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摘要：對天氣雷達天線座水平誤差的測量、計算分析和調整方法進行全面闡述，并用實例說明雷達天線座水平誤差的標定過程，以為天氣雷達天線座水平的測試與調整提供參考。

關鍵詞：天氣雷達；天線座水平誤差；水平儀；測試；調整方法

在雷達維護工作中，對雷達天線座水平的測試和調整是一項重要工作，是保證雷達系統能夠精確工作的前提。天氣雷達中的雷達天線座要保持較高的水平度，以確保天氣雷達系統對氣象目標定位的高精準度，所以雷達維護人員必須按相關規定，定期用水平儀來檢測雷達天線座的水平度。下面就天氣雷達天線座水平度的測量、天線座水平誤差的計算分析和調整方法進行闡述和討論。

一、天氣雷達天線座水平誤差的測量

水平儀是一種測量小角度傾斜程度的儀器。

有讀數裝置供間接讀數的氣泡式水平儀，稱為合像水平儀。它是利用棱鏡將水準器中的氣泡放大的方法，來提高讀數的精確度，利用杠桿、微動螺桿這一套傳動機構，提高讀數的靈敏度。在合像水平儀中可精確讀出傾斜0.01mm/m時被測件的水平誤差，合像水平儀的“精度”用符號“Acr”表示，即Acr=0.01/1000為無量綱數。我們使用的合象水平儀2支點的距離為165mm。水平調整時，旋轉盤上的每格刻度為0.01mm，側向上的每個刻度為旋轉盤上刻度的100倍，即為1mm。所以合像水平儀讀數包括水平儀側面垂直刻度讀數L1和刻度圓盤的讀數L2，合像水平儀的實際讀數計算公式為H=100L1+L2。

利用合像水平儀測量天線座的水平誤差，首先將合像水平儀放置在天線俯仰轉臺頂端的平面上，以方位旋轉軸為中心向外輻射的方向上。同時保證水平儀與轉臺平面之間光潔、平整，使其在天線轉動過程中，不出現晃動。控制雷達伺服系統，將雷達天線的方位和仰角都調到0°，此時通過轉動度盤調節合像水平儀上的氣泡位置，直至兩氣泡重合。記下水平儀刻度圓盤的讀數L2和水平儀側面垂直刻度讀數L1，則合像水平儀的實際讀數為H=100L1+L2。此值即為雷達方位角為0°時雷達天線座的傾斜值。控制天線，將方位角增加一固定增量。由于水平誤差，水準器中的氣泡發生漂移，再旋轉刻度盤使氣泡重合。記錄合像水平儀的實際讀數以及該讀數所對應的方位角。依此類推，重復以上步驟得到天線座在各個方位上合像水平儀兩氣泡重合時的實際讀數，即雷達天線座各方位的傾斜值。

二、天氣雷達天線座水平誤差的計算方法

通過對合像水平儀結構原理和刻度盤、刻度板讀數產生過程的深入分析，參考相關資料，得到被測對象傾斜角度α的具體解析計算公式:

α(弧度)=arctan(H×Acr)(1)

α(角秒)=arctan(H×Acr)×3600×180/π(2)

式中，H為合像水平儀實際讀數，根據合像水平儀的“精度”可得到，Acr=0.01/1000為無量綱數。由天線底座水平度的實際計算公式可以計算出天線底座某一方位上的水平誤差β。

β=(αl-αl+180)/2(3)

式中，αl表示某一方位上的傾斜角度，αl+180表示與之對應的天線旋轉180°后的傾斜角度。根據大量的實際測量和計算結果分析可知，雷達天線底座某一方位上的水平誤差β(以角秒為單位)與對應的一條直線上2次合像水平儀實際讀數之差近似，即公式(4)成立。

β(角秒)≈H1-H1+180(4)

式中，Hl表示某一方位上合像水平儀實際讀數，Hl+180表示與之對應天線旋轉180°后合像水平儀實際讀數。這樣在調整雷達天線座水平時，就不必反復計算。調整完畢后，只需精確計算1次即可得到雷達天線座的水平誤差值，方法簡便。

三、天氣雷達天線座水平誤差的調整實例

天氣雷達天線座與安裝基礎通常是通過多個聯結螺栓進行連接并固定[3-4]。另有幾個均勻分布在天線座的底面上供水平調整的螺栓。根據測量記錄的結果利用(4)式，可以分別粗略地計算天線各個方位角直線上的水平誤差，并依此數據進行天線座的水平調整。水平調整時，應先適當松開聯結螺栓。針對粗略計算結果，將天線控制到需要調整的對應方位角。輕微擰動此方位對應的2個水平調整螺栓，使合像水平儀讀數變化合適的位移量，并記錄調整后的讀數。天線旋轉180°讀出合像水平儀讀數。再利用(4)式粗略計算此方位水平誤差。如此反復直至調整到符合要求為止。所有方位調整完畢后，最后擰緊聯結螺栓，然后轉動天線按上述的水平測量方法進行再次測量，最后利用(3)式精確計算出天線座的水平誤差。

為第1次測量天線座方位間隔45°時，對應的各方位水平儀讀數和粗略計算結果。可以看出，雷達天線座在0°方位上和45°方位上水平誤差較大，需要調整。根據上述調整方法在0°方位上下調0°對應的水平調整螺栓或上調180°對應的水平調整螺栓即可。在45°方位上方法相同。

為對天線座調整后，對應的各方位水平儀讀數、粗略計算結果和精確計算結果。可以看出，調整后雷達天線座的水平誤差最大值是在0°方位上為20″(小于30″)，符合相關規定。公務員之家

四、結語

天氣雷達中的雷達天線座要保持較高的水平度，以確保天氣雷達系統對氣象目標定位的高精準度，所以雷達維護人員應熟練掌握天線座水平誤差的測量、調整和計算方法[5-6]。實踐證明，以上介紹的測量、調整和計算方法是一種易于理解和方便具體操作的有效方法。

參考文獻：

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