《高空气象探测》电子教案.doc

高空气象探测课程电子教案目 录绪 论第一章 测风经纬仪 第一节 测风经纬仪的种类及用途 第二节 测风经纬仪的构造 第三节 测风经纬仪的安装和使用第四节 测风经纬仪的器差检查和调整第二章701测风雷达 第一节701测风雷达的用途和工作原理 第二节701测风雷达的组成及其作用 第三节701测风雷达的性能第四节701测风雷达的使用 第五节701测风雷达的标定 第六节701测风雷达的维护 第七节701测风雷达的定期维护 第三章 制氢原理第一节 化学药物制氢第二节 QDQ2-1型电解水制氢 第四章 灌球与观测第一节 球皮的分类与用途第二节 气球升速的确定第四节 气球的充灌第五节 测风工作的进行第五章 单站高空风记录整理第一节 单站高空风的计算原理第二节 计算量得风层的风向风速第三节 计算规定高度的风第四节 选择最大风层第五节 净举力发生错误时的处理方法第六节 高空风报告电码第七节 特殊情况的处理第六章 GFE（L）1型测风雷达第一节 雷达简介 第二节 基本工作原理第三节 性能指标 第四节 雷达的标定 第五节 雷达的使用 第六节 雷达的维护 第七章 GTS1型数字探空仪第一节 探空仪结构 第二节 探空仪的技术指标 第三节探空仪的工作原理第四节 使用方法和维护第八章 GEZ10型探空仪检测箱第一节 概述 第二节 主要技术指标第三节 整机结构及功能第四节 使用方法第九章 探空记录整理 第一节 计算规定等压面第二节 选择特性层第三节 选择对流层顶第四节 选择零度层 第五节 特殊情况处理第六节 高空压温湿报告电第十章 高空记录月报表 第一节 高空压温湿记录月报表 第二节 高空风记录月报表 第三节 高空矢量风统计表 第十一章 L波段（1型）高空气象探测系统第一节 系统简介 第二节 主要特点 第三节 主要处理方法第四节 台站参数设置第五节 放球软件的使用第六节 数据处理软件 第七节 系统操作注意事项第十二章 TD2A 型数字式电子探空仪第一节 概述第二节 主要测量指标第三节 探空仪工作原理第四节 检定证第五节 保管与使用注意事项第六节 探空仪的施放第十三章 400M数字式电子探空仪接收硬件第一节 基本工作原理第二节 GTC1-4型高空数据处理器第三节 雷达数据解调板结构与原理第四节 数据处理器第五节 硬件系统的调整第六节 雷达开关机注意事项第七节 数据处理器与雷达及主机的连接第十四章 701-400兆电子探空仪高空气象探测系统第一节 系统简介第二节 台站地面参数第一节 放球软件第二节 数据处理软件第三节 系统操作注意事项单元标题：绪 论教学时数：（2）学时，其中理论（2）学时，实验（0）学时，上机（0）学时，其他（0）学时：教学目的与要求：了解高空气象探测基本基本常识，掌握我国高空气象探测现状、内容、方法以及发展历史和展望。通过学习是学生能够对学习本课程产生浓厚兴趣，树立端正的学习态度。主要教学内容：一、基本术语二、高空气象探测的任务和作用三、高空气象探测的方法四、 我国高空气象探测业务现状五、我国高空气象探测业务的发展与展望六、探空资料在气象业务中地位和应用教学重点与难点：一、基本术语二、高空气象探测的任务和作用三、高空气象探测的方法课后作业：1、高空气象探测的定义、任务、作用如何？2、高空气象探测内容分为哪两部分？定时观测、不定时观测的定义如何？3、目前我国高空气象探测业务应用那几种探测系统？4、综合探测和单独测风的定义以及时间规定如何？ 课后体会： 通过教学，使学生对高空气象探测知识有了一定的认识，明白了学习本课程的目的和基本方法。绪 论高空气象探测：采用特殊的平台和设备进行探测，或通过遥感方法进行间接探测大气中温度、气压、湿度和风等要素的垂直分布。另外有些无线电探空随同大气成分，如臭氧浓度或放射性物质的感应系统一起飞升进行臭氧浓度探测，也属于高空探测的范畴。一、高空气象探测的任务和作用任务：探测高空035Km以下大气中温度、气压、湿度和风随高度的垂直分布规律以及随纬度、季节的变化情况，研究云的宏观和微观结构、降水过程、冷暖锋面以及台风等。 作用：高空气象探测资料和情报，不仅能为天气预报、气候预测等提供重要资料，同时在国防和国民经济建设中起着十分重要的作用。例如：空军飞行作战，高炮、火箭、导弹、卫星的发射，舰艇出航、民航、运输、人工影响天气、防止大气污染、救助灾区等与高空天气变化有关的活动中起着十分重要的作用。二、高空气象探测的方法高空气象探测可分为高空风探测和高空温、压、湿探测两部分。高空气象站进行高空气象探测按时间可分为定时观测和不定时观测两种。定时观测：指按照上级气象部门规定的时间进行的探测，为天气预报和研究天气演变规律提供必要的情报和资料。不定时观测：根据有关部门或相关企事业单位的临时需要进行的探测，没有固定的时间和次数，主要是为各相关部门提供临时所需的高空气象探测资料。探测任务：分为综合探测和单测风两种。综合探测（07时15分和19时15分）：利用测风雷达跟踪具有一定升速的探空气球，在探测过程中，由雷达定位后根据气球的运动轨迹得到高空风的垂直分布情况，同时又不断接收由气球携带的回答器将探空仪感应到的温、压、湿要素通过转换后的电信号，再经过反演后得到高空温、压、湿的垂直分布情况。单独测风（01时15分或13时15分）：利用测风雷达跟踪具有一定升速的测风气球，探测过程中，只根据雷达的定位确定气球的运动轨迹得到高空风的垂直分布情况。探空气球：携带能够感应温、压、湿变化的探空仪和回答器的升空气球。测风气球：只携带回答器的气球。三、我国高空气象探测业务现状目前，我国现有高空气象探测台站120个，参加国际高空气象资料的交换有87个，主要应用着以下三种探测系统：1、L波段雷达GTS1型电子探空仪系统GTS1型电子探空仪和L波段二次测风雷达相配合的探测，实现了自动跟踪和资料的自动处理。2003年1月1日投入使用，我国80个台站使用该系统。2、701雷达400M电子探空仪系统本系统由701二次测风雷达与400M电子探空仪相配合进行的探测，与2007年1月1日投入使用，目前我国40个台站使用该系统。3、GPS探空系统采用了新型的气象参数观测手段，用气球携带探空仪升空，在探空仪上使用气压、气温、湿度传感器和GPS接收模块，测量从地面一直到30km高空自由大气各高度的气温、气压、湿度、风向和风速气象要素，用无线电讯号发送到地面站，地面站接收后整理出测量结果，按用户要求输出各种气象数据。四、我国高空气象探测业务的发展与展望1910年有了测风经纬仪。1930年，前苏联莫哈诺夫设计出了第一代无线电探空仪后，无线电探空仪在高空气象探测中起到了及其重要的作用。解放前，我国基本上没有自己建立的高空气象站网，只有南京、上海等地有几个探测站。1949年新中国成立后，我国高空探测首先引进了芬兰的25MHz探测系统，在该系统应用的同时，我国开始引进了前苏联技术，自行研制和生产了49型梳齿式探空仪，其发送频率仍在2425MHz，地面系统引进了前苏联的马拉黑无线电经纬仪，该系统在国内建立了5个试验站，频率为215MHz。1958年我国又开始设计和研制我国自己的探空系统，即：59701探测系统。在60年代初期，59型探空仪取代了49型梳齿式探空仪，使用频率为24MHz的发射机作为升空和24MHz的收报机作为地面设备。此后，我国又成功研制出了400 MHz二次测风雷达，在国内建立了5个实验站，进行业务试验，随即经过中央观象台的改进，于19641965之间，南京大桥机器厂开始批量生产，投入于高空气象探测业务站网。自59701高空探测系统投入高空探测业务站网后，我国的高空探测技术水平和质量上升到了国际中、上等水平。从80年代开始，由于新技术的发展，国际上开始用电子探空仪取代机械式探空仪，因而国际探空质量和技术快速的提高，至使我国高空探测质量开始下滑。在90年代中叶，我国的探空质量下滑到了世界气象组织（WMO）基本要求的边沿，我国有60左右的高空站探测质量被WMO通报质疑。其主要原因是我国成为世界上唯一广泛使用机械式59型探空仪的国家。自90年代中期，我国加快了基于电子探空仪的新一代高空探测系统的研制、应用和推广。L波段雷达GTS1型电子探空仪系统已经装备80多个探空站， GPS探空系统将于2007年7月在我国7个GCOS探空站使用，同时加快了GPS探空系统国产化步伐。各种遥感探测设备如风廓线仪、激光雷达、新一代天气雷达等无球探测系统也陆续在一些台站使用，大大丰富了高空探测的手段，是未来高空探测业务的发展方向。五、探空资料在气象业务中地位和应用温度和相对湿度的高空探测是作为业务天气预报的数值天气预报模式分析初始化中使用的两个基本测量值。陆地上施放的无线电探空仪提供几乎是实地的温度和相对湿度测量值，而从海洋中远处的岛屿或船舶上施放的无线电探空仪所提供的测值只能覆盖有限洋面。温度和水汽场的垂直结构的准确测量，对各种类型的天气预报，特别是区域性和局地性天气预报是极端重要的。这些测量结果可以指示垂直方向存在的云或雾层的结构，进而温度和水汽场的垂直结构决定了大气的稳定度，从而可预报云量和云状。对环境污染研究（例如判别大气边界层的厚度）来说，温度和相对湿度垂直结构的高分辨率测量结果是很重要的。民用航空、炮兵和其它弹道学应用，诸如空间飞行器的发射都对给定的不同气压的空气密度（根据无线电探空的温度和相对湿度测量结果导得）测量结果有相应的业务要求。单元标题： 第一章 测风经纬仪第一节 测风经纬仪的种类和性能第二节 测风经纬仪的结构教学时数：（2）学时，其中理论（2）学时，实验（0）学时，上机（0）学时，其他（0）学时：教学目的与要求：目的：掌握测风经纬仪的分类、性能指标和构成。要求：掌握测风经纬仪各旋钮的位置、作用以及使用，能够迅速准确进行读数。主要教学内容：测风经纬仪的种类种类；性能指标；组成以及各部件的作用；读数方法。教学重点与难点：各旋钮所在位置和功能以及读数方法。课后作业：测风经纬仪主要有哪几部分组成？各部分的作用如何？课后体会：通过教学，使学生对测风经纬仪的分类、性能指标、组成以及各部件的作用有了一个初步的认识，基本掌握读数方法，但还应加强读数精度和速度。第一章 测风经纬仪用途：高空风观测；对各种测风雷达进行定位准确性的标定。第一节 测风经纬仪的种类和性能 种类：CFJ1型、CFJ2型和701型。性能指标：常用测风经纬仪的性能指标。第二节 测风经纬仪的结构组成：望远镜部分、读数装置、水平调整装置、照明装置和附件。（本教材以CFJ-1型测风经纬仪为例。）一、望远镜部分作用：跟踪气球,放大物影。组成：主望远镜、辅助望远镜、进光反射镜、望远系统变倍手轮、中间镜组、目镜以及瞄准器等。瞄准器：观测时瞄准气球用。三棱镜：把物镜中映到的物象反射到目镜中，而使观测者看到物象。目镜：观测者可以根据自己的视力以及目标物的远近适当调整焦距，使物象清晰可见。望远镜系统变倍手轮：用来改变镜筒内小反光镜的位置，达到主、辅望远镜转换（变倍）的目的。二、读数装置读数装置：由仰角刻度盘、方位刻度盘、仰角读数系统、方位读数系统、进光反射镜、分划板以及四个三棱镜组成。仰角刻度盘：由透明的有机玻璃制成，盘上刻有-5185刻度，每小格为1。此刻度盘以水平轴为中心，固定在目镜筒上，并与物镜一起绕水平轴转动，指示出物镜指向的仰角值，观测者通过仰角读数系统，即可读出物镜指向的仰角示度。方位刻度盘：由有机玻璃制成，沿顺时针方向刻有0360刻度，每格为1，固定在经纬仪基座的垂直轴上，当望远镜绕垂直轴转动时，方位刻度盘保持不动，指示出望远镜指向的方位值，观测者通过方位读数系统即可读出物镜指向的方位角示度。分划板读数游尺结构：游尺上排是仰角刻度，下排是方位刻度，均以分划板读数游尺上的零刻度线为读数指标，整个分划板读数游尺相当于1，是用来读取小数的。三、转动装置由仰角转动手轮、方位转动手轮、方位盘固定螺旋和方位归零手轮组成。方位盘固定螺旋：固定方位刻度盘。方位归零手轮：调整方位刻度盘的位置。四、水平调整装置水平调整装置：由一个管型水准器和三个水平调节螺旋组成。水平调节旋扭：使底座升降，以便使经纬仪调至水平。五、附件：由三角架、指南针、滤光镜、照明装置、太阳罩、毛刷、小工具等组成。 1、 三角架：是用来安装和固定经纬仪的，有可调整三角架高低的调整螺旋和供固定经纬仪用的中心螺旋。2、指南针：是用来对经纬仪进行定向时用的。由一个条形小磁铁制作，装在长方形盒内，并由制动螺旋来控制。3、滤光镜：有绿色、棕色等，用来减小强光对观测者眼睛的损伤。4、照明装置：有十字线照明、读数照明、电源开关、手电筒及导线等。用来进行夜间观测的照明。5、太阳罩：遮住强光，一般在高仰角观测气球时用。6、小工具：包括毛刷、起了、校正针等。用来进行简单维护和维修。单元标题：第一章 测风经纬仪第三节 测风经纬仪的架设安装和使用教学时数：（2）学时，其中理论（2）学时，实验（0）学时，上机（ 0 ）学时，其他（ 0）学时：教学目的与要求：目的：掌握测风经纬仪的架设安装场地要求和架设方法，理解三步调整的意义以及调整步骤和方法。要求：正确架设测风经纬仪，按规定迅速准确进行三步调整。主要教学内容：测风经纬仪的架设安装方法，三步调整的意义以及调整步骤和方法。教学重点与难点：测风经纬仪进行三步调整的意义以及调整步骤和方法。课后作业：1、测风经纬仪水平调整、方位调整的定义如何？2、测风经纬仪方位调整的方法有哪几种？各种方法的适用条件以及调整方法如何？3、测风经纬仪观测场地应具备的条件如何？4、台站固定目标物的选取条件和方位角的测定方法如何？课后体会：通过教学，同学们能够真正掌握经纬仪三步调整的意义和步骤，但调整时间偏长，速度有待加强，因此必须加强实操训练。第三节 经纬仪的安装和使用一、经纬仪观测点应具备的条件：1、四周开阔，不得有高大建筑物或其他障碍物，从经纬仪观测点向四周看去，障碍物顶端的仰角不得超过5，特别是当地最多风向的下风方更要保持开阔。2、经纬仪观测点及周围的地面应平坦坚实，固定台站最好修建一个专供架设经纬仪用的水泥平台。二、经纬仪安置：步骤：架设三角架、安装固定经纬仪、水平调整、焦距调整和方位调整五个步骤。1、架设三角架用来安装和固定经纬仪。对架设三角架有下述要求：（1）三角架顶部要基本水平，有利于水平调整过程的顺利进行。（2）三角架的高度要合适。架设高度要与观测者的身高相适应。一般情况下，三角架直立时应与观测者的前额同高，当三角架撑开时，架高应位于观测者第三颗扣子上下。（3）三角架要支稳，支架的调整螺旋要旋紧，以免三角架滑脱而摔坏仪器。（4）当风力较大时，要有一条支架伸向风的去向，以避免三角架被大风吹倒。2、安装固定经纬仪：固定经纬仪注意事项：当经纬仪尚未固定好之前，手绝对不能松开经纬仪。观测后，卸下经纬仪时，必须左手握牢经纬仪的水平镜筒，右手将中心螺旋旋松，然后将经纬仪放入箱内。2、 水平调整：观测前调整经纬仪的水平轴在各个方向上都真正水平的操作过程，叫做水平调整。利用经纬仪观测目标物相对于测点的仰角和方位时，只有在经纬仪的垂直轴与铅直线平行，即水平轴绕垂直轴旋转所构成的平面真正水平时，其仰角和方位角的观测值才是正确的。因此，在每次进行观测前必须进行经纬仪的水平调整。 水平调整原理： 经纬仪水平调整的步骤： 转动经纬仪上部，使水准器平行于任意两个水平调节螺旋，调整这两个水平调节螺旋，按“顺来逆去”的方法，使水准器的汽泡位于中央。 将经纬仪上部转动90，使水准器的一端指向第三个水平调节螺旋，转动第三个水平调节螺旋，使水准器的汽泡位于中央。 将经纬仪上部缓慢转动一周，同时观察水准器的汽泡是否有移动现象，如果停在中央不动，则证明经纬仪的水平已调好；如果汽泡有移动，而且超过最小刻度的0.5个小格，则必须按照上述步骤重新调整，直到调好为止。如果反复进行水平调整一直调整不好，则说明水准器本身安置不当（水准器与水平轴不平行）或水准器失灵，遇有此情况时，应校准或更换水准器。至于如何校正和更换，将在第四节中详细介绍。 水平调整时应注意以下几点： 在调整前必须弄清水平调节螺旋的转动方向，当转动水平调节螺旋使汽泡接近中央时，应缓慢调整，以免调过头而耽误时间。 在进行第二步调整时，只能转动第三个水平调整螺旋。 如果水平调节螺旋已调至最高或最低位置后，汽泡仍未调到中央，这时不能用猛力旋转螺旋，以免将螺旋损坏。此时，应将其它两个螺旋同时降低或升高，然后再按水平调整步骤重新进行调整。如果仍不能使经纬仪水平，也可先调整一下三角架，使架顶水平，然后再重新进行调整，一直到调好为止。4、焦距调整：调整方法：瞄准200米以外的一个目标物（越远越好），慢慢地转动目镜筒上的焦距调整螺旋，直到物象和十字线最清楚为止。因为十字线镜片就按装在目镜的主焦距上，在调整焦距时，物象和十字线应同样清晰，有时，由于仪器本身的毛病，不一定同样清晰，在这种情况下应当首先保证物象清晰，十字线能辨即可。5、方位调整：观测前，调整经纬仪方位度盘，使方位读数与物镜指向的地理方位相一致的操作过程。 方位调整的基本步步骤：第一步：使光学轴（望远镜）指向已知地理方位；第二步：利用方位归零手轮调整方位刻度盘，使已知地理方位与方位读数相一致。第三步：检查一下光学轴是否仍然对准已知地理方位。方位调整的方法：北极星法、固定目标物法、或磁针法。 北极星法 利用瞄准器将北极星瞄入望远镜内，转动仰角、方位手轮，使十字线的交点与北极星重合，（这时，光学轴的指向即为正北）。 转动方位归零手轮，使方位刻度盘上“0” 刻线与读数游尺上的0指标线对齐，即完成了方位调整。 检查北极星与十字线交点是否还重合，如重合，即完成了方位调整，否则须重新进行方位调整。 固定目标物法台站多采用此方法。 固定目标物法进行方位调整的步骤：a、 将已知固定目标物瞄入望远镜的视野，调整望远镜位置，使固定目标物和十字线交点重合。b、 调整方位归零手轮，使方位刻度盘的读数与固定目标物的已知方位相一致。c、 检查固定目标物和十字线交点是否还重合，如重合即可，否则须重新进行调整。 固定目标物的选择条件：必须是显著、固定，距雷达或经纬仪250米以外的高大建筑物的尖端，如避雷针，塔尖等。为了便于在夜间观测时进行方位调整，台站还选择一个孤立的灯光作为夜间观测时的固定目标物，为了减小误差，体积应尽量小一些。 固定目标物方位角的测定：在睛朗的夜间，架设调整好经纬仪，利用瞄准器将物镜瞄准北极星，使北极星正好处在十字线交点上，然后利用方位归零手轮调整方位度盘，使方位0刻度与读数游尺上的“0”指标线对齐，然后将望远镜瞄准固定目标物，使目标物和十字线重合，读取固定目标物的方位角值，这就是固定目标物相对于测点的地理方位。应该指出，北极星不恰好在真正的北极，而是绕着天球在北极旋转（系地球自转和公转的结果）。在建站初期测定目标物时，应在不同时刻进行测定。如：21时、24时、03时、06时分别测定固定目标物的方位角，求其平均值较为准确。以后检查时，若发现固定目标物的方位角变动超过1时，必须重新测定并予以更正。 磁针法在白天或多云的夜间执行野外或临时（即不在固定观测点）观测任务时，是无法用北极星或固定标物来进行方位调整的，只有通过磁针来判断经纬仪光学轴的指向。采用磁针法进行方位调整的步骤： 放松磁针的制动螺丝，使磁针自由摆动； 转动经纬仪的上部，使磁针与窗口上的SN线对齐； 利用归零手轮调整方位刻度盘，使方位角读数对准360加磁偏角的方位值上。 检查磁针与窗口上的SN线是否仍然对齐，如对齐即可，否则，须重新调整。三、使用经纬仪注意事项：1、轻拿轻放，保持清洁，防震、防潮、防磁针失灵。2、从架上取下或往架上安装经纬仪时，应一手拿住经纬仪，另一手去旋松或旋紧中心螺旋，以免不慎将仪器摔坏。装箱时，应先将磁针、滤光镜片、太阳罩等零件放回原处，以免丢失。仪器一定要按原来的装箱姿态放置，否则，会盖不上箱盖或压坏零件。3、经纬仪的光学部分不得任意折卸，不能用手、粗布和脏布擦拭物镜和目镜，以免弄脏镜头，如果需擦拭镜头时，需用专用绒布，软绸、镜头纸、鹿皮等来擦拭。4、在冬季，应先将仪器装箱后，再往室内拿，并且经过一小时以上的时间才能打开箱盖，以免在仪器上产生水汽凝结现象。5、放置经纬仪时，应根据磁针在箱中的状态，使磁针的南北极大致与地球的南北极相对应，这样，可减少磁针退磁。单元标题：第一章 测风经纬仪第一节 测风经纬仪的构成和第二节 测风经纬仪的性能指标第三节 测风经纬仪的架设安装和使用教学时数：（2）学时，其中理论（0）学时，实验（2）学时，上机（0）学时，其他（0）学时：教学目的与要求：目的：熟练掌握测风经纬仪各部件的作用和使用方法以及测风经纬仪的架设安装方法；三步调整的步骤和方法。要求：正确架设测风经纬仪，按规定迅速准确进行三步调整。独立完成实习任务，认真填写实习报告。主要教学内容：（1）测风经纬仪构成及工作原理。（2）各部件的作用和使用方法。（3）测风经纬仪的架设安装；三步调整的方法。教学重点与难点：测风经纬仪三步调整方法。课后作业：按实习步骤填写实习报告。课后体会：通过实习，使同学们能够真正将理论教学与实际操作结合起来，真正掌握了测风经纬仪三步调整步骤，但调整速度还应继续强化。单元标题：第一章 测风经纬仪第三节 测风经纬仪的架设安装和使用教学时数：（2）学时，其中理论（0）学时，实验（2）学时，上机（0）学时，其他（0）学时：教学目的与要求：目的：继续联系测风经纬仪的架设安装以及准确快速进行测风的三步调整。要求：正确架设测风经纬仪，按规定准确进行三步调整，每人按读数规定练习读取仰角、方位角数据20组。独立完成实习任务，认真填写实习报告，按实习态度和效果给出成绩。主要教学内容：测风经纬仪的架设安装；三步调整以及读数。教学重点与难点：测风经纬仪三步调整和准确读数。课后作业：按实习步骤填写实习报告。课后体会：通过再次实习，使同学们对经纬仪的正确使用有了进一步的认识，对所学知识起到了一个巩固的作用，特别是在读数速度和精度上有了很大的提高。单元标题：第一章 测风经纬仪第四节 测风经纬仪的器差检查和调整教学时数：（2）学时，其中理论（2）学时，实验（0）学时，上机（0）学时，其他（0）学时：教学目的与要求：目的：掌握测风经纬仪器差检查的内容、目的、方法和处理规定。要求：掌握测风经纬仪器差检查的内容、方法和器差计算，能够正确判断经纬仪器差是否合格，对不合格仪器能够按规定正确处理。主要教学内容：测风经纬仪水准器、仰角、方位角器差检查的方法和处理规定。教学重点与难点：测风经纬仪水准器、仰角、方位角器差检查的方法和处理规定。课后作业：1、测风经纬仪器差检查有哪些内容？2、测风经纬仪水准器器差检查和调整方法如何？3、测风经纬仪仰角、方位角器差检查和计算方法如何？当经纬仪器差确定后应如何处理？课后体会：通过理论教学，使学生能够掌握测风经纬仪各种器差检查方法和计算方法，但必须通过实际操作，才能够使他们对这一理论与实际结合起来。第四节 经纬仪的器差检查和调整经纬仪产生测量误差的原因：1、由于仪器的构造缺陷造成；2、搬运和使用过程中仪器振动等原因造成，由这些原因引起的误差称为经纬仪器差。台站对经纬仪的器差必须进行定期检查。规范规定，每旬第一天进行经纬仪的器差检查。经纬仪器差检查包括：水准器器差检查、仰角器差检查和方位角器差检查。现将这三项器差检查的方法和步骤介绍如下：一、水准器器差检查和校正水准器器差检查和校正步骤：1、 首先使水准器平行于任意两个水平调节螺旋，调整水平调节螺旋，使汽泡位于中心位置。2、 将经纬仪上部旋转180（此时汽泡偏离最大），如果汽泡偏离位置超过了允许范围，应进行校正。3、 放松水准器制动螺帽，转动校正螺丝，使汽泡移到偏离最大距离的一半处。再调整水平调整螺旋，使汽泡移到中心位置。4、将经纬仪上部转动180，并观察汽泡是否有偏离中心且超过规定的现象，如仍有偏离发生，则应重复3的步骤，继续调整，直到合乎要求为止。6、最后将水准器制动螺帽旋紧。如果反复校正，水准器仍然无法校正好，则说明水准器失灵，应更换水准器后再进行校正。二、仰角器差检查仰角器差检查必须要在水准器安装正确的情况下进行。仰角器差计算公式为：（一）仰角器差检查步骤：（1）架设经纬仪并做好水平调整、焦距调整和方位调整。（2）选定250米以外的一个目标物，瞄入望远镜内，并调到十字线的交点上，读取第一次仰角读数。（3）将物镜翻过天顶，方位转动180，把原目标物瞄入望远镜内，并调到十字线的交点上，读取第二次仰角读数。（4）将两次仰角读数和代入仰角器差计算公式，求出值。（二）仰角器差的处理规定：当d0.3时，仰角读数要进行订正；当d0.3时，仰角读数不进行订正。三、方位角器差检查（一）方位器差检查方法：在进行仰角器差检查时，同时读取方位读数，即分别得到和，将两次方位读数代入方位器差公式即可求出方位器差值。当第一次方位读数第二次方位读数时，方位器差公式为： 当第一次方位读数第二次方位读数时，方位器差公式为：（二）方位器差的处理规定：当0.5时，经纬仪可以照常使用；如0.5时，应报请上级部门进行调换或修理，但在未调换或修理前，仍应照常使用。单元标题：第一章 测风经纬仪第四节 测风经纬仪的器差检查和调整教学时数：（2）学时，其中理论（0）学时，实验（2）学时，上机（0）学时，其他（0）学时：教学目的与要求：目的：通过实习，掌握测风经纬仪器差检查的内容、方法和处理。要求：正确进行测风经纬仪水准器器差检查，能够自己按规定进行测风经纬仪的仰角和方位角的器差检查和计算，并按规定给出器差处理意见。实习后每人写填写实习报告一份，并按实习纪律和态度以及效果给出成绩。主要教学内容：测风经纬仪读数以及水准器、仰角、方位角器差检查的方法和处理规定。教学重点与难点：测风经纬仪水准器、仰角、方位角器差检查的方法、计算和处理。课后作业：按实习步骤填写实习报告，通过对你所使用的测风经纬仪进行各种器差检查和计算并正确给出处理意见。独立完成实习任务后，填写实习报告一份。课后体会：通过实习，同学们对所使用的测风经纬仪能够进行各类器差检查和计算，并将理论知识与实践相结合。单元标题：第二章 701测风雷达第一节 用途与工作原理 第二节 701测风雷达的组成及其作用教学时数：（2）学时，其中理论（2）学时，实验（0）学时，上机（0）学时，其他（0）学时：教学目的与要求：1、掌握701测风雷达的用途以及基本工作原理。2、掌握701测风雷达的组成以及各分机的主要作用。主要教学内容：701测风雷达的用途、基本工作原理、整机组成以及各分机的主要作用。教学重点与难点：基本工作原理、整机组成以及各分机的主要作用。课后作业：1、701测风雷达的用途以及测角、测距原理如何？2、701测风雷达的整机组成有哪些？各分机的主要作用是什么？3、所谓二次雷达的含义如何？给出天线波瓣宽度的定义。课后体会：通过理论教学，同学们对所701测风雷达的工作原理、整机组成有了一定的了解，但对于各分机的主要作用还应进一步熟悉。第二章 701测风雷达第一节 用途与工作原理用途：可借助探空气球携带的回答器探测测站上空030Km垂直范围内的高空温、压，湿和风的分布情况，为天气预报提供重要的高空气象探测资料。基本工作原理：701测风雷达在地面不断向回答器发出“询问信号”，回答器受到触发后，向地面发回出一个“回答信号”，雷达根据回答信号的来向和天线指向，测定出每一瞬间回答器（探空气球）在空间的实际位置，即回答器的斜距、方位角和仰角，通过计算可得到气球在空中的移动轨迹，进从而得到高空风向和风速随高度的分布。因为701测风雷达所跟踪的目标是有源的，即目标物携带回答器，故称二次雷达；而一般的雷达是无源的，是完全依靠目标物反射电波进行测距的，故称为一次雷达。 701测风雷达是根据天线波瓣偏扫，用等信号强度法的原理进行测角的。 天线波瓣：是天线方向性的一种表示方式，从波瓣的原点O（即天线）出发，可以引出许多射线，每根射线与基准方向之间的夹角就代表不同的方向，射线在波瓣上的交点距原点0 的长度，代表天线辐射（或接收）电波的强度。雷达天线有很强的方向性，通常用波瓣表示，只有一个方向上辐射（或接收）的电波强度最强，偏离这个方向，则强度逐渐减弱，直到等于零。波瓣宽度：在波瓣图上，天线辐射（或接收）无线电波的强度等于最大强度的70的两个方向间的夹角。701测风雷达的垂直波瓣宽度10水平波瓣宽度11.5。701测风雷达的天线分上、下、左、右四组，工作时分别由换相器控制，按上、右、下、左的顺序进行偏扫，利用垂直面上的波瓣可以测得天线仰角，利用水平面上的波瓣可以测得天线的方位角。大气中各高度上的温、压、湿要素也是利用升空气球携带探空仪和回答器来完成的。探空仪由几个温、压、湿感应元件组成，这些元件随着大气中温、压、湿的变化而产生形变，温、压、湿的不同，使它们的形变大小也不同，通过指针将这些形变由电码筒转换为不同的电码信号，然后，由变化的电码去控制回答器，再由回答器将电码发回到地面，雷达接收机把信号接收下来，从而收集到大气中温、压、湿在各高度上的分布情况。 第二节 701测风雷达的组成及其作用组成：共五个分机、一个系统，其名称为：发射机、接收机、定时器、测距显示器、测角显示器和测角指示装置，天线传输线系统。下面，我们分别介绍各组成部分的作用和相互关系。一、发射机的组成及作用：发射机是全机的高频功率源，由超高频震荡器、调制解调器和高压电源三部分组成。作用：调制解调器在定时器送来的触发脉冲控制下，定时产生宽度约为1微秒的高压脉冲去调制超高频振荡器，超高频振荡器便产生约1微秒宽的强功率发射脉冲。该发射脉冲经定向偶合器、收发开关、高频旋转关节、天线换相器等送到天线后向空间辐射，作为对回答器的“询问信号”。二、定时器：定时器是全机工作的控制中心。由它产生的各种脉冲作为计时的基准，去控制其它几个有关分机，使全机协调一致。作用：1、 供给发射机一个正的触发脉冲，以控制发射机工作，从而产生超高频的发射脉冲。2、 供给接收机与测角显示器一个正的触发脉冲，用来抑制主波和近距离地物回波的方波来。3、 供给测距显示器一个负的扫描触发脉冲，使测距显示器产生粗、精测距扫描时间基线。4、 供给测距显示器各种距离指标和可移距离的刻度脉冲，以便测出目标的斜距。三、接收机：作用：把接收到的回答信号和探空信号加以变频、放大、检波，把回答信号和探空信号由高频脉冲转变为视频脉冲，送到测距显示器和测角显示器上，以便进行观测；另外，还要把探空信号从视频脉冲转换为音频并加以放大，供操作人员监听和探空人员收听后进行探空记录的整理。四、测距显示器：作用：用来显示目标回波并测量目标与雷达之间的斜距。距离量程的转换是由定时器上两个波段开关控制的，粗、精两个显示器上的基线起点都由定时器送来的触发脉冲控制，电刻度距离也是从定时器送来的。五、测角显示器和测角指示装置：作用：用来测定探空气球（回答器）的仰角和方位角数据的，由显示和读数两部分组成。组成：测角显示器的示波管上四条亮线的长度，分别代表天线上、下、左、右四个波瓣偏扫时接收到的信号强度。当四条亮线两两对齐时，就表示天线的方位和仰角都对准了目标。原理：读数部分是由四只同步接收机和它们带动的度盘（两只指示方位角，两只指示仰角）组成，其中又分为粗读和精读。当天线作方位旋转和上下俯仰时，天线传动装置带动同步发送机也一起工作，并把它产生的信号送到同步接收机，使同步接收机带着刻度盘也随之转动。六、天线传输线系统：作用：用来将发射机产生的高频电磁波有效的传输到天线，并由天线向空间定向辐射，将回答器返回的“回答信号”和“探空信号”（统称回波）由天线接收下来，并有效的传输到接收机。天线换相器用来使天线波瓣按上、右、下、左的顺序依次偏扫。高频旋转关节的作用是完成高频能量在可动和不可动传输装置之间的有效耦合。收发开关的作用是使天线在发射时不接收，在接收时不发射，避免发射机与接收机相互影响。七、电源及附属设备：各主要分机所需的直流工作电压和交流灯丝电压，由每个整流电源供电。除发射机有本身单独的整流电源外，其他分机都由“1号电源”和“2号电源”供电。单元标题：第二章 701测风雷达第三节 701测风雷达的性能第四节 701测风雷达的使用教学时数：（2）学时，其中理论（2）学时，实验（0）学时，上机（0）学时，其他（0）学时：教学目的与要求：1、了解701测风雷达的性能指标。2、掌握701测风雷达的开关机步骤。3、掌握701测风雷达的使用注意事项。主要教学内容：701测风雷达的性能指标、开关机步骤、使用注意事项。教学重点与难点：701测风雷达的开关机步骤和使用注意事项。课后作业：1、701测风雷达的开关机步骤如何？2、701测风雷达的主波抑制旋钮、本振调谐旋钮的作用。3、什么叫真定向？什么叫假定向？在工作中如何判断真假定向？课后体会：通过理论教学，同学们对701测风雷达的性能指标、开关机步骤以及使用注意事项有了一定的了解，但应进行实操训练后，才能够真正的是理论教学与实际相结合。第三节 701测风雷达的性能701测风雷达的性能：一、工作频率比较高。工作波长为0.75米，属分米波波段，有利于缩小天线尺寸，减轻天线重量。二、重复频率较高。有利于加强回波浓度，减小脉冲的峰值功率。按重复频率计算，701测风雷达的最大作用距离应该只有80公里或100公里，由于本机所追踪的气球是从雷达站离开的，所以可以把探测距离扩大到150-200公里。三、脉冲峰值功率（是指发射脉冲持续期间的最大瞬时功率）小，只有20千瓦。比一般雷达小的多，可节省电力，这是二次雷达的一大优点。四、脉冲宽度比较窄，天线波瓣也比较窄，再加上采用了等信号强度的测角原理，所以701测风雷达的测距、测角精度比较高。五、抗风能力较强，即使地面出现八级大风，仍可正常工作。但是701测风雷达也存在不足之处，如天线转动操作时不能迅速、准确的追踪目标，特别是气球过顶时仰角高，方位变化大，难以准确跟踪，测距、测角需要多人分工，不利于节省人力。第四节 701测风雷达的使用一、 开机步骤： 1、开机前，首先检查各分机的开关是否放在关的位置上；电源调压器手轮是否旋在中间位置；发射机高压调压器手轮是否逆时针旋到底；定时器粗、精距离度盘是否都放在“0” 档。2、开配电盘上“电源”及车厢侧壁“机柜通风”（天热时）开关，旋转调压器手轮，使1号电源面板上的交流电压表指示为220伏，并在观测中注意保持。3、开发射机的“低压”开关，开1号电源和2号电源面板上的电源开关，相应的指示灯亮。4、开2号电源面板上的“马达”开关，打开报分钟电源并上好发条。5、适当调整各显示器上的“辉度”和“聚焦”旋钮，使测距显示器上的基线和测角显示器上的四条亮线清晰可见。6、发射机低压接通3分钟后，待调制管阴极灯丝烧红后，开发射机和1号电源上的“高压”开关，旋转高压调节手轮，使电表指示超过20A，但不要超过红线。二、关机步骤：1、将高压调节手轮逆时针旋到底，关发射机和1号电源上的“高压”开关。2、关1号电源和2号电源上的“电源”开关。3、将天线仰角摇到90位置（雨天可停在90位置以下）、方位角摇到0位置，关掉2号电源上的“马达”开关。4、关发射机“低压”开关，将调压器手轮旋到中间位置。5、关“机柜通风”及配电盘上的“电源”开关。三、使用注意事项：1、测角显示器上的四条亮线高度应保持在2030毫米左右。亮线过长会发生饱和而无法定向；亮线过短会影响测角精度。2、测距显示器上的信号强度应达到饱和，这样便于看清回答脉冲的前沿，提高测距精度。3、主波抑制旋钮位置，在开始放球时，应使测角显示器上刚好能抑制掉主波；随着气球的漂移，应逐渐加宽抑制波门，直到最大（旋钮顺时针旋到底）。4、发射高压的电表指示，在放球前应为20A左右，放球时应暂时关掉1号电源上的“发射高压”，待跟踪到气球后再打开。（用以减小高频辐射对指挥人员的影响），气球飞出一定距离后，应使发射高压电表指示不超过红线，一般调到60A。5、在工作中应经常调整本振调谐旋钮。因为回答器的发射频率受电池电压、气温、气压等变化的影响而发生改变。6、要防止假定向。天线波瓣如果只有主波瓣，是最理想的，但实际上还有旁波瓣。我们把目标被主波瓣定向叫真定向，被旁波瓣定向叫假定向，如图210所示。假定向时雷达探测距离大大缩短，而且存在非常大的测角误差，必须予以防止。在工作中可用下述办法判断真假定向： 从测角显示器上的亮线长度看信号强弱，假定向时信号弱，亮线长度约为真定向的以下； 摇动天线方位（或仰角）手轮，看对仰角（或方位）亮线的影响，真定向时影响小，假定时影响较大。7、放球前要观察好地面风向、风速。以便在开机时把天线的仰角和方位角摇到适当位置（如三级风时，仰角可放在40左右，风速越大，仰角越低。天线方位对准下风方向。），对气球施放后的初始运动轨迹做到心中有数，以保证跟踪气球的连续性。单元标题：第二章 701测风雷达第一节 701测风雷达用途与工作原理 第二节 701测风雷达的组成及其作用第四节 701测风雷达的性能第五节 701测风雷达的使用教学时数：（2）学时，其中理论（0）学时，实验（2）学时，上机（0）学时，其他（0）学时：教学目的与要求：目的：熟悉雷达开关机步骤、掌握雷达仰角方位角读数方法。要求：独立完成实习任务，认真填写实习报告。主要教学内容：（1）掌握雷达组成（2）掌握各分机的作用（3）掌握雷达开关机操作（4）练习掌握雷达抓球和读数方法 教学重点与难点：1、掌握雷达开关机操作2、练习掌握雷达抓球和读数方法 课后作业：认真按照实习步骤填写实习报告。课后体会：通过实习，同学们对701测风雷达的开关机步骤以及使用注意事项有了进一步的了解，真正将理论教学与实际操作相结合。单元标题：第五节 701测风雷达的标定教学时数：（2）学时，其中理论（2）学时，实验（0）学时，上机（0）学时，其他（0）学时：教学目的与要求：目的：了解701测风雷达的标定内容和方法，掌握光轴、几何轴、电轴的定义以及三者一致性的检查和调整方法。要求：熟悉701测风雷达的标定内容，掌握光轴、几何轴、电轴的定义。主要教学内容：一、701测风雷达标定方法二、光轴、几何轴、电轴一致性的检查和调整教学重点与难点：701测风雷达标定方法，光轴、几何轴、电轴一致性的检查和调整方法课后作业：1、简单叙述701测风雷达的水平调整、仰角和方位角0、距离0的标定方法。2、光轴、几何轴、电轴的定义。3、掌握进行701测风雷达标定的时间规定。课后体会：通过理论教学，同学们对701测风雷达的标定方法和三轴一致性的检查调整方法一定的了解，但还需进行实操训练后，才能够真正的是理论教学与实际相结合。第五节 701测风雷达的标定一、701测风雷达标定方法1、 水平调整：水准器调整方法： （1） 调整水准器两端的调整螺母，使气泡向水准器中央移动原来误差距离的一半。（2） 调整对角线上两个千斤顶，使气泡移到水准器的中央位置。（3） 将天线方位转动180，若气泡仍在中央，则表示水准器已经调好；否则，按上述方法反复进行调整。（4） 按上述方法调整另一个水准器。调好后，把水准器两端的调整螺母固定紧，固定时要注意保持水准器的正确位置。2仰角0的标定仰角0的标定，就是使天线仰角为0时，即引向天线的主杆与水平面平行时，仰角刻度盘的指示也应为0。仰角0的标定应在水平调整好之后进行。仰角0的标定可以采用重锤法（在没有风的条件下进行），具体方法如下：（1） 接通“马达”开关，使同步机接上电源。（2） 用一根细绳，一端固定在上天线组的“上上”天线主杆上，离有源振子5厘米处，另一端挂一重锤。慢慢地摇动仰角手轮，使细绳垂线离下天线组的“下下”天线有源振子的距离也为5厘米（误差不大于6毫米）。（3） 停转天线，利用仰角调零调钉，把仰角刻度盘调到0，这样仰角0就标定好了。（4） 调整天线主桁架上的仰角水准器的螺母，使气泡位于中央位置，调好之后应固定紧。