FFT技术在多普勒雷达测量末敏子弹落速中的应用

第30卷增刊

2008年10月

探测与控制学报Journal of Detection &Control

Vol 130Supplement

Oct 12008

　3收稿日期:2008203209

作者简介:李阿楠(1975-),男,陕西西安人,硕士研究生,讲师,研究方向:轻武器应用工程。

FF T 技术在多普勒雷达测量末敏子弹落速中的应用

李阿楠,翟晓军,安纯前

(武警工程学院装备运输系,陕西西安　710086)

摘　要:对FF T 技术在连续波多普勒雷达测速中的应用进行分析,提出了利用FF T 技术的多普勒雷达对末

敏子弹落速进行测量,并论证了该方法的可行性。

关键词:FFT 技术;末敏子弹;弹道测量

中图分类号:TN 959.6　文献标志码:A 文章编号:100821194(2008)S020052203

FFT T echnique Apply in Doppler R adar to Measure Submunition ’s V elocity

of T erminal 2sensing Ammunition ’s

L I A 2nan ,ZHA I Xiao 2jun ,AN Chun 2qian

(Equipment and Traffic Institute ,Engineering College of Armed Police Force ,Xi ’an 710086,China )

Abstract :This paper makes analysis on FFT technique applying in velocity measure radar ,puts forward the use

of the radar with FFT technique to measure submunition ’s velocity of terminal 2sensing ammunition and demon 2strates the feasibility of this method.

K ey w ords :FF T technique ;submunition of terminal 2sensing ammunition ;ballistic measure

0　引言

FF T (Fast Fourier t ransform )技术是快速傅里

叶变换,它是离散傅里叶的快速算法,随着大规模集

成器件的问世以及计算机技术的迅速发展,FF T 技术已应用于现代科学技术的各个领域。末敏弹是用来有效地对大规模集群装甲目标实施纵身打击的一种灵巧弹药。母弹于700～800m 高空抛射子弹,经降落伞减速、减旋后,于150～200m 高空达到稳态扫描状态,弹头上的扫描器对地面目标作螺旋性扫描,整个弹体匀速垂直下落(落速为10m/s 左右),并在适当的高度上爆炸。

稳态扫描段的弹道参数极为重要,而垂直落速就是其中的一个重要参数。本文提出在多普勒雷达中采用FF T 技术,从而用来测量末敏子弹的垂直落速。

1　传统的多普勒雷达测速原理

传统的多普勒雷达测量目标速度的原理是:雷

达向目标发射连续等幅信号,而目标的状态信息则含于它的回波信号之中,设其发射信号为:

S 0(t )=A 0cos (2πf 0t +φ0)

(1)

式(1)中,A 0为信号幅度;f 0为发射波频率;φ0为初始相位,则不考虑噪声与干扰等的目标回波信号为:

S r (t )=A r co s 2

π(f 0-f d )(t -t r )+φ(t )(2)式(2)中,f d 为目标运动而引起的多普勒频移;t r 为回波信号相对于发射信号的延迟时间;A r (t )为回

波振幅;φ(t )为回波相角。

多普勒雷达对式(2)中的多普勒频移f d 进行检测和处理,然后由公式计算出目标的径向速度V r =λ

2

f d 。在多普勒雷达对回波信号进行测量之前,必须首先进行滤波,在滤波的过程中,窄带频率跟踪滤波器起着关键作用,它是一个中心频率跟随被测信号频率而变化的带通滤波器,它对雷达测速性能的

改善是十分显著的,但是,当有几个速度各异的运动目标处于雷达天线波束之中时,雷达接受信号中可能同时含有几个目标引起的多普勒频率信息,而它只能对其中一个目标引起的多普勒频率锁定跟踪,也就是说,当雷达天线波束中同时存在几个速度各异的目标时,传统的测速雷达最多只能测量到其中一个目标的运动速度。

2　FFT技术在多普勒测速雷达中的应用原理

傅里叶变换是信号处理和数据处理中的一个重要分析工具,它实质上是将时域信号变换成频域信号,而在多普勒雷达测速过程中,需要检测与处理的恰恰是目标回波中的频域信号,所以通过傅里叶变换便可达到求解多普勒频率的目的,继而求出目标速度。如图1所示,傅里叶变换首先要对x(t)进行采样,采样相当于将x(t)乘以图1(b)所示的采样函数Δ0(t),采样后便得到图1(c)所示的采样后的函数x T(t)和它的傅里叶变换,这是对原始变换的第一次修正,时域的相乘对应于频域的卷积,X(f)与Δ

(f)卷积的结果为X(f),沿频率轴以采样频率f s 为周期的周期谱函数,根据采样定理,若对x(t)采样的频率f s高于x(t)所包含的最高频率f m的两倍,就不会产生频域的混叠现象。所以在处理雷达信号时,采样频率的选择至少应大于信号中多普勒频率的两倍,以减小频域混叠带来的f d测量误差。因为x(t)有无穷多个采样值,无法用计算机对之进行计算,所以需对采样后的函数进行截断,使之仅具有有限个采样点参与运算,一般选N=1024,N=2 048或N=4096,图1(d)给出了截断x T(t)用的矩形窗函数和它的傅里叶变换,由于截断x T(t)是在时域进行的,所以窗函数又称为时间窗。矩形窗函数的宽度为T0,假定在窗口宽度T0内有N个等间隔的脉冲函数,则T0=N T。图1(e)给出了代表x(t)的无限脉冲序列与窗函数相乘所产生的有限时间函数序列,这是对原始傅里叶变换的第二次修正,但仍然不是一种计算机可以接受的形式,因为频谱函数仍然是连续函数,所以还必须对频谱函数进行采样,采样函数如图图1(f)所示,采样间隔为1/T0,最后得到如图1(g)所示的离散傅里叶变换对,它的时域或频域都是用离散值表示的,而且如果原来的时间函数x(t)用N个采样值,其傅里叶变换X(f)同样也是用N个采样值近似

。

图1　离散傅里叶变换的图解说明

在采用FF T技术的多普勒雷达中可以将各采样点的运算看作为一个运动单元,截断用的时间窗口宽度T0=N T可比拟为传统的测速雷达中测量基线或波门时间,由这N个采样点经离散傅里叶变换求解出的某一目标引起的多普勒雷达频率f d所对应的目标速度就是我们所说的一个测点的速度,随着目标的不断运动,雷达不断得以采样频率f s对目标回波信号进行采样,设在雷达对目标的有效测量时间内,雷达获得了M N个采样点,则如果以N个点作为一个运算单元对M N个采样点连续分段,就可由此计算出被测目标的M个测点的径向速度。

3　用多普勒雷达测量末敏弹子弹落速

图2所示为采用了FF T技术的连续波多普勒雷达原理图。雷达设备中有一个模拟带通滤波器,

35

李阿楠等:FF T技术在多普勒雷达测量末敏子弹落速中的应用

它具有足够的带宽,使回波信号中有用的频率成分都能通过它,起着预滤波的作用。模数转换器完成时域信号的量化和采样,然后经由一个直接存储器将采样信号以直接存储的方式传递给计算机,数字硬件板的使用可以大大加快数字信号的处理速度,它与计算机共同完成对输入采样序列的离散傅里叶变换,从而得出多普勒频率随时间的变化关系,最终得出弹丸的径向速度随时间的变化关系

。

图2　采用FFT 技术的多普勒测速雷达

图3所示为采用了FF T 技术多普勒雷达用单

脉冲法跟踪多个末敏子弹,雷达设备能够连续测量目标的角坐标,求出它与天线指向之间的偏差,及时矫正天线的指向,使其波瓣能够始终对准目标。多普勒雷达向目标发出连续的等幅信号,回波信号中包含了多个速度不同的目标,而FF T 相当于一组并联的滤波器,这些回波信号中的大部分能量就会通过与其各自频率相对应的滤波器输出,计算机再对这些经过滤波器组后的频谱信号进行处理,检测出各个目标运动时对应的多普勒频率,继而计算出

各目标的径向速度

。

图3　末敏弹垂直落速测量原理图

4　测量中应注意的问题

首先要将多普勒雷达置于合适的位置,保证要

测的末敏子弹都处于雷达波束,并且各个目标不会因为相互之间的遮挡而使雷达天线“看”不到其中一个或一些目标,再者由于末敏子弹数量多,速度不一,因此要想较长时间的测得各个弹丸的运动速度,就要求雷达天线有较宽的波束角。参考文献:

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[2]刘世平.弹丸速度测量与数据处理[M ].北京:兵器工业

出版社,1999.

[3]王昌明.实用弹道学[M ].北京:兵器工业出版社,2000.

(上接第51页)3.4.4　起爆时机判断

单片机初始化时,设置信号状态转换寄存器STR 的初始值为十进制数1。如果有目标信号到来,将STR 的值置2;继续进行信号译码;如果在某一时刻,目标信号消失(即译码输出为无效信号),则将STR 的值减1;检查STR 的状态,若其值重新为1,便输出起爆信号。

4　结论

采用上述软硬件设计的信号处理系统能够较好满足半主动式激光近炸引信的要求。系统将PIC 型单片机引入到小口径火炮激光引信的设计中,可

大大减小硬件电路的体积、功耗和成本,为半主动式

激光近炸引信应用到小口径火炮中打下好的基础。参考文献:

[1]崔占忠,宋世和,徐立新.近炸引信原理[M ].北京:北京

理工大学出版社,2001.

[2]马宝华.现代引信的控制功能及特征[J ].探测与控制学

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[6]求是科技.PIC 单片机典型模块设计实例导航[M ].北

京:人民邮电大学出版社,2005.

45探测与控制学报

多普勒天气雷达练习题

练习题2 1．业务运行的多普勒天气雷达通常采用体积扫描的方式观测。我国业务运行多普勒雷达通常采用的体描模式（VCP11、VCP21、VCP31）2．多普勒天气雷达与常规天气雷达的主要区别在于：前者可以测量目标物（沿雷达径向速度），从而大大加强了天气雷达对各种天气系统特别是（强对流天气系统）的识别和预警能力。 3．新一代雷达系统对灾害天气有强的监测和预警能力。对台风、暴雨等大范围降水天气的监测距离应不小于（400km）。 4．新一代雷达系统对灾害天气有强的监测和预警能力。对雹云、中气旋等小尺度强对流现象的有效监测和识别距离应大于（150km）。 5．新一代雷达观测的实时的图像中，提供了丰富的有关（强对流天气）信息。 6．新一代雷达速度埸中，辐合（或辐散）在径向风场图像中表现为一个最大和最小的径向速度对，两个极值中心连线和雷达射线（一致）。7．新一代雷达速度埸中，气流中的小尺度气旋（或反气旋），在径向风场图像中表现为一个最大和最小的径向速度对，但中心连线走向则与雷达射线相（垂直）。 8．新一代天气雷达观测采用的是北京时。计时方法采用24小时制，计时精度为秒。 9．速度场（零等值线）的走向不仅表示风向随高度的变化，同时表示雷达有效探测范围内的（冷、暖平流）。 10．在距离雷达一定距离的一个小区域内，通过对该区域内沿雷达径向速度特征的分析，可以确定该区域内的气流（辐合）、（辐散）和（旋转）等特征。 11．天气雷达是用来探测大气中降水区的（位置）、大小、强度及变化

12．气象目标对雷达电磁波的（散射）是雷达探测的基础。 13．气象上云滴、雨滴和冰雹等粒子一般可近似地看作是圆球。当雷达波长确定后，球形粒子的散射情况在很大程度上依赖于粒子直径D 和入射波长λ之比。对于（D远小于λ）情况下的球形粒子散射称为瑞利散射；而（D与λ尺度相当）情况下的球形粒子散射称为（Mie）米散射。 14．多普勒天气雷达使用低脉冲重复频率PRF测（反射率因子）,用高脉冲重复频率PRF测（速度）。 15．每秒产生的触发脉冲的数目，称为（脉冲重复频率），用PRF 表示。两个相邻脉冲之间的间隔时间，称为（脉冲重复周期），用PRT表示，它等于脉冲重复频率的（倒）数。 16．降水粒子产生的回波功率与降水粒子集合的反射率因子成（正比）。与取样体积到雷达的距离的平方成（反比）。 17．S波段天气雷达是（10）cm波长的雷达。 18．在天线方向上两个半功率点方向的夹角称为（c波束宽度）。19．在强回波离雷达（较近）时，有可能产生旁瓣造成虚假回波. 20．降水粒子的后向散射截面是随粒子尺度增大而（增大）。 21．0 dBZ、－10dBZ、30dBZ和40dBZ对应的Z值分别为（1）、（0.1）、（1000）、（10000） (mm6/m3)。 22．SA雷达基数据中反射率因子的分辨率为(1km×1°)。 23．写出Z-I关系的表达公式 (b Z ) AI 24．Ze的物理意义是（所有粒子直径的６次方之和）。 25．雷达反射率η是单位体积中，所有降水粒子的（雷达截面之和）。 26．雷达气象方程说明回波功率与距离的（二）次方成反比。

雷达运动目标检测大作业

非均匀空时自适应处理 摘要 本文首先依次介绍了在非均匀环境下的STAP处理法，包括降维、降秩以及LSMI方法，接着重点分析了直接数据域（DDD）方法的原理及实现过程，最后针对直接数据域方法进行了仿真实验。 引言 机载雷达对运动目标检测时, 面临的主要问题是如何抑制强大的地面杂波和各种类型的干扰，空时自适应处理（STAP）是解决该问题的关键技术。STAP 技术通过对杂波或干扰训练样本分布特性的实时学习来来形成空域—时域二维自适应权值，实现对机载雷达杂波和干扰的有效抑制。 STAP技术在形成自适应权值时，需要计算杂波协方差矩阵R。实际系统的协方差矩阵是估计得到的，即先在待检测距离单元的临近单元测得K个二维数 据矢量样本V i（i=1，2…K），再计算R的估计值?=Σ i=1K V i V i H∕K，然后可得自 适应权值W=μR^-1S，其中μ为常数，S为空时导向矢量。临近训练样本的选择必须满足独立同分布（IID）条件。同时，为了使由杂波协方差矩阵估计引起的性能损失控制在3dB内，要求均匀训练样本数K至少要2倍于其系统自由度（DOF）。如果所选样本非均匀，则形成的权值无法有效对消待检测单元中所含有的杂波和干扰，从而大大降低对运动目标的检测性能。 在实际应用中, 机载雷达面临的杂波环境往往是非均匀的, 这对经典的S T A P 技术带来了极大的挑战。针对这一难题, 许多新的适用于非均匀杂波环境的S T A P 方法不断被提出。 1、解决非均匀样本的方法 1.1、降维方法 降维方法的最初目的是为了减少空时自适应处理时所需的巨大运算量, 但后来发现该类方法同时大大减少了对均匀训练样本数的需求, 对非均匀情况下杂波抑制起到了积极的作用。降维方法将每次自适应处理所需要抑制的杂波范围限制在某一个较小杂波子空间内, 根据RMB准则和Brennan定理, 自适应处理时所需要的均匀训练样本数由2 倍于整体系统自由度减至降维后2 倍于子空间系统自由度。降维程度越高, 对均匀训练样本的需求就越少。降维方法属固定结构方法, 无法充分利用杂波的统计特性。当辅助波束与杂波谱匹配很好时, 处理性能往往很好。反之, 则性能下降。 1.2、降秩方法 与固定结构降维方法相反, 降秩方法充分利用回波中杂波的分布特性, 每次处理选取完备杂波空间来形成自适应权值对消杂波分量, 可看作依赖回波数据的自适应降维方法。该类方法在形成权值过程中利用的信息中不含噪声分量, 所以避免了小样本情况下噪声发散带来的性能下降问题, 故减少了对均匀训练样本数的需求。同样, 该类方法在满足信杂噪比损失不超过 3 d B 条件时所需的训练样本数约为 2 倍的杂波子空间的维数。从处理器结构上来看, 降秩方法可

舟山多普勒天气雷达原理与业务应用试题

多普勒天气雷达原理与业务应用试题 1、新一代天气雷达主要有哪三个部分组成？ 答：雷达数据采集（RDA ）、雷达产品生成（RPG ）和主用户处理器（PUP ）。 2、雷达数据采集（Radar Data Acquisition ）简称RDA ，有哪几部分构成？ 答：发射机、天线、接收机和信号处理器。 3、主用户处理器（Principal User Processor ）简称PUP ，主要功能是什么？ 答：获取、存储和显示产品。 4、新一代天气雷达第一级数据是由接收机输出的模拟数据，第二级数据是由信号处理器产生的最高时空精度的高分辨率数据，称为 基数据 ；第三级数据是由RPG 生成的数据，称为 产品数据 。 5、新一代天气雷达有哪4种常用体扫模式？强对流天气过程中最好使用何种扫描模式？ 新一代天气雷达有VCP11、VCP21、VCP31、VCP32四种常用体扫模式。 强对流天气过程中最好使用VCP11体扫模式。 6、雷达气象方程为i i kdr t r r r h G P P 单位体积∑?=-σψπθφλ0 2.02 22210.)2(ln 1024，其中G 表示 天线增益 ，λ表示 雷达波长 ， σ表示 粒子的后向散射截面 。 7、在瑞利散射条件下， 单位体积 单位体积 ∑∑= 62 4 5||i i D k λπσ，定义反射率因子单位体积 ∑= 6 i D Z ，则雷达气象方程可表示为C P r Z r 2= ，其中22 23||)2(ln 1024K h G P C t λθφ π=。在不满足瑞利散射条件下，雷达气象方程要表示为同一形式C P r Z r e 2=，则e Z 称为 等效反射率因子 。 8、反射率因子和回波功率的表示形式分别定义为 0 lg 10Z Z dBZ ?=（10=Z 3 6/m mm ）和 min lg 10P P dB r ?=，将雷达气象方程 C P r Z r 2= 变换为

光学干涉测量技术

光学干涉测量技术 ——干涉原理及双频激光干涉 1、干涉测量技术 干涉测量技术和干涉仪在光学测量中占有重要地位。干涉测量技术是以光波干涉原理为基础进行测量的一门技术。相干光波在干涉场中产生亮、暗交替的干涉条纹，通过分析处理干涉条纹获取被测量的有关信息。 当两束光亮度满足频率相同，振动方向相同以及相位差恒定的条件，两束光就会产生干涉现象，在干涉场中任一点的合成光强为： 122I I I πλ=++ 式中△是两束光到达某点的光程差。明暗干涉条纹出现的条件如下。 相长干涉（明）： min 12I I I I ==+ （ m λ=） 相消干涉（暗）： min 12I I I I ==+-， （12m λ? ?=+ ??? ） 当把被测量引入干涉仪的一支光路中，干涉仪的光程差则发生变化。通过测量干涉条纹的变化量，即可以获得与介质折射率和几何路程有关的各种物理量和几何量。 按光波分光的方法，干涉仪有分振幅式和分波阵面式两类。按相干光束传播路径，干涉仪可分为共程干涉和非共程干涉两种。按用途又可将干涉仪分为两类，一类是通过测量被测面与参考标准波面产生的干涉条纹分布及其变形量，进而求得试样表面微观几何形状、场密度分布和光学系统波像差等，即所谓静态干涉；另一类是通过测量干涉场上指定点干涉条纹的移动或光程差的变化量，进而求得试样的尺寸大小、位移量等，即所谓动态干涉。 下图是通过分波面法和分振幅法获得相干光的途径示意图。光学测量常用的是分振幅式等厚测量技术。 图一 普通光源获得相干光的途径 与一般光学成像测量技术相比，干涉测量具有大量程、高灵敏度、高精度等特点。干涉测量应用范围十分广泛，可用于位移、长度、角度、面形、介质折射率的变化及振动等方面的测量。在测量技术中，常用的干涉仪有迈克尔逊干涉仪（图二）、马赫-泽德干涉仪、菲索

雷达目标检测性能分析

雷达目标检测实例 雷达对Swerling起伏目标检测性能分析 1.雷达截面积(RCS)的涵义 2.目标RCS起伏模型 3.雷达检测概率、虚警概率推导 4.仿真结果与分析

雷达通过发射和接收电磁波来探测目标。雷达发射的电磁波打在目标上，目标会将入射电磁波向不同方向散射。其中有一部分向雷达方向散射。雷达截面积就是衡量目标反射电磁波能力的参数。

雷达截面积(Radar Cross Section, RCS)定义:22o 2 4π 4π4π4π()4πo i i P P R m P P R σ=== 返回雷达接收机单位立体角内的回波功率 入射功率密度 在远场条件下，目标处每单位入射功率密度在雷达接收机处每单位立体角内产生的反射功率乘以4π。 R 表示目标与雷达之间的距离，P o 、P i 分别为目标反射回 的总功率和雷达发射总功率

?目标RCS和目标的几何横截面是两个不同的概念?复杂目标在不同照射方向上的RCS不同 ?动目标同一方向不同时刻的RCS不同 飞机舰船 目标RCS是起伏变化的，目标RCS大小直接影响着雷达检测性能。为此，需用统计方法来描述目标RCS。基于此，分析雷达目标检测性能。

Swerling 模型是最常用的目标RCS 模型，它包括Swerling 0、I 、II 、III 、IV 五种模型。其中，Swerling 0型目标的RCS 是一个常数，金属圆球就是这类目标。Swerling Ⅰ/Ⅱ型： 1 ()exp()p σ σσσ =- 指数分布 Swerling Ⅰ：目标RCS 在一次天线波束扫描期间是完 全相关的，但本次和下一次扫描不相关（慢起伏），典型目标如前向观察的小型喷气飞机。 Swerling Ⅱ：目标RCS 在任意一次扫描中脉冲间不相关（快起伏），典型目标如大型民用客机。

导波雷达液位计的原理及应用

导波雷达料位计的原理及应用 导波雷达料位计的原理及应用 一、导波雷达料位计概述 料位是工业生产中的一个重要参数。料位测量的方法很多，针对不同的工况和介质可以使用不同测量原理的料位计，吹气法、静压式、浮球式、重锤式、超声波等几种常用的料位测量仪表，都有各自的特点和应用范围。导波雷达料位计运用先进的雷达测量技术，以其优良的性能，尤其是在槽罐中有搅拌、温度高、蒸汽大、介质腐蚀性强、易结疤等恶劣的测量条件下，显示出其卓越的性能，在工业生产中发挥着越来越重要的作用。 二、原理及技术性能 雷达波是一种特殊形式的电磁波，导波雷达料位计利用了电磁波的特殊性能来进行料位检测。电磁波的物理特性与可见光相似，传播速度相当于光速。其频率为300MHz-3000GHz。电磁波可以穿透空间蒸汽、粉尘等干扰源，遇到障碍物易于被反射，被测介质导电性越好或介电常数越大，回波信号的反射效果越好。 雷达波的频率越高，发射角越小，单位面积上能量（磁通量或场强）越大，波的衰减越小，导波雷达料位计的测量效果越好。 １.导波雷达料位计的基本原理 导波雷达料位计组成：它主要由发射和接收装置、信号处理器、天线、操作面板、显示、故障报警等几部分组成。 发射－反射－接收是导波雷达料位计工作的基本原理。雷达传感器的天线以波束的形式发射最小5.8GHz的雷达信号。反射回来的信号仍由天线接收，雷达脉冲信号从发射到接收的运行时间与传感器到介质表面的距离以及物位成比例。

即：h=?H–vt/2? 式中?h为料位；H为槽高；?v为雷达波速度；t为雷达波发射到接收的间隔时间；２.导波雷达料位计测量料位的先进技术： (１)回波处理新技术的应用 从导波雷达料位计的测量原理可以知道，导波雷达料位计是通过处理雷达波从探头发射到介质表面然后返回到探头的时间来测量料位的，在反射信号中混合有许多干扰信号，所以，对真实回波的处理和对各种虚假回波的识别技术就成为导波雷达料位计能够准确测量的关键因素。 (２)测量数据处理： 由于液面波动和随机噪声等因素的影响，检测信号中必然混有大量噪声。为了提高检测的准确度，必须对检测信号进行处理，尽可能消除噪声。 经过大量的实验验证，采用数据平滑方法可以达到满意的效果。此方法也可有效的克服罐内搅拌器对测量的影响。 (３)导波雷达料位计的特点： 由于导波雷达料位计采用了上述先进的回波处理和数据处理技术，加上雷达波本身频率高，穿透性能好的特点，所以，导波雷达料位计具有比接触式料位计和同类非接触料位计更加优良的性能。 ①可在恶劣条件下连续准确地测量。 ②操作简单，调试方便。 ③准确安全且节省能源。 ④无需维修且可靠性强。 ⑤几乎可以测量所有介质。

多普勒天气雷达原理与业务应用思考题

1 多普勒天气雷达主要由几个部分构成？每个部分的主要功能是什么？ 答：主要由雷达数据采集子系统（RDA ），雷达产品生成子系统（RPG ），主用户终端子系统（PUP ）三部分构成。RDA 的主要功能是：产生和发射射频脉冲，接收目标物对这些脉冲的散射能量，并通过数字化形成基本数据。RPG 的主要功能是：由宽带通讯线路从RDA 接收数字化的基本数据，对其进行处理和生成各种产品，并将产品通过窄带通讯线路传给用户，是控制整个雷达系统的指令中心。PUP 的主要功能是：获取、存储和显示产品，预报员主要通过这一界面获取所需要的雷达产品，并将它们以适当的形式显示在监视器上。 2 多普勒天气雷达的应用领域主要有哪些？ 答：一、对龙卷、冰雹、雷雨大风、暴洪等多种强对流天气进行监测和预警；二、利用单部或多部雷达实现对某个区域或者全国的降水监测；三、进行较大范围的降水定量估测；四、获取降水和降水云体的风场信息，得到垂直风廓线；五、改善高分辨率数值预报模式的初值场。 3 我国新一代天气雷达主要采用的体扫模式有哪些？ 答：主要有以下三个体扫模式：VCP11——规定5分钟内对14个具体仰角的扫描，主要对强对流天气进行监测；VCP21——规定6分钟内对9个具体仰角的扫描，主要对降水天气进行监测；VCP31/VCP32——规定10分钟内对5个具体仰角的扫描（使用长脉冲），主要对无降水的天气进行监测。 4 天气雷达有哪些固有的局限性？ 答：一、波束中心的高度随距离的增加而增加；二、波束宽度随距离的增加而展宽；三、静锥区的存在。 5 给出雷达气象方程的表达式，并解释其中各项的意义。 答： P t 为雷达发射功率(峰值功率)； G 为天线增益；h 为脉冲长度； 、 ：天线在水平方向和垂直方向的波束宽度； r 为降水目标到雷达的距离； ：波长； m ：复折射指数； Z 雷达反射率因子。 6 给出反射率因子在瑞利散射条件下的理论表达式，并说明其意义。 答：∑= 单位体积6i D z ，反射率因子指在单位体积内所有粒子的直径的六次方的总和，与波长无关。 7 给出后向散射截面的定义式及其物理意义。 答： 定义：设有一个理想的散射体，其截面面积为?，它能全部接收射到其 上的电磁波能量，并全部均匀的向四周散射，若该理想散射体返回雷达天线处的电磁波能流密度，恰好等于同距离上实际散射体返回雷达天线的电磁波能流密度，则该理想散射体的截面面积?就称为实际散射体的后向散射截面。 物理意义：定量表示粒子后向散射能力的强弱，后向散射截面越大，粒子的后向散射能力越强，在同等条件下，它所产生的回波信号也越强。 8 什么是天气雷达工作频率？什么是天气雷达脉冲重复频率？ 答：工作频率——天气雷达发射的探测脉冲的震荡频率 脉冲重复频率——每秒产生的触发脉冲的数目 9 什么是波束的有效照射深度和有效照射体积？ 答：有效照射深度——雷达发出的探测脉冲具有一定的持续时间τ，在空间的电磁波列就有一定的长度h=τc ，在雷Z R C Z m m r h G p p t r ?=?+-=2 2222223212ln 1024λθ?πθ?λi S s R S 24πσ=

雷达液位计和雷达料位计

雷达物位计使用说明书

目录 一、脉冲型雷达物位计 测量原理-------------------------------------------------------------------------------------------1 产品简介------------------------------------------------------------------------------------------2 安装指南------------------------------------------------------------------------------------------3 仪表尺寸------------------------------------------------------------------------------------------7测量条件------------------------------------------------------------------------------------------9 编程调试-------------------------------------------------------------------------------------------9 技术参数------------------------------------------------------------------------------------------11 产品选型------------------------------------------------------------------------------------------12 二、导波型雷达物位计 测量原理-------------------------------------------------------------------------------------------15 产品简介--------------------------------------------------------------------------------------------17 安装指南--------------------------------------------------------------------------------------------18 调试--------------------------------------------------------------------------------------------21 仪表尺寸---------------------------------------------------------------------------------------------22 技术参数--------------------------------------------------------------------------------------------22 产品选型--------------------------------------------------------------------------------------------23

(整理)卫星与雷达复习题.

预报员试题/卫星与雷达； 极轨卫星：。轨道位置在空间几乎是固定的，高度800——1000千米，绕地球飞行，获取全球资料。 地球同步（或静止）卫星。位于地球赤道上空，高度36000千米左右，与地球自转速度相同，在赤道上空静止不动，因此，也称地球同步轨道卫星。 太阳耀斑：。 在可见光图像上，水面对太阳光的反射有可能使它具有云或浮尘的表现，这一现象称为太阳耀斑。 多普勒效应： 指波源相对于观察者运动时，观察者接收到的信号频率和波源发出的频率是不同的，而且发射频率和接收频率之间的差值和波源运动的速度有关。 下击暴流：能够产生近地面破坏性的水平辐散出流的风暴下部强下沉气流。 云线：带状云系的宽度小于一个纬距叫云线。 阵风锋：雷暴产生的冷空气外流边界的前沿。 雹暴云团以冰雹、大风天气为主的云团。 在云图中，“IR”“VIS”和“WV”分别代表：

C.红外图、可见光图、水汽图 红外云图的波长区间____。 B. 10.5至12.5um 可见光云图的波长区间____。 C. 0.4至1.1um 水汽云图的波长区间____。 A. 5.7至7.1um 红外云图的色调取决于物体________________。 B.表面温度的高低 白天在可见光图像上何处的云趋于更亮些： A.当面向太阳时； 可见光云图的色调取决于物体________________。 A．对太阳光的反照率的大小 水汽图的色调取决于物体________________。 C.水汽含量 一般来说，在( )上，云顶高度越高，则温度越低，云的色调越白。 A. 红外图 进行云识别时最主要因子包括： B.云识别时使用的图像种类； 暗影和高亮度在下面那种情况可观测到？ B.可见光图像上

导波雷达液位计变送器的安装调试

导波雷达液位计变送器的安装调试 污水处理污水池液位（VEGA Hart协议） 1、原理：雷达波是一种特殊形式的电磁波，导波雷达料位计利用了电磁波的特殊性能来行料位检测。电磁波的物理特性与可见光相似，传播速度相当于光速。其频率为300MHz- 3000GHz。电磁波可以穿透空间蒸汽、粉尘等干扰源遇到障碍物易于被反射，被测介质导电性越好或介电常数越大，回波信号的反射效果越好。雷达波的频率越高，发射角越小，单位面积上能量（磁通量或场强）越大，波的衰减越小，导波雷达料位计的测量效果越好。 2、导波雷达料位计组成：它主要由发射和接收装置、信号处理器、天线、操作面板、显示、故障报警等几部分组成。发射－反射－接收是导波雷达料位计工作的基本原理。雷达传感器的天线以波束的形式发射最小5.8GHz的雷达信号。反射回来的信号仍由天线接收，雷达脉冲信号从发射到接收的运行时间与传感器到介质表面的距离以及物位成比例。 即：h=H–vt/2 式中h为料位；H为槽高；v为雷达波速度；t为雷达波发射到接收的间隔时间。 3、安装应注意的问题（１）当测量液态物料时，传感器的轴线和介质表面保持垂直；当测量固态物料时，由于固体介质会有一个堆角，传感器要倾斜一定的角度。（２）尽量避免在发射角内有造成假反射的装置。特别要避免在距离天线最近的1/3锥形发射区内有障碍装置（因为障碍装置越近，虚假反射信号越强）。若实在避免不了，建议用一个折射板将过强的虚假反射信号折射走。这样可以减小假回波的能量密度，使传感器较容易地将虚假信号滤出。（３）要避开进料口，以免产生虚假反射。（４）传感器不要安装在拱形罐的中心处（否则传感器收到的虚假回波会增强），也不能距离罐壁很近安装，最佳安装位置在容器半径的１／２处。（５）要避免安装在有很强涡流的地方。如：由于搅拌或很强的化学反应等，建议

hawk导波雷达物位计产品说明书[2]

导波雷达物位计 使用手册 重庆霍克川仪仪表有限公司

目录 测量原理 (3) 产品介绍 (4) 安装指南 (5) 仪表调试 (10) 接线方式 (21) 技术参数 (21) 产品选型 (22)

MPS2000系列导波雷达物位计 测量原理 导波雷达是基于TDR（时间行程）原理的测量仪表。 探头发出高频脉冲并沿缆绳传播，当脉冲遇到物料表面 时反射回来被仪表内接收器接收。通过独特的等效采样 技术，将记录脉冲发射到接收之间的时间差，最终转化 为仪表到料位之间的距离。并将距离信号转化为物位信 号。 输入 反射的脉冲信号沿缆绳传导至仪表电子线路部分，微处理器对此信号进行处理，识别出 微波脉冲在物料表面所产生的回波。正确的回波信号识别由智能软件完成，距离物料表面的距离D与脉冲的时间行程T成正比： D=C×T/2 其中C为光速 因空罐的距离E已知，则物位L为： L=E-D 输出 通过输入空罐高度（零点），满罐高度（满量程）及一些现场工况和应用参数来来使得仪表自动使用现场的测量环境，对应料位的比例输出4～20mA电流信号以及HART仪表总线上的数据。

产品介绍

安装指南 下述的安装指南适用于缆式和杆式探头测量固体颗粒料和 液体物体。同轴管式探头只适用于液体物体。 安装位置： 尽量远离出料口和进料口。 对金属罐和塑料罐，在整个量程范围内不碰壁。如果是金属罐， 物位仪表不要安装在罐的中央。 建议安装在料仓直径的1/4处。 缆式探头或杆式探头离罐壁最小距离不小于30厘米。 探头底部距罐底大约30mm。 探头距罐内障碍物最小距离不小于200mm。 如果容器底部是锥型的，传感器可以安装 罐顶中央，这样可以一直测量到罐底。 测量范围 说明： H----测量范围 L----空罐距离 B----顶部盲区 E----探头到罐壁的最小距离 顶部盲区是指物料最高料面与测量参考点之间的最小距离。 底部盲区是指缆绳最底部附近无法精确测量的一段距离。 顶部盲区和底部盲区之间是有效测量距离。 注意： 只有物料处于顶部盲区和底部盲区之间时，才能保证罐内物位的可靠测量。

多普勒天气雷达原理与业务应用测验1(答案)..

多普勒天气雷达原理与业务应用测验一 （一至四章） 一、填空题 1、天气雷达是探测降水系统的主要手段，是对强对流天气（冰雹、大风、龙卷和暴洪）进行监测和预警的主要工具之一。 2、RDA由四个部分构成：发射机、天线、接收机和信号处理器。 3、PUP可以通过以下三种方式获取产品：（1）常规产品列表；（2）一次性请求；（3）产品-预警配对。 4、S波段和C波段的雷达波在传播过程中主要受到降水的衰减，衰减是由降水离子对于雷达雷达波的散射和吸收造成的。 5、.新一代多普勒雷达估测累计降水分布时，雷达采样时间间隔一般不应超过10分钟，除受本身精度限制外，还受降水类型（Z-R关系）、雷达探测高度、地面降水差异和风等多种因素影响。 6、多普勒雷达能测量的一个脉冲到下一个脉冲的最大相移上限是180度，其对应的径向速度值称为最大不模糊速度。 7、径向速度图中，零等速线呈“S”型表示，实际风随高度顺时针旋转，由RDA处得南风转为现实区边缘对应的西风。反之，零等速线呈反“S”型表示，实际风随高度。逆时针旋转，由RDA处得南风转为现实区边缘对应的东风。 8、WSR-88D和我国新一代天气雷达的脉冲重复频率在300-1300范

围内。 9、多普勒天气雷达的最大不模糊距离与雷达的脉冲重复频率成反比，相应的最大不模糊速度与脉冲重复频率成正比。 10、对于SA和SB型雷达，基数据中反射率因子的分辨率为1K M×1°，而径向速度和谱宽的分辨率为0.25K M×1°。 11、积状云降水一般有比较密实的结构，反射率因子空间梯度较大，其强度中心的反射率因子通常在35dbz以上，而层状云降水回波比较均匀，反射率因子空间梯度较小，反射率因子一般大于15dbz而小于30dbz。 12、雷达波束和实际风向的夹角越大，则径向速度值越小；实际风速越小，径向速度也越小。 13、如果一个模糊的径向速度值是 45 节，它的邻近值是-55 节，最大不模糊径向速度是 60节，那么这个径向速度的最可能值是节（-75）14、我国的新一代天气雷达主要采用（VCP11、VCP21、VCP31）三种体扫模式。 15、雷达产品生成子系统有主要功能有：（产品生成）；（产品分发）；雷达控制台；（第三级数据存档）。 16、主用户处理器PUP是的主要功能有：（产品请求）；（产品数据存档）；产品显示；（产品编辑注释）；状态监视。 17、在瑞利散射条件满足的情况下，降水粒子集合的反射率因子只与降水粒子本身的（尺寸）和（数密度）有关。 18、（距离折叠）是雷达对产生雷达回波的目标物位置的一种辨认错误。

光学测量技术详解

光学测量技术详解(图文) 光学测量是生产制造过程中质量控制环节上重要的一步。它包括通过操作者的观察进行的快速、主观性的检测，也包括通过测量仪器进行的自动定量检测。光学测量既可以在线下进行，即将工件从生产线上取下送到检测台进行测量；还可以在线进行，即工件无须离开产线；此外，工件还可以在生产线旁接受检测，完成后可以迅速返回生产线。 人的眼睛其实就是一台光学检测仪器；它可以处理通过晶状体映射到视网膜上的图像。当物体靠近眼球时，物体的尺寸感觉上会增加，这是因为图像在视网膜上覆盖的“光感器”数量增加了。在某一个位置，图像达到最大，此时再将物体移近时，图像就会失焦而变得模糊。这个距离通常为10英寸（250毫米）。在这个位置上，图像分辨率大约为0.004英寸（100微米）。举例来说，当你看两根头发时，只有靠得很近时才能发现它们之间是有空隙的。如果想进一步分辨更加清楚的细节的话，则需要进行额外的放大处理。 本部分设定了隐藏，您已回复过了，以下是隐藏的内容 人的眼睛其实就是一台光学检测仪器；它可以处理通过晶状体映射到视网膜上的图像。本图显示了人眼成 像的原理图。 人眼之外的测量系统 光学测量是对肉眼直接观察获得的简单视觉检测的强化处理，因为通过光学透镜来改进或放大物体的图像，可以对物体的某些特征或属性做出准确的评估。大多数的光学测量都是定性的，也就是说操作者对放大的图像做出主观性的判断。光学测量也可以是定量的，这时图像通过成像仪器生成，所获取的图像数据再用于分析。在这种情况下，光学检测其实是一种测量技术，因为它提供了量化的图像测量方式。 无任何仪器辅助的肉眼测量通常称为视觉检测。当采用光学镜头或镜头系统时，视觉检测就变成了光学测量。光学测量系统和技术有许多不同的种类，但是基本原理和结构大致相同。

雷达动态探测目标的仿真建模

雷达动态探测目标的仿真建模 谢卫，陈怀新 （中国电子科技集团公司第十研究所,成都 610036) 摘要：通过对雷达动态探测目标过程分析，提出了雷达探测目标仿真模型的方法，实现了雷达目标检测、多目标滤波跟踪、资源调度管理等数字模型。实际表明这些模型满足数据融合中雷达探测目标数据的需求，并且建模方法对数据融合传感器模型建立具有实际指导意义。关键词：雷达；建模；仿真；数据融合 Radar detection of targets dynamic simulation modeling XIE Wei，CHEN Huai-xin (CETC No.10th Research Institute, Chengdu, China; ) Abstract:With the analysis of the process of radar dynamic detecting targets, a method of the simulation model based on of radar detect targets is presented, some mathematic models (such as target indication by radar, variable number of targets tracking, resource management based on Scheduling algorithm) are realized. An actual experiment that the simulation data provided by radar detecting model can supply for the study of data fusion was made, simultaneity modeling method has a certain actual instructing meaning at the aspect of sensor detecting model of data fusion. Key words: radar; modeling; simulation; data fusion 1 引言 现代战场上各种目标的出现，要求利用多种传感器组网来采集信息并加以融合，充分利用不同目标各个方向、不同频段的反射特性，最大限度地提取信息，满足战场需要。对于数据融合来说真实的战场目标和传感器探测数据，是检验其有效性的最好条件。然而这样的真实数据很少，而且成本也较高，在融合算法的前期研究和实验阶段，就需要我们较真实的模拟多中传感器的探测数据。雷达是战争中至关重要的侦察手段，本文以雷达为列，分析其数据处理流程，并进行仿真建模。 2 雷达探测仿真建模 雷达探测功能仿真是通过仿真目标回波、接收机噪声、干扰、杂波等信号的幅度信息来复现雷达的检测过程。一般采用基于Monte Carlo的方法来实现，其流程如下图所示：

雷达试题

多普勒天气雷达集训考试题答案 一、 填空题（共30题，每空0.5分，总分40分） 1、新一代天气雷达主要由 雷达数据采集系统 RDA 、 雷达产品生成系统RPG 、 主用户终端子系统PUP 三部分组成。 2、多普勒天气雷达测量的三种基数据是基本反射率因子 、平均径向速度、谱宽 。 3、大气中折射的种类有 标准大气折射 、超折射 、 负折射 、 无折射 、 临界折射 。 4、雷达探测到的任意目标的空间位置可根据 仰角、方位角、斜距三个基本要素求得。 5、多普勒雷达除了具有探测云和降水的 位置 和 强度 的功能以外，它以 多普勒效应 为基础，根据返回信号的 频率 漂移，还可以获得目标物相对于雷达运动的径向速度 。 6、达气象方程为=t p ∑单位体积i r h PtG σπθ?λ2 222)2(ln 1024，其中G 表示天线增益 ，h 表示脉冲长度 ，σ表 示粒子的后向散射截面 。 7、反射率因子定义为单位体积中所有粒子直径的6次方之和。它的大小反映了气象目标内部降水粒子的 尺度 和 数密度 ，常用来表示气象目标的强度。 8、触发对流的抬升条件大多由中尺度系统提供，如锋面、干线、对流风暴的外流边界（阵风锋）、海（陆）风锋、重力波等， 9、雷达波束在降水中传播时能量的衰减是由降水粒子对雷达电磁波的散射 和 吸收 造成的。 10、当发生距离折叠时，雷达所显示的回波位置的 方位（或位置） 是正确的，但 距离 是错误的。 11、在雷达径向速度图上，暖平流时零值等风速线呈S 型，冷平流时呈 反S 型。 12、新一代雷达速度埸中，辐合或 辐散 在径向风场图像中表现为一个最大和最小的径向速度对，两个极值中心连线和雷达射线 一致 。 13、多普勒天气雷达与常规天气雷达的主要区别在于前者可以测量目标物沿雷达径向的速度 当目标物位于最大不模糊距离以外时，雷达错误地把它当作同一方向的最大不模糊距离以内的某个位置，称之为 距离折叠 。37 14、当45～55dBZ 的回波强度达到 -20 度层的高度时，最有可能产生冰雹。 15、降水回波的反射率因子一般在 15dBZ 以上。层状云降水回波的强度很少超过

光学测量原理与技术

第一章、对准、调焦 ?对准、调焦的定义、目的； 1.对准又称横向对准，是指一个对准目标与比较标志在垂直瞄准轴方向像的重合或置 中。目的：瞄准目标（打靶）；精确定位、测量某些物理量（长度、角度度量）。 2、调焦又称纵向对准，是指一个目标像与比较标志在瞄准轴方向的重合。 目的： --使目标与基准标志位于垂直于瞄准轴方向的同一个面上，也就是使二者位于同一空间深度； --使物体（目标）成像清晰； --确定物面或其共轭像面的位置——定焦。 人眼调焦的方法及其误差构成； 清晰度法：以目标和标志同样清晰为准则； 消视差法：眼睛在垂直视轴方向上左右摆动，以看不出目标和标志有相对横移为准则。可将纵向调焦转变为横向对准。 清晰度法误差源：几何焦深、物理焦深； 消视差法误差源：人眼对准误差； 几何焦深：人眼观察目标时，目标像不一定能准确落在视网膜上。但只要目标上一点在视网膜上生成的弥散斑直径小于眼睛的分辨极限，人眼仍会把该弥散斑认为是一个点，即认为成像清晰。由此所带来的调焦误差，称为几何焦深。 物理焦深：光波因眼瞳发生衍射，即使假定为理想成像，视网膜上的像点也不再是一个几何点，而是一个艾里斑。若物点沿轴向移动Δl后，眼瞳面上产生的波像差小于λ/K(常取K=6)，此时人眼仍分辨不出视网膜上的衍射图像有什么变化。 （清晰度）人眼调焦扩展不确定度： （消视差法）人眼调焦扩展不确定度： 人眼摆动距离为b ?对准误差、调焦误差的表示方法； 对准：人眼、望远系统用张角表示；显微系统用物方垂轴偏离量表示； 调焦：人眼、望远系统用视度表示；显微系统用目标与标志轴向间距表示 ?常用的对准方式； 22 22 122 8 e e e D KD αλ φφφ ???? ''' =+=+ ? ? ???? 121 11e e l l D α φ'=-= 22 21 118 e l l KD λ φ'=-= e b δ φ'=

2 雷达题库解析

1．业务运行的多普勒天气雷达通常采用体积扫描的方式观测。我国业务运行多普勒雷达通常采用的体描模式（VCP11、VCP21、VCP31） 2．多普勒天气雷达与常规天气雷达的主要区别在于：前者可以测量目标物（沿雷达径向速度），从而大大加强了天气雷达对各种天气系统特别是（强对流天气系统）的识别和预警能力。 3．新一代雷达系统对灾害天气有强的监测和预警能力。对台风、暴雨等大范围降水天气的监测距离应不小于（400km）。 4．新一代雷达系统对灾害天气有强的监测和预警能力。对雹云、中气旋等小尺度强对流现象的有效监测和识别距离应大于（150km）。 5．新一代雷达观测的实时的图像中，提供了丰富的有关（强对流天气）信息。 6．新一代雷达速度埸中，辐合（或辐散）在径向风场图像中表现为一个最大和最小的径向速度对，两个极值中心连线和雷达射线（一致）。 7．新一代雷达速度埸中，气流中的小尺度气旋（或反气旋），在径向风场图像中表现为一个最大和最小的径向速度对，但中心连线走向则与雷达射线相（垂直）。 8．新一代天气雷达观测采用的是北京时。计时方法采用24小时制，计时精度为秒。9．速度场（零等值线）的走向不仅表示风向随高度的变化，同时表示雷达有效探测范围内的（冷、暖平流）。 10．在距离雷达一定距离的一个小区域内，通过对该区域内沿雷达径向速度特征的分析，可以确定该区域内的气流（辐合）、（辐散）和（旋转）等特征。 11．天气雷达是用来探测大气中降水区的（位置）、大小、强度及变化的 12．气象目标对雷达电磁波的（散射）是雷达探测的基础。 13．气象上云滴、雨滴和冰雹等粒子一般可近似地看作是圆球。当雷达波长确定后，球形粒子的散射情况在很大程度上依赖于粒子直径D和入射波长λ之比。对于（D远小于λ）情况下的球形粒子散射称为瑞利散射；而（D与λ尺度相当）情况下的球形粒子散射称为（Mie）米散射。 14．多普勒天气雷达使用低脉冲重复频率PRF测（反射率因子）,用高脉冲重复频率PRF 测（速度）。 15．每秒产生的触发脉冲的数目，称为（脉冲重复频率），用PRF表示。两个相邻脉冲之间的间隔时间，称为（脉冲重复周期），用PRT表示，它等于脉冲重复频率的（倒）数。

多普勒天气雷达集训试题附答案

多普勒天气雷达集训试题附答案 一、填空题 1、新一代天气雷达主要由雷达数据采集系统RDA、雷达产品生成系统RPG、主用户终端子系统PUP三部分组成。 2、新一代天气雷达的体扫方式有VCP11、VCP21、VCP31、VCP32。降水模式使用VCP11或VCP21，晴空模式使用VCP31或VCP32，其中VCP11常在强对流风暴出现的情况下使用，而VCP21在没有强对流但有显着降水的情况下使用，其他情况下使用VCP31。 3、多普勒天气雷达测量的三种基数据是基本反射率因子、平均径向速度、谱宽。 4、大气中折射的种类有标准大气折射、超折射、负折射、无折射、临界折射。 5、多普勒雷达是一种全相干雷达，每个发射脉冲的位相已知的，而且是相同的。 6、雷达探测到的任意目标的空间位置可根据仰角、方位角、斜距三个基本要素求得。 7、多普勒雷达除了具有探测云和降水的位置和强度的功能以外，它以多普勒效应为基础，根据返回信号的频率漂移，还可以获得目标物相对于雷达运动的径向速度。 8、达气象方程为=t p∑单位体积i r h PtGσπθ?λ2 222)2(ln1024，其中G表示天线增益，h表示脉冲长度，σ

表 示粒子的后向散射截面。9、反射率因子定义为单位体积中所有粒子直径的6次方之和。它的大小反映了气象目标内部降水粒子的尺度和数密度，常用来表示气象目标的强度。 10、 11、雷达波束在降水中传播时能量的衰减是由降水粒子对雷达电磁波的散射和吸收造成的。 12、当发生距离折叠时，雷达所显示的回波位置的方位（或位置）是正确的，但距离是错误的。 13、在风向随高度不变的多普勒速度图像中，零等速度线为一条贯穿屏幕中心的直线。 14、在雷达径向速度图上，任意高度处的真实风向垂直于过雷达测站点和该高度与零值等风速线交点的径向直线；暖平流时零值等风速线呈S型，冷平流时呈反S型；出现急流时会有一对符号相反的并与PPI显示中心对称分布的闭合等风速线出现。 15、新一代雷达速度埸中，辐合或辐散在径向风场图像中表现为一个最大和最小的径向速度对，两个极值中心连线和雷达射线一致。 16、多普勒天气雷达与常规天气雷达的主要区别在于前者可以测量目标物沿雷达径向的 速度当目标物位于最大不模糊距离以外时，雷达错误地把它当作

雷达料位计的原理及应用

雷达料位计的原理及应用 一、概述 料位是工业生产中的一个重要参数。料位测量的方法很多，针对不同的工况和介质可以使用不同测量原理的料位计，吹气法、静压式、浮球式、重锤式、超声波等几种常用的料位测量仪表，都有各自的特点和应用范围。雷达料位计运用先进的雷达测量技术，以其优良的性能，尤其是在槽罐中有搅拌、温度高、蒸汽大、介质腐蚀性强、易结疤等恶劣的测量条件下，显示出其卓越的性能，在工业生产中发挥着越来越重要的作用。 二、原理及技术性能 雷达波是一种特殊形式的电磁波，雷达料位计利用了电磁波的特殊性能来进行料位检测。电磁波的物理特性与可见光相似，传播速度相当于光速。其频率为300MHz-3000GHz。电磁波可以穿透空间蒸汽、粉尘等干扰源，遇到障碍物易于被反射，被测介质导电性越好或介电常数越大，回波信号的反射效果越好。 雷达波的频率越高，发射角越小，单位面积上能量（磁通量或场强）越大，波的衰减越小，雷达料位计的测量效果越好。 １.雷达料位计的基本原理 雷达式料位计组成：它主要由发射和接收装置、信号处理器、天线、操作面板、显示、故障报警等几部分组成。 发射－反射－接收是雷达式料位计工作的基本原理。雷达传感器的天线以波束的形式发射最小5.8GHz的雷达信号。反射回来的信号仍由天线接收，雷达脉冲信号从发射到接收的运行时间与传感器到介质表面的距离以及物位成比例。 即：h= H–vt/2 式中h为料位；H为槽高；v为雷达波速度；t为雷达波发射到接收的间隔时间； ２.雷达料位计测量料位的先进技术： (１)回波处理新技术的应用 从雷达料位计的测量原理可以知道，雷达料位计是通过处理雷达波从探头发射到介质表面然后返回到探头的时间来测量料位的，在反射信号中混合有许多干扰信号，所以，对真实回波的处理和对各种虚假回波的识别技术就成为雷达料位计能够准确测量的关键因素。 (２)测量数据处理： 由于液面波动和随机噪声等因素的影响，检测信号中必然混有大量噪声。为了提高检测的准确度，必须对检测信号进行处理，尽可能消除噪声。 经过大量的实验验证，采用数据平滑方法可以达到满意的效果。此方法也可有效的克服罐内搅拌器对测量的影响。 (３)雷达料位计的特点： 由于雷达料位计采用了上述先进的回波处理和数据处理技术，加上雷达波本身频率高，穿透性能好的特点，所以，雷达料位计具有比接触式料位计和同类非接触料位计更加优良的性能。 ①可在恶劣条件下连续准确地测量。 ②操作简单，调试方便。 ③准确安全且节省能源。 ④无需维修且可靠性强。 ⑤几乎可以测量所有介质。 三、安装应注意的问题 （１）当测量液态物料时，传感器的轴线和介质表面保持垂直；当测量固态物料时，由于固体介质会有一个堆角，传感器要倾斜一定的角度。 （２）尽量避免在发射角内有造成假反射的装置。特别要避免在距离天线最近的1/3锥形发射区内有障碍装置（因为障碍装置越近，虚假反射信号越强）。若实在避免不了，建议用一个折射板将过强的虚假反射信