測雲雷達是氣象雷達的一種。測雲雷達主要用來探測雲頂、雲底的高度。如空中出現多層雲時,還能測出各層的高度。它是運用各種無線電定位方法,探測、識別各種目標。雷達由天線系統、發射裝置、接收裝置、防干擾設備、顯示器、信號處理器、電源等組成。
簡介
組成部分功能:
天線:發射/接收電磁波
饋線:傳導電磁波
伺服:天線等的運轉
發射機:產生電磁波
接收機:接收處理電磁波
信號處理:處理回波信息
產品生成:根據算法,生成套用產品/控制雷達
顯示終端:顯示產品、控制雷達
作用
測雲雷達回波不僅可以確定探測目標的空間位置、形狀、尺度、移動和發展變化等巨觀特性,還可以根據回波信號的振幅、相位、頻率和偏振度等確定目標物的各種物理特性,例如雲中含水量、降水強度、風場、鉛直氣流速度、大氣湍流、降水粒子譜、雲和降水粒子相態以及閃電等。
測雲雷達主要用來探測雲滴直徑較小,尚未形成降水的低雲和中雲,測量其頂部和底部高度及內部物理特徵,如空中有多層雲存在時,還能測出雲的層次。由於雲滴比降水粒子小得多,而雲滴對電磁波的後向散射能力與雲滴直徑的6次方成正比,與雷達波長的4次方成反比,因此測雲雷達的工作波長均較短,常用的為1.25厘米和0.86厘米。測雲雷達的工作原理與測雨雷達相似。其天線結構簡單,多數垂直向上。通常採用A式或R式距離顯示器,用照相或記錄器記錄回波。
用途
可提供飛機前方氣象情況的準確和連續的圖像並以距離和方位的形式顯示出來,為飛機改變航道、避開顛簸區域和飛行安全提供保障;為天氣預報,火箭、飛彈和太空飛行器的發射與飛行提供必要的氣象資料;工作原理
測雲雷達通過方向性很強的天線向空間發射脈衝無線電波,它在傳播過程中和大氣發生各種相互作用。利用雨滴、雲狀滴、冰晶、雪花等對電磁波的散射作用來探測大氣中的降水或雲中大滴的濃度、分布、移動和演變,了解天氣系統的結構和特徵。
主要用來探測雲頂、雲底的高度。如空中出現多層雲時,還能測出各層的高度。由於雲粒子比降水粒子小,測雲雷達的工作波長較短。測雲雷達只能探測雲比較少的高層雲和中層雲。對於含水量較大的低層雲,如積雨雲、冰雹等,測雲雷達的波束難以穿透,只能用測雨雷達探測。
目標距離的測定:由電磁波的傳播速度(近似v=c)和探測脈衝與回波信號之間的時間間隔Δt來確定。
r=c Δt /2
通常,時間間隔以μs為單位,故上式可寫成:
r=0.15Δt(km)或r=150Δt (m)
目標方位角和仰角的測定:目標的方位角和仰角的測定是依靠天線的方向性來實現的。天氣雷達的天線具有很強的方向性,它能將探測脈衝的能量集中地向某一方向發射。同樣,它也只能接收沿同一方向來的回波信號。所以,只有當天線對準目標時,才能接收到目標的回波信號。根據這一原理,當發現目標時,天線所在的方位角和仰角就是目標相對於雷達的方位角和仰角。
目標特性的測定:氣象目標對雷達電磁波的散射是雷達探測大氣的基礎。
降水回波:雲、降水粒子的散射。隨相態、幾何形狀不同而異,雷達回波功率是由有效照射體積內所有氣象目標產生的。
晴空回波:在大氣中的無雲區或很小粒子所組成的雲區探測到回波。氣象條件兩種:一是大氣中存在折射指數不均勻的區域,即湍流大氣造成了對雷達波的散射;二是分層大氣中存在折射指數垂直梯度很大的區域,即大氣對雷達波造成了鏡式反射。
雷達介紹
雷達(Radar,即 radio detecting and ranging),意為無線電搜尋和測距。它是運用各種無線電定位方法,探測、識別各種目標,測定目標坐標和其它情報的裝置。其中,天線是雷達實現大空域、多功能、多目標的技術關鍵之一;信號處理器是雷達具有多功能能力的核心組件。
雷達種類很多,可按多種方法分類:
按定位方法可分為:有源雷達、半有源雷達和無源雷達。
按裝設地點可分為;地面雷達、艦載雷達、航空雷達、衛星雷達等。
按輻射種類可分為:脈衝雷達和連續波雷達。
按工作被長波段可分:米波雷達、分米波雷達、厘米波雷達和其它波段雷達。
按用途可分為:目標探測雷達、偵察雷達、武器控制雷達、飛行保障雷達、氣象雷達、導航雷達等。 相控陣雷達是一種新型的有源電掃陣列多功能雷達。它不但具有傳統雷達的功能,而且具有其它射頻功能。