声雷达技术的高精度精细化测风的研究

风力发电中,鉴于风能资源的不确定性,对风力发电场的精准测量和评估工作日益重要。文章阐述了风电场气象监测用声雷达的工作原理以及其核心部件——压电陶瓷换能器的成熟技术,利用BP神经网络模型进行拟合计算,并利用功率预测试验验证声学雷达的适用性。结果表明,在实际应用中,声雷达可替代传统测风塔进行风资源参数的测量,且声雷达在精细化测风领域中更具优势。

基于小波变换的声雷达模拟信号去噪研究

雷达信号模拟和信号处理技术对雷达系统研制具有重要的意义。文中分析了描述回波幅度和功率谱分布的统计模型,并深入研究了幅度服从一定分布同时具有特定功率谱的声雷达回波信号的建模与仿真方法,实现了声雷达探测大气回波信号的模拟。基于小波变换理论对回波信号进行了去噪方法研究。利用MATLAB仿真对各种影响小波去噪性能的参数进行了比较,确定将db20小波用于声雷达回波信号去噪处理。并通过对比试验得到适用于回波信号的最佳分解层数和阈值,实现了声雷达回波信号中杂波和噪声的去除,仿真结果验证了文中方法的有效性。

集合式数字多普勒声雷达及其在西藏高原试验(TIPEX)中的应用

为了便于野外试验 ,对多普勒声雷达天线作了重新设计 .本文对新设计的集合式数字多普勒声雷达作了介绍 ,对比试验结果说明新设计的声雷达测量风速和风向的结果与系留气艇测量结果相符很好 ,其性能与过去国内和国外分离式天线多普勒声雷达的性能相当 .在西藏高原试验中 ,新设计的多普勒声雷达进行了 40多天连续探测 .声雷达探测结果发现在西藏高原当雄地区存在烟柱式上升运动 ,其垂直速度可达

多普勒声雷达对化音地区风场结构探测的初步分析

本文利用1990年8月多普勒声雷达在“HEIFE”区化音站探测的资料,对该地区的PBL结构进行了初步分析。结果表明,用声雷达回波强度的双对数廓线确定大气边界层高度仍不失为一有效的方法。大气边界层高度演变过程的特点是:白天对流层边界发展较快,但维持时间较短;而夜间稳定边界层维持时间较长,且在其发展较高时,在近地层又发展出一个新的稳定层结,呈现多层次的SBL结构。ML内垂直风速方差的归一化结果与Lenschow大致相同。另外,在一次冷锋过境天气背景下风场出现低空急流结构。

若干声雷达回波图象的分析

本文分析了近些年由声雷达观测到的海(陆)风、大风、下坡风和雾的回波图象和相应气象参数变化的特征。

重庆雾的声雷达回波与大气SO_2浓度的对比分析

本文分析了重庆１９８９年１２月３０日雾的声雷达回波特征与浓雾天气的关系，讨论了雾日大气ＳＯ２地面浓度状况．结果表明，声雷达回波与雾的演变有较好的对应；地面污染物浓度与声雷达回波所反应的大气层结状况关系密切，３００～４００米高度上的逆温层维持较长时间是加重当日大气ＳＯ２地面浓度的重要原因。

高频率相控阵多普勒声雷达及其应用

回顾了过去十余年间高频率声雷达发展的背景。简要讨论了相控阵天线原理和高频率声雷达的优缺点。对其特殊用途作了扼要讨论。认为此种设备的性能、价格均较优,有着良好的发展前景,是充实我国中小尺度天气研究观测同的较为经济的遥感设备。

SWT声雷达探测系统

本文结合SWT声雷达探测系统的研制,对声雷达系统的测风、测温原理;衰落信道对声回波的影响;强噪声背景中微弱随机信号的检测问题;以及作者在SWT声雷达探测系统的研制过程中首次提出和采用的锁相跟踪滤波(PLTF)检测方法和V-F-BCD 变换技术作了详细的讨论。对声雷达探测系统的测试作了初步的阐述。

稳定大气边界层厚度的声雷达探测研究

应用声雷达资料，分析了四种稳定边界层高度诊断模式和三种演变模式，给出了过界层厚度ｈ的实用诊断公式和演变模式。

由声雷达回波反演湍流场结构系数

定量测量声雷达回波强度可以导出大气温度结构系数（Ｃ２ｔ）和速度结构系数（Ｃ２ｖ）．文章简要回顾和评述了过去的工作，并讨论了逾量衰减、风和湍流等因素对该测量的影响．研究表明：逾量衰减主要是由速度场的不均匀性所造成．其次，风场也有不可忽视的衰减作用，在风速达１０ｍ／ｓ时，引起的衰减达５０％以上．最后给出了改进后的声雷达方程和反演Ｃ２ｔ和Ｃ２ｖ的方法．初步的试验结果对理论的应用是支持的．

声雷达定量测量C_T^2中的几个问题

本文讨论了逾量衰减和风对声线的弯曲作用对声雷达接收功率的影响.分析和计算表明在很多情况下分子吸收、逾量衰减和风的影响对测量C_T^2是不能忽略的,不考虑这些因素有时可使C_T^2低估500％以上.引进有效湍流外尺度后使声散射截面表达式在实际应用中变得合理而简单.由简化的几何模型导出了风衰减因子,经计算和以往的实验事实相符.因此在原声雷达方程中应加入风衰减因子.声雷达方程加上逾量衰减算式、风衰减算式和分子衰减算式,组成了适合定量测量C_T^2的声雷达方程组.利用温度脉动仪测定低高度上的C_T^2值可使估算工作简化,此方法在多普勒声雷达上应用效果会较好,本文并给出了初步实验结果.

SWT声雷达探测系统对大气边界层声回波信号的变换与检测

在SWT声雷达探测系统中,采用作者提出的检测声回波信号的跟踪滤波锁相方法(PLTF),提取Doppler频偏f_d的V-F-BCD变换和模块化设计,减小了锁相环(PLL)的失锁现象,改善了声雷达的测风精度,闭路同源标定结果表明SWT声雷达探测系统的测频精度优于0.1Hz,相当于测风精度可达λ/4/s(λ——发射声波长),由于环境噪声的干扰,将会使测风精度略有降低。

声雷达阵列式天线的初步研究

文章计算并测试了声雷达阵列式天线的波瓣特性，讨论了天线波瓣特性与波长、阵列喇叭数量、喇叭间距以及气温的关系。结果表明，实测的４×４阵列的波瓣特性和理论计算值基本相符．比较了用不同喇叭作的天线的性能，指出压电陶瓷高音喇叭的声电转换效率最高，１６００Ｈｚ时是一般纸盆扬声器的３倍，是最佳换能器件；国产号筒式高音喇叭ＹＨ５－４性能价格比较好，适于声天线的制作。

成都平原辐射逆温夜问演变规律的声雷达探测和研究

利用四季的声雷达探测资料．分析了成都平原辐射逆温的夜间演变规律，获得了新的背景材料。其结果对气候分析、大气环境研究等方面具有实用意义．

重庆辐射雾的声雷达回波与大气污染特征

结合气象观测和大气边界层探测资料，分析了１９９０年１月２日重庆雾的声雷达回波特征，并与１９８９年１２月３０日雾的回波作了比较。结果表明，雾顶回波高度与逆温和相对湿度的转折高度一致；雾顶回波在雾的成熟期呈现波动，在消散期有一下降过程。上午大气污染物地面浓度的变化与逆温混合层状况有密切关系，混合层较薄且持续时间较长时。

声雷达资料可靠性及近地面边界层风场特征分析

利用2016年5月1日至6月15日在河北省邢台市皇寺气象观测站获得的多普勒声雷达风场资料和探空资料,验证声雷达资料可靠性,并在此基础上,对观测站近地面边界层风场特征进行了分析研究。结果表明,声雷达水平风场资料与探空资料的一致性较好,证明声雷达资料可靠,且声雷达资料与Graw气球探空和台站探空的一致性好于与系留气艇探测的;风场特征分析显示,皇寺站水平风和垂直风日变化特征明显,表现为显著的山谷风特征,白天吹谷风,盛行偏东风,垂直风速相对较大,对流旺盛;夜间吹山风,盛行偏西风,垂直速度较小;在垂直结构上,30~50 m盛行西风或东风,50 m以上逐渐转为偏南风或西北风,且随高度增加,大风速比例和平均风速逐渐增大,说明声雷达探测到的山谷风垂直范围为30~50 m,垂直风速主要集中在-0.1~0.1 m·s-1之间,说明大部分时间对流较弱,以0值为轴,左右比较对称,表明上升气流和下沉气流出现频率相当。

声雷达探测与直接测量温度结构系数的对比研究

本文用对比方法研究声雷达定量探测温度结构系数的接收因子和衰减因子,分析了接收因子与某些气象要素的关系。分析结果表明,在63米高度上接收因子E=CT,a2/CT,d2与局地稳定度有关,它随稳定度的增大而增大;E值大小还与水汽量有关,E随水汽量的增大而增大;E值大小还与高度有关,它随高度增大而减小。分析结果还表明,在稳定条件下,衰减因子LE(E160/E63)的大小与160米高度上的水平风速有关,它随风速的增大而增大。文中还对气象条件对声雷达定量探测温度结构系数的影响进行了讨论。

船载多普勒声雷达

前 言近20年来,声雷达已广泛地应用于陆地大气边界层的探测,并取得了很有价值的观测结果.由于在海洋上观察比较困难,声雷达在海上的观测还做得较少.在JONSWAPⅡ期间,Ot-tersten等[1]首先进行了船载声雷达的观测;在GATE（Global Atmospheric Research ProgramAtlantic Tropical Experiment）研究计划中,Mandics等[2]在美国NOAA的“海洋”号船上安装了单点声雷达,进行海洋大气边界层的温度层结探测.

声雷达探测边界层高度的研究

边界层高度的确定是目前边界层气象学研究的重要课题,在大气环境保护工作中极为重要.本文通过南京气象学院观测场的声雷达探测资料对边界层高度的时变模式进行检验研究.

合肥郊区大气边界层垂直风速的声雷达探测

垂直速度的测量与分析是研究大气边界层对流和湍流的重要手段,对合肥地区用声雷达探测的垂直速度数据的分析表明,白天对流旺盛,垂直速度较大,湍流较强,夜间对流相对较弱,垂直速度较小,湍流也较弱。在白天对流比较强时,瞬时垂直速度可超过0．6 m／s,从对数据的统计分析来看,有90％的垂直风速在0．3 m／s以下。同时分析了垂直风速标准差,发现其有明显的日变化特征,并且与大气折射率结构常数有很好的相关性。