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第一讲:速度回波的性质
多普勒天气雷达资料分析与应用 南京信息工程大学 汤达章 引言 多普勒雷达获取的信息 1. 雷达反射率信息 2. 多普勒速度信息 3. 多普勒速度谱宽度信息(简称谱宽) 多普勒速度资料分析应用 第一讲:速度回波资料的性质和意义 1. 多普勒效应 例:一列行进中的鸣笛火车,月台上的人感觉到鸣笛的频率在变化Δf≠0,火车朝向月台开来的时候,Δf 0。火车远离月台而去, Δf 0 雷达工作过程: 电磁波发射和接收的过程 随风移动散射电磁波的雨滴相当于行进中的鸣笛火车。 当雨滴朝向雷达移动,其散射波的频率大于雷达发射的电磁波频率( Δf 0);雨滴远离雷达而去, Δf 0. 雷达接收机相当于月台上的人,能够提取 Δf的信息. 可以证明: 式中Δf 为多普勒频移,可正可负。Vr为多普勒速度,λ为电磁波波长。 多普勒速度的性质 1.规定远离雷达而去的方向, Vr 0;朝向雷达的方向, Vr 0。 2. Vr不是实际的风向风速,而是所测点实际风向风速在该点径向上的投影 3. 多普勒雷达准确测量的多普勒速度实际上是有一定范围。根据抽样定理,可以证明±Vrmax = ± λ?PRF/4 式中PRF为脉冲重复频率,即每秒发射脉冲的次数。 Vrmax 为不模糊径向速度 例: λ=10cm,PRF=1000/s 得±Vrmax = ± 25m/s 假如实际的多普勒速度超出了这个范围,大于25m/s或小于 - 25m/s,雷达所测的多普勒速度将出现巨大误差。这种现象称为速度模糊。 4.速度模糊现象的主观识别及校正方法 主观识别方法:首先在多普勒速度图上寻找零速度线(带、区),在一般情况下速度为0的多普勒速度,肯定是不模糊的。据风的连续性原理,在零线附近值较小的多普勒速度(正或负)也是不模糊的。逐渐扩大有哪些信誉好的足球投注网站范围,当正(负)的Vrmax色标突变为负(正)的Vrmax色标时,模糊现象开始了。 正负的Vrmax色标的交界线所包围的区域即为速度模糊区。速度模糊区中多普勒速度较小的区域恰巧是相反速度最大的区域。 模糊速度的校正方法: (Vra -Vrmax ) (Vra Vrmax ) (-Vrmax≤Vr ≤ Vrmax ) 5.不模糊速度范围和雷达最大探测距离Rmax的关系 由于±Vrmax与PRF成正比,我们可以增加PRF来扩大±Vrmax范围。但是 光速 Rmax= 2PRF 增加PRF必然减小雷达的探测范围 例: λ=10cm,PRF=1000/s 得±Vrmax = ± 25m/s Rmax=150km 6. 二次回波(又称距离模糊)的成因 * 速度模糊及其识别 速度模糊及其识别 *
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