高空探测L波段雷达丢球原因及应对方法

摘要 对L波段雷达探测中的丢球原因进行分析，总结了预防L波段雷达丢球的措施及丢球后的操作方法，以供参考。

关键词 L波段；雷达；丢球；高空探测

中图分类号 P412.2 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2014）20-0235-01

高空气象探测是综合气象观测系统的重要组成部分，是我国气象业务现代化建设的主要任务之一。随着高空气象观测业务的发展，我国常规高空观测技术体制已完成从59-701雷达探空系统向L波段雷达探空系统的过渡。新一代高空气象探测雷达能够自动跟踪数字探空仪，采样速度快，精确度高，但是探测中丢球现象时有发生，导致探测到的高空气象资料的准确性不能保证，甚至会出现部分高空气象资料缺测，高空气象探测员在使用L波段新一代高空气象探测雷达时还需要进一步交流、学习。该文通过对L波段雷达基本原理及性能进行分析，不断总结实际工作经验，包括气球丢球原因、预防措施以及丢球后的应对办法，以供同类型台站借鉴。

1 L波段雷达丢球的主要原因

为了最大限度地减少丢球现象的发生，首先要了解丢球的原因。L波段雷达发生丢球现象可以从人为和非人为2方面进行分析总结。

（1）人为因素。主要是由于值班人员疏忽大意造成的。其中大体可以分为以下几类：一是没有选取合适的放球点，造成放球瞬间气球过顶；二是放球时天控开关处于手动状态；三是放球前在地面雷达切换到自动状态时探空仪未在摄像机的画面中间位置，造成旁瓣跟球；四是放球前后没能及时准确地调整好频率（探空仪可能出现跳频现象）[1]。

（2）非人为因素。主要包括雷达故障和环境因素2个方面，雷达故障主要是指因仰角、方位死位（雷达仰角达到92°时经常会出现卡死现象）、接收机出现问题导致无法接收信号等故障造成天线不能自动跟踪；环境因素主要包括外界强干扰信号影响和障碍物遮挡2个方面。

2 预防L波段雷达丢球的措施

施放前的各项准备工作要细心。雷达开机后，将基测箱的电源、信号线接到探空仪上，运行“放球软件”，打开摄像头画面，将天线控制设置为手动，用内控盒天线控制手柄转动雷达天线对准探空仪，示波器显示方式为角度方式。将增益设为手动，调整增益使4条亮线变小至2～3格；将频率设为手动，调整频率使4条亮线变大，再调整增益使4条亮线变小，反复调整使频率达到最佳状态，增益至合适位置（30～50之间），最后将增益设为自动。放球前应提前将探空仪放到距离雷达天线50 m外，将天线控制设置为自动，探空仪的位置应始终在摄像机画面之中间位置，4条亮线清晰平齐。小发射机呈开启状态，示波器显示方式转为距离方式时，探空仪发射机的回波凹口应清晰可见，若凹口不好可调整雷达频率。然后根据地面风，选取合适的放球地点，避免放球瞬间过顶，地面为静风时，施放后2 min内一般都为高仰角，极易出现目标过顶造成丢球，这就要求室外指挥人员要通过瞄准镜多观察一段时间，在发生丢球时，能及时与雷达操作者配合，在最短的时间内找回目标。放球后要及时调整好频率，使信号接收保持在最好状态[2]。

3 L波段雷达丢球后的操作方法

（1）在高空站地面施放瞬间气球过顶是引发丢球现象的主要原因，雷达故障只是个例，极少出现。如果施放瞬间过顶造成丢球，应及时处理，在垂直能见度较好的情况下，由室外放球人员（简称副班）与室内雷达操作人员（简称主班）配合，主班将雷达天线控制切换到手动，副班站在雷达天线下指挥主班操控雷达，使天线对准气球大体位置，主班则据4条亮线与高差操控雷达，至副班在瞄准镜里或者主班在摄像头里看到仪器或气球，就说明雷达能够跟踪到气球。在能见度不好或晚上灯笼灭时，可以根据地面风的大小和风向，估计气球大体方位，使雷达能较好地接收到探空讯号，然后将雷达切换到凹口显示上，并使测距回波凹口保持在“竖线”之中，再切换到4条亮线位置，摇动仰角方向杆，使高差调整到50 m以内，然后摇动方位角找到探空信号接收最好处（飞点少），增益最少的位置，转换天控手动为自动跟踪，然后使用扇扫（单测风不宜用扇扫功能），如果雷达指针不动且4条亮线两两齐平，则说明雷达已经找回目标；如果雷达指针偏离了原来位置，则说明雷达未能找回目标，此时的方位并不是增益最少的地方，应继续寻找，在寻找的过程中应使压高差一直保持在50 m以内，直至使用扇扫后指针位置不动，且4条亮线两两齐平为止。由于L波段精确度高，值班员在配合过程中需要一定的默契，所以适当的施放几次小球训练一下（此种方法主要是训练室外指挥）也是很有必要的，特别是对刚参加工作的值班员，更应如此。

（2）在观测过程中（不是第一分钟）发生丢球大多数是由于雷达驱动器死位或升空仪器的载波频率变化较大或者跳频未能及时发现所致（个别是旁辨或雷达故障），首先重启雷达驱动器或调整频率，将放球软件切换到测风秒数据界面，然后转动雷达天线至测风的秒数据发生突变的位置，点一下自动跟踪，再扇扫一下即可。另外，高空风很大，升空仪器相对雷达距离太远，雷达仰角低（6°左右），这时仪器信号会很弱，并且容易受到地物回波的影响，容易导致丢球。这就要求值班员不能擅离职守，在雷达丢球的第一时间把雷达操控切换到手动，然后转动仰角方位至测风的秒数据发生突变的位置，然后打到自动即可。

（3）由于L波段雷达故障发生丢球，一般很难及时解决。这就要求台站的机务人员严格按照规范要求做好雷达的检查保养等维护工作，经常的、细致的对各器件进行电气和机械检查，并注意防尘、防潮、防腐和机件润滑，以预防和减少故障的发生[3-4]。日常维护时，一定要注意定期用酒精清洗刷架和汇流环，因为汇流环经过长时间的磨擦，刷架和汇流环之间摩擦产生的碳粉不能自然脱落，会产生一些碳垢，造成天线转到结碳的地方时接触不良，从而使仰角经常卡死，进而导致仰角驱动器产生故障。

4 结论

L波段高空气象探测系统作为我国自主研发的科技，势必会在未来有新的内涵和意义。作为一个优秀的气象探测技术员，更应该对L波段操作系统在工作中出现的问题进行科学的分析和理论的指导，掌握L波段高空气象探测系统的核心原理，不断对其进行探索和钻研，从而适应L波段操作系统在未来的发展。

5 参考文献

[1] 周处强.对使用L波段气象探测雷达的探讨[J].贵州气象，2004（3）：42-44.

[2] 张定文，帅建疆.L波段高空气象探测雷达操作特殊问题及处理方法[J].农业与技术，2013（5）：192.

[3] 次仁德吉.L波段高空气象探测业务应急处理方法[J].科技创新与应用，2013（32）：119.

[4] 王平，陈宇.高空观测中气球过顶丢球的处理方法浅析[C]//第28届中国气象学会年会—S1第四届气象综合探测技术研讨会.北京：中国气象学会，2011：3.

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