多普勒天氣雷達定標(biāo)業(yè)務(wù)技術(shù)規(guī)范Technicalspecificationforc2018-07-19發(fā)布2018-09-20實施湖北省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14定標(biāo)要求 44.1定標(biāo)內(nèi)容及時間 44.2性能指標(biāo) 4.3機外定標(biāo)設(shè)備 54.4工作條件 65定標(biāo)方法 65.1發(fā)射系統(tǒng) 65.2接收系統(tǒng) 5.3天伺系統(tǒng) 5.4整機工作指標(biāo) 6定標(biāo)報告與記錄 16.1定標(biāo)報告 6.2定標(biāo)測試數(shù)據(jù) 附錄A(資料性附錄)多普勒天氣雷達定標(biāo)測試記錄格式 本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：蔡宏、秦建峰、蒲曉勇、李力、程昌玉、李俊、甘少明、聶成、劉夢雨、1本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了多普勒天氣雷達定標(biāo)業(yè)務(wù)的要求、方法和定標(biāo)報告與記錄。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。采用多普勒效應(yīng)探測大氣中云、雨、降水等天氣系統(tǒng)的天氣雷達。它在獲取降水強度分布的同時，還能獲取降水區(qū)中風(fēng)場分布的信息系統(tǒng)饋線的總損耗。天線波束指向antennabeampointing雷達在發(fā)射時能量集中輻射到需要照射的方向。234按照地理正北方向為方位0°,地平面為仰角0°的坐標(biāo)系，利用太陽方位包括機內(nèi)儀表定標(biāo)和機外儀表定標(biāo)。4.1.2定標(biāo)時間按照周維護定標(biāo)房維護定標(biāo)、汛期前維護定標(biāo)和汛期結(jié)束后年度維護定標(biāo)進行。具體要求見表1。定標(biāo)內(nèi)容1發(fā)射脈沖寬度√√√2√√√3輸出√√4一√√5-一6一一7噪聲系數(shù)機內(nèi)√√√√8機外√√9動態(tài)范圍機內(nèi)√√√√一√天線波束指向一√√√天線控制精度一√√√天線座水平度√√標(biāo)√√√√回波強度機內(nèi)√√√√一一√√機內(nèi)√√√√一一√√實際地物對消能力一√√√注2:發(fā)射支路損耗定標(biāo)、接收支路損耗定標(biāo)為專項定標(biāo)和維修定標(biāo)項目。54.2性能指標(biāo)定標(biāo)內(nèi)容均需滿足表2給出的性能指標(biāo)要求。表2多普勒天氣雷達主要性能指標(biāo)定標(biāo)內(nèi)容指標(biāo)要求(S波段)指標(biāo)要求(C波段)窄脈沖寬脈沖窄脈沖寬脈沖1發(fā)射脈沖寬度23發(fā)射脈沖峰值功率45極限改善因手輸入67接收系統(tǒng)8噪聲系數(shù)9噪聲系數(shù)機內(nèi)、動態(tài)范圍天伺系束指向俯仰角天線座水平度≤60”回波強度徑向速度實你地物對消能力機外定標(biāo)設(shè)備應(yīng)當(dāng)按計量檢驗規(guī)定定期檢定，且在計童檢驗有效期內(nèi)，主要定標(biāo)設(shè)備及性能指標(biāo)見61實時帶寬：300MHz;采樣速率：2Gsa/s;最大存儲深度：1Mpts;顯示技術(shù)：1024×768XGA;2頻率范圍：10MHz~6GHz3頻率范圍：10MHz～18GHz4功率探頭測功精度：±0.15dB(CW)(<3G);測功范圍：-60dBm～+20dBm(CW)。5頻率范圍：3Hz~13.2GHz;最小分辨率帶寬：1Hz;分辨濾波器帶寬精波器選擇性：4.1:1;絕對幅度精度：±0.24dB;顯示的平均噪聲電平：6噪聲源頻率范圍：10MHz～18GHz;超噪比范圍14～17頻率范圍：250KHz～6GHz;輸出功率范圍：-136～+17dBm;電平分辨率：0.02dB;輸出8噪聲分析儀頻率范圍：10MHz～3GHz;測量帶寬：4MHz、2MHz、1MHz、400KHz、200KHz、100KHz;噪聲系數(shù)測量范圍0～35dB;增益測量范圍-20dB~+40dB;測量速度：<50ms90.0035%基本直流精度，0.06%基本交流精度，0.1刻度盤分劃值：0.01mm/m;最大測量范圍：0～10mm/m;示值誤差：±1mm/m范圍內(nèi)±0.01mm/m;全部測量范圍內(nèi)：±0.02mm/m;工作面平面性偏差：0.003mm;水準(zhǔn)器格值：0.14.4.1開展定標(biāo)業(yè)務(wù)工作時應(yīng)選擇在晴空天氣4.4.3在雷達系統(tǒng)能正常工作的前提下，若出現(xiàn)定標(biāo)參數(shù)不滿足技術(shù)指標(biāo)要求時，應(yīng)對系統(tǒng)進行調(diào)整4.4.4在排除影響雷達技術(shù)指標(biāo)的故障后應(yīng)采用機外儀表進行定標(biāo)，并使之滿足技術(shù)指標(biāo)要7發(fā)射機饋線示波器圖1發(fā)射脈沖寬度定標(biāo)儀表連接示意圖b)設(shè)置示波器顯示完整包絡(luò)形狀，參見圖2記錄發(fā)射脈沖包絡(luò)的脈沖寬度、上升時間、下降時間、頂部降落參數(shù)，精確到小數(shù)點后兩位；UU頂部降落t時間下降時間脈沖寬度注3:頂部降落：如脈沖包絡(luò)的最大幅度為Umax,那么頂降=(Umax-Um)/2Um。圖2發(fā)射脈沖包絡(luò)示意圖c)在測量窄脈沖之后再測量寬脈沖，不同重復(fù)頻率應(yīng)分別測量。5.1.2發(fā)射脈沖峰值功率按以下步驟進行：a)按照測試框圖3連接儀表，測量在發(fā)射機輸出端處發(fā)射脈沖持續(xù)期內(nèi)的射頻功率。雷達饋線中的定向耦合器將發(fā)射信號耦合輸出，通過衰減器、測試電纜接入機外(或機內(nèi))功率計；b)設(shè)置功率計，記錄發(fā)射脈沖的峰值功率，精確到小數(shù)點后兩位；c)在測量窄脈沖之后再測量寬脈沖，不同重復(fù)頻率應(yīng)分別測量。小功率計天線饋線圖3發(fā)射脈沖峰值功率定標(biāo)儀表連接示意圖5.1.3發(fā)射機輸出極限改善因子按以下步驟進行：a)按照測試框圖4連接儀表，使用頻譜分析儀，測量發(fā)射機射頻輸出信號對改善因子的限制。雷達饋線中的定向耦合器將發(fā)射信號耦合輸出，通過衰減器、測量電纜接入頻譜儀；8I=S/N+101gB-101gFS/N——信噪比(dB);B——頻譜儀分析帶寬(Hz);按以下步驟進行：a)按照測試框圖連接儀表，使用頻譜分析儀，測量接收機輸出射頻激勵信號作為發(fā)射機輸入對改接收機衰減器頻譜分析儀噪聲系數(shù)定標(biāo)方法應(yīng)按照稅語聲源法和機外噪聲源法兩種方法進行。兩種方法測量的差值應(yīng)≤按以下步驟進行：a)按圖6連接設(shè)備；d)將被測接收機接入，進行噪聲系數(shù)測量。在接收機前端接上噪聲源，分別在噪聲源冷態(tài)(關(guān)閉e)按照公式(2)計算噪聲系數(shù)，精確到小數(shù)點后兩位。ENR——噪聲源超噪比(dB);P?——斷開噪聲源的讀數(shù)(mW);P?——接通噪聲源的讀數(shù)(mW);9Ne——噪聲系數(shù)(dB)。動態(tài)范圍的定標(biāo)采用機外信號源和機內(nèi)信號源，從接收機前端注入，獲取A/D輸出的功率dB或反a)按圖7連接設(shè)備；c)根據(jù)輸入、輸出數(shù)據(jù)，采用最小二乘法進行擬合，由實測曲線與擬合直線對應(yīng)輸入值的輸出數(shù)據(jù)差值≤1.0dB,來確定接收機低端下拐點(最小可測信號)和高端上拐點(飽和點),求取兩5.3.1天線波束指同300°、330°方位角和0、10°、15°、20°、25°、30°35°、0°、45°、50°、55°俯a)將雷達天線停在方位0°,仰角0°;c)順時針推動天線，分別停在0°、45°、90°、135°、1d)逆時針推動天線，分別停在315°、270°、225°、1e)將對角的數(shù)值相減得出偏差的最大值。系統(tǒng)相位噪聲采用I、Q相角法進行測量和計算。將雷達發(fā)射脈沖通過定向耦合器耦合輸出，經(jīng)延遲5μs后送入接收通道；接收機對該信號進行放大、下變頻、中頻處理后，將正交I、Q信號送入信號處理器；信號處理器對該I、Q信號進行采樣、計算相角，求出采樣信號相角的均方根誤差并用其表示系統(tǒng)的相位噪聲，精確到小數(shù)點后三位。當(dāng)相角小于5°時可利用公式(3)估算系統(tǒng)的地物對消能力?？搔铡蓸有盘栂嘟?°);L——地物對消能力(dB)。5.4.2收發(fā)支路損耗系統(tǒng)饋線損耗包括發(fā)射支路饋線損耗和接收支路饋線損耗，系統(tǒng)總損耗為兩者之和?？墒褂眯盘栐春凸β视嫹侄螌走_發(fā)射支路損耗和接收支路損耗進行測量，也可使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進行測量。使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀按以下步驟進行：a)按圖8連接設(shè)備；b)將被測天饋分系統(tǒng)的發(fā)射機輸入端接入矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的端口1、天線輸入端接入矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的端口2進行發(fā)射通道損耗測試，找出頻帶范圍內(nèi)的最小值即為被測天饋分系統(tǒng)的發(fā)射通道損b)再將被測天饋分系統(tǒng)的天線輸入端接入矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的端口1、接收機輸入端接入矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的端口2進行接收通道損耗測試，找出頻帶范圍內(nèi)的最小值即為被測天饋分系統(tǒng)的接收通道損耗。天饋分系統(tǒng)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀圖8收發(fā)支路損耗定標(biāo)儀表連接示意圖5.4.3回波強度按以下步驟進行：a)按圖9連接設(shè)備；b)用機內(nèi)信號源注入功率為-90dBm至-40dBm的信號；c)分別在距離5km、50km、100km、150km、200km范圍內(nèi)檢驗其回波強度的測量值；d)用機外信號源從和機內(nèi)信號輸入點相同的地方注入功率為一90dBm至-40dBm的信號；e)分別在距離5km、50km、100km、150km、200km范圍內(nèi)檢驗其回波強度的測量值；圖9回波強度定標(biāo)儀表連接示意圖5.4.4徑向速度用機內(nèi)、機外信號源輸出頻率為f。+fa的測試信號送入接收機，f。為雷達工作頻率，改變多普勒頻率f,讀出速度測量值與理論計算值進行比較。理論值V根據(jù)公式(4)計算。λ——雷達波長(m);fa——多普勒頻移(Hz)。5.4.5實際地物對消能力雷達系統(tǒng)在低仰角(0.5°)探測，在其晴空基本反射率回波圖上，對相同位置的地物回波分別記錄對消前的強度dBZ和對消后的強度dBZ,對消前和對消后的dBZ差值即為雷達實際地物對消能力。6定標(biāo)報告與記錄6.1定標(biāo)報告汛期前維護定標(biāo)和年度維護定標(biāo)后形成的報告，內(nèi)容包括：雷達系統(tǒng)總體情況；存在的主要問題；當(dāng)遇有技術(shù)參數(shù)不滿足要求，且在現(xiàn)場未完成處理時的后期措施。6.2定標(biāo)測試數(shù)據(jù)定標(biāo)測試數(shù)據(jù)作為報告的附件，以附錄A方式記錄，(記錄表格和形式見附錄A)。周、月定標(biāo)數(shù)據(jù)記錄存放在雷達站，并于下月初匯總到上級維護保障部門。(資料性附錄)A.1.2發(fā)射脈沖峰值功率定標(biāo)表A.1.2.1-1測量儀表連接損耗固定衰減器感沖寬度工作比脈沖功率平均值(kW)表A.1.2.2測量數(shù)據(jù)脈沖寬度工作比表A.2.1.1測量數(shù)據(jù)測量12345噪聲溫度(K)噪聲系數(shù)(dB)表A.2.2.1-2測量數(shù)據(jù)表擬合均方根誤差(dB)上拐點(dBm)下拐點(dBm)動態(tài)范圍(dB)測試時間表A.2.2.2-2測量數(shù)據(jù)表擬合均方根誤差(dB)上拐點(dBm)下拐點(dBm)動態(tài)范圍(dB)測試時間注：附機外、機內(nèi)的動態(tài)曲線圖、動態(tài)曲線高端/低端截圖12345仰角預(yù)置值(°)測試值(°)差值(°)預(yù)置值(°)測試值(°)差值(°)005表A.3.2測試數(shù)據(jù)(續(xù))仰角預(yù)置值(°)測試值(°)差值(°)預(yù)置值(°)測試值(°)差值(°)表A.3.3測量數(shù)據(jù)方位(度)0讀數(shù)(格)計算值(")讀數(shù)(格)計算值(")表A.4.1測試數(shù)據(jù)123456789相位噪聲(°)地物對消能力(dB)A.4.2回波強度定標(biāo)備注1λ:波長(cm)2G:天線增益(dB)3P.:發(fā)射脈沖功率(kW)4T:脈寬(μs)表A.4.2雷達參數(shù)(續(xù))備注5θ:水平波束寬度(°)6φ:垂直波束寬度(°)7L:匹配濾波器損耗(dB)8大氣損耗L(dB)S波段取0.011dB/km(雙程)9L?:系統(tǒng)除L外的總損耗(dB)P.:輸入信號功率(dBm)R:距離(km)C:雷達常數(shù)(dB)syscA值定向耦會器偶合度(dB)定向耦合器前端注入功率(dBm)場旅前端注入功率(dBm)發(fā)射支路損耗(dB)接收支路損耗(dB)A.4.2.1外接信號1量值(dBZ)期望值(IBZ)測量值aB2)測量值(dBZ)期望值(dBZ)差值(dB)測量值(dBZ)期望值(dBZ)差值(dB)測量值(dBZ)期望值(dBZ)差值(dB)測量值(dBZ)期望值(dBZ)最大差值(dB)表A.4.2.2機內(nèi)測試數(shù)據(jù)測量值(dBZ)期望值(dBZ)差值(dB)期望值(aBZ)期望值(aBZ)測量