SA2八位皆为“1”时,从最高位开始依次为180°,90°,45°……,也就是说下一个角度值是上一个角度值的一半。仰角最高位为45°,表示意义与方位相同。
3结语
CINRAD/SA&SB型全相参多普勒天气雷达是系统精密的高科技现代化设备,为保障系统稳定可靠运行,减少设备故障次数,延长雷达使用寿命,雷达站必须对雷达进行定期维护和保养,包括日、周、月、季、年维护,主要对雷达系统进行全面检查、测试系统主要性能参数、对关键或重要部件进行重点保养维护和标校,检查并排除系统隐患,使雷达能更好的发挥作用。
参考文献
[1]北京敏视达雷达有限公司.中国新一代多普勒天气雷达CINRAD WSR-98D 用户手册.
作者简介
易洛锋(1985—),男,汉族,四川省江油市人,大学本科,助理工程师,主要从事天气雷达维护工作。