新一代天气雷达天线水平误差原理研究和调平方法

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1、新一代天气雷达天线水平误差原理研究和调平方法　　摘要：雷达天线座水平的测试和调整是一项重要工作，雷达天线座要保持较高的水平度，以确保天气雷达系统对气象目标定位的高度精准度。本文主要从雷达天线水平误差的分析和计算方法以及调平方法进行阐述和讨论。关键词：新一代天气雷达；天线水平误差分析计算；合像水平仪；天线调平中图分类号：P415.2文献标识码：A引言新一代天气雷达采用高低两种脉冲频率对各种天气进行准确预报。与传统的天气雷达不同的是，新一代雷达要复杂得多，它完全由计算机控制，天线按照扫描方式自动转动，无线仰角的设置取决

2、于天线的扫描方式，以提高我国突发暴雨、沿海台风和大江大河强降水预警等灾害性天气预报时效和准确。本文旨在从天线水平度的理论分析着手，对新一代天气雷达的水平度的测试原理进行剖析，介绍一种行之有效的测试方法和计算方法及调平方法。1雷达天线水平误差的分析及计算公式5由于水平仪在天线座上的实际检测工作环境与水平仪原来的标准检定环境差别较大，所以直接获取的检测数据含有明显的误差成分，这在很大程度上影响到了对天线座水平度的准确检测。具体分析如下：理论上的水平面（平面1）与雷达天线安装基础面（平面2）夹角为α，则两平面的法线夹角应

3、该也为α，α也就是雷达天线的水平误差。平移理论上水平面的法线，使其与雷达天线安装基础面的法线相交，过两相交线可作一平面（平面3）。下面我们在其平面内对水平误差α的计算进行分析。平面3内构造雷达天线安装基础面x-y坐标系和理论水平面X-Y坐标系。安装基础存在水平误差，天线方位轴与理论水平面夹角为α，即x轴与X轴和y轴与Y轴的夹角也为α。在x-y坐标系中，如果合像水平仪位于线段AB两点，那么可作如下假设：A点其坐标为（x1，y1）；B点其坐标为（x2，y2）；线段AB与x轴的夹角为θ，且线段

4、AB

5、=L。根据以上假设，

6、则有式x2=x1-Lcosθ和y2=y1-Lsinθ成立。如A、B点在绕其y轴旋转180°后得A′和B′二点，假设A′和B′点在x-y坐标系的坐标分别为（x3，y3）和（x4，y4），则有下式成立：x3=-x1，y3=y1；x4=-x1+cosθ，y4=y1-Lsinθ；x4=-x1+cosθ，y4=y1-Lsinθ5在理论水平面的水平线和铅垂线组成的X-Y坐标系中，根据坐标系旋转公式，点A、B、A′、B′的坐标又分别为：在利用合像水平仪进行雷达天线水平的测量时，假设合像水平仪两支点位于线段AB连线，两支点距离为线

7、段AB的长度，直线AB与x轴的夹角为θ。在某一方位角上，调整合像水平仪支点高度，使其处于水平位置，记录调整量为δ1。由合像水平仪的工作原理可知，该调整量是与直线AB垂直的，此时（θ+α）是在该方位角合像水平仪与理论水平面的夹角。转动雷达天线方位轴旋转180°后，再次将合像水平仪调整到水平位置时，记录调整量为δ2，此时（θ-α）是在雷达天线方位轴旋转180°后合像水平仪与理论水平面的夹角。2雷达天线水平误差测试方法合像水平仪是利用棱镜将水准器中的气汽象符合放大，来提高读数的精确度，利用杠杆、微动螺杆这一套传动机构来提

8、高读数的灵敏度。所以被测量件倾斜0.01mm/m时，就可精确的在合像仪中读出（在合像水平仪中水准器主要是起指零的作用）。2.1水平误差测试步骤控制雷达天线伺服系统使其方位角为0°、俯仰角显示均为6°；将光学合像水平仪置于天线俯仰转台的顶5端平面上，合像水平仪与转台平面之间保持光洁、平整，当测微螺杆均匀转动时，气泡在水准泡内移动应平稳，无停滞和跳动现象。这时水平仪旋钮指向的方向即是被测量点直线方向，直线方向数值即为测量数值；然后要在测量记录图上做好对应的记录，否则测量方位和实际位置对不上，就会找不准高低从而影响调平（

9、其中我们把第一点的测量的数值，称为测量基准点，作为零点，记录在测量图上，作为第1方向测量点。测量完成后水平仪不能移动，一旦移动，则需要重新调平水平仪，重新记录数据）。2.2合像水平仪的实际读数由于雷达天线的倾斜而引起两气泡像的不重合，则调节合像水平仪的调整旋钮，转动度盘，直至两气泡重合为止，记下此时水平仪圆盘刻度的读数δA（格）和水平仪侧面垂直刻度读数δB（格），则合像水平仪的实际读数（即调整量）为δm=δA+δB×100（格），即雷达天线的实际倾斜度。3天线调平方法5当天线水平度α超过50”时候需要对天线进行调平

10、。具体步骤如下：首先松开天线座底部和铁塔安装全部固定螺栓（12-M20）；把安装在天线座底部的3只调平起重螺栓（M20×80）表面罗纹涂上润滑脂，要不然起重天线座时，在大负荷下转动螺栓，容易把螺栓研死；旋紧起重螺钉，通过反作用力，把天线底座法兰盘面顶起，顶起底座法兰盘面的间隙能插进调平垫片就可；根据光学合象水平仪测量结果，判断天线座的不在水平位置的方向；找准