第一篇：GFE(L)―1型二次測風(fēng)雷達(dá)的工作原理及標(biāo)定

【摘要】gfe（l）-1型二次測風(fēng)雷達(dá)和gts1型電子探空儀是我國近年來氣象業(yè)務(wù)中廣泛運(yùn)用的一種新一代高空探測系統(tǒng)，可探測從地面至30000米高空的風(fēng)向、風(fēng)速、氣溫、氣壓、濕度等氣象要素。它具有探測精度高、采樣速率快、使用方便等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了高空探測儀器的數(shù)字化和自動化。該雷達(dá)在使用過程中，標(biāo)定工作是一項(xiàng)非常重要的工作，必不可少，且要認(rèn)真細(xì)致、精確無誤。

【關(guān)鍵詞】l波段雷達(dá);工作原理;標(biāo)定

1.高空氣象探測的發(fā)展

測量近地面層以上大氣的物理、化學(xué)特性的方法和技術(shù)，又稱高空觀測或高空探測。高空氣象觀測以測定大氣各高度上的溫度、濕度、氣壓、風(fēng)向、風(fēng)速為主，其他還有一些特殊項(xiàng)目，如大氣成分、臭氧、輻射、大氣電場等。主要的觀測方法有氣球探測、無線電探測等。自18世紀(jì)中葉以來，人們先后用風(fēng)箏、載人氣球攜帶儀器進(jìn)行直接探測高空的試驗(yàn)。19世紀(jì)末，法國、德國、美國發(fā)明和改進(jìn)了探空氣象儀。1986年在歐洲組織國際間的探空氣球探測試驗(yàn)，是高空氣象觀測站網(wǎng)的雛型。隨著光學(xué)經(jīng)緯儀的發(fā)展，逐步建立了小球經(jīng)緯儀測風(fēng)的方法。20世紀(jì)20～30年代末，在電報、編報、短波無線電技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，先后研制成了無線電經(jīng)緯儀和測風(fēng)雷達(dá)等，為建立全球高空觀測站網(wǎng)奠定了基礎(chǔ)。40年代，發(fā)展了氣象火箭，探測高度可達(dá)100公里以上。60年代以來，隨著氣象衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了全天候和全球性的高空氣象探測的發(fā)展。大量利用無線電遙測、遙控技術(shù)和電子計算機(jī)微處理機(jī)定量控制，實(shí)時處理，是當(dāng)前各高空觀測系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)。全球性高空站網(wǎng)的合理分布、新技術(shù)方法的應(yīng)用和充分利用各種探測系統(tǒng)是構(gòu)成現(xiàn)代高空綜合觀測系統(tǒng)的特點(diǎn)。由各系統(tǒng)測定和提供的大量高空氣象觀測數(shù)據(jù)，對揭示大氣的結(jié)構(gòu)、建立大氣科學(xué)的理論和提高天氣預(yù)報的準(zhǔn)確率起了重要的作用。對于各種手段高空探測的一致性和資料的可比較性是20世紀(jì)60年代以來各國共同關(guān)心和努力解決的問題。到90年代中期，中國加快了基于電子探空儀的高空探測系統(tǒng)的研制、應(yīng)用和推廣，gfe（l）-1型二次測風(fēng)雷達(dá)和gts1型電子探空儀就是目前氣象業(yè)務(wù)中廣泛使用的一種自動高空探測系統(tǒng)?？s短了與世界先進(jìn)水平的差距，也是高空氣象探測設(shè)備的更新?lián)Q代產(chǎn)品。為氣象預(yù)報和氣候研究提供了基礎(chǔ)的氣象資料，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國防建設(shè)方面發(fā)揮著巨大作用。

2.gfe（l）-1型二次測風(fēng)雷達(dá)

gfe（l）-1型二次測風(fēng)雷達(dá)（簡稱l波段雷達(dá)）是我國自主研制的新一代高空氣象自動探測系統(tǒng)，它由二次測風(fēng)雷達(dá)和電子探空儀配合，可探測從地面至30000米高空的風(fēng)向、風(fēng)速、氣溫、氣壓、濕度等氣象要素。它具有抑制頻段干擾、探測精度高、采樣速率快、使用方便等特點(diǎn)。

由于采用了近程測距技術(shù)，使近程測距可達(dá)100米以內(nèi)，并利用現(xiàn)場放球視頻監(jiān)控系統(tǒng)，有利于起始抓球。并采用了大量的微電腦數(shù)字處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高空探測儀器的數(shù)字化和自動化。

所謂二次雷達(dá)是指雷達(dá)所追蹤的目標(biāo)是有源的，目標(biāo)具有發(fā)射無線電波的能力。這種有源的目標(biāo)物被稱作“無線電回答器”，簡稱“回答器”。運(yùn)行時，雷達(dá)發(fā)射觸發(fā)信號，即“詢問信號”，回答器被這個“詢問信號”所觸發(fā)，立即發(fā)射出“回答信號”，又被雷達(dá)所接收作為回波信號。這種一問一答的工作狀態(tài)就是二次雷達(dá)的基本特點(diǎn)，故稱二次雷達(dá)。二次雷達(dá)與一次雷達(dá)的不同之處就在于，二次雷達(dá)所追蹤的目標(biāo)是一個有源體，而一次雷達(dá)所追蹤的目標(biāo)則是一個無源反射體，是靠目標(biāo)反射電磁波被雷達(dá)接收作為回波信號的。

3.gfe（l）-1型二次測風(fēng)雷達(dá)的工作原理

3.1 測距原理

雷達(dá)發(fā)射的觸發(fā)信號，即“詢問信號”，從天線出發(fā)按圖1中箭頭所指方向到達(dá)探空氣球所懸掛的探空儀，探空儀中的回答系統(tǒng)被激發(fā)后，隨機(jī)產(chǎn)生一個“應(yīng)答信號”并按原路返回，被雷達(dá)天線所接收。根據(jù)無線電波從雷達(dá)天線到達(dá)探空儀之間的往返時間，再用這個時間的1/2乘以無線電波的傳播速度，即可算出探空儀與雷達(dá)之間距離。假設(shè)電波的傳播速度為c，無線電波從雷達(dá)天線到達(dá)探空儀之間的往返時間為△t，則所求距離d可用以下公式表示：

d=1/2（c×△t）

無線電波在空間的傳播速度相當(dāng)于光速，即c=3×105公里/秒，如果△t以微秒計算，則1微秒=10-6秒，每微秒的速度則為：c=0.3公里/微秒。

則距離：d=0.15△t公里

圖1 l波段雷達(dá)測距原理 圖2 l波段雷達(dá)測角原理

3.2 測角原理

l波段雷達(dá)天饋系統(tǒng)由4個ф0.8m拋物面天線、和差環(huán)、調(diào)制環(huán)、饋線等組成。水平、垂直波瓣寬度均不大于6o，其中的和差環(huán)是完成假單脈沖體制的關(guān)鍵，調(diào)制環(huán)由程序方波控制，將由和差環(huán)獲取的上、下、左、右誤差信號調(diào)制到和信號上，此信號經(jīng)接收機(jī)放大、解調(diào)而得出反應(yīng)目標(biāo)偏離電軸的角誤差信號（包括大小和方向）。利用垂直面上的兩個天線所獲取的誤差信號推動仰俯電機(jī)實(shí)現(xiàn)仰角的跟蹤與測量，利用水平面上的兩個天線所獲取的誤差信號推動方位電機(jī)實(shí)現(xiàn)方位角的跟蹤與測量。如圖2所示，假如天線電軸對著正東方，而探空儀也在正東方，則由于射頻信號到達(dá)左右天線所經(jīng)歷的路程相等，因而無相位差，角誤差為零。如果電軸沒有對準(zhǔn)探空儀，而是偏南或偏北了一個角度，使得射頻信號到達(dá)左右天線的時間出現(xiàn)了誤差，即出現(xiàn)了相位差，也就產(chǎn)生了角誤差信號。方位電機(jī)則根據(jù)這個誤差信號來調(diào)整天線的向左或向右移動，使電軸重新回到正對探空儀的方向。

3.3 測風(fēng)原理

探空氣球攜帶著無線電回答器升空后，雷達(dá)在地面向它發(fā)出“詢問信號”，回答器被“詢問信號”所觸發(fā)，向地面發(fā)回“回答信號”。根據(jù)每一組詢問與回答信號往返時間之間隔和回答信號的來向，就可測出每一瞬間探空氣球在空間距地面雷達(dá)的直線距離（斜距）、方位角和仰角，再根據(jù)高空風(fēng)計算公式，可得出個高度層的風(fēng)向、風(fēng)速。具體來說，探測氣球在凈舉力的作用下，以一定的速度做垂直上升時，同時也在風(fēng)的作用下作水平運(yùn)動，由于氣球的體積很大，質(zhì)量卻很小，在隨風(fēng)飄移運(yùn)動中的慣性也很小，因此，可將氣球的運(yùn)動看作是空氣質(zhì)點(diǎn)在空中的運(yùn)動。氣球在水平方向上的運(yùn)動，完全可以代表空氣質(zhì)點(diǎn)的水平移動。將氣球每分鐘在空中的位置垂直投影到水平面上，可得到氣球的水平位移。由水平位移的大小和方向，即可得到探測氣球所經(jīng)過氣層的平均風(fēng)速和風(fēng)向。這就是l波段雷達(dá)測風(fēng)的基本原理。3.4 壓、溫、濕探測原理

l波段雷達(dá)對空中各高度層上大氣的壓、溫、濕三個氣象要素的探測，是利用升空氣球攜帶的探空儀來完成的。探空儀由壓力傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器及轉(zhuǎn)換電路、編碼電路和回答器所組成，各傳感器的電參量隨高空的壓力、溫度、濕度的變化而變化。轉(zhuǎn)換電路則對變化的電參量進(jìn)行采集、編碼而形成探空碼，然后用此探空碼去控制回答器，再由回答器將探空碼發(fā)回地面。雷達(dá)接收機(jī)把它接收下來，經(jīng)解碼軟件進(jìn)行解碼，就得到了高空中不同高度的壓力、溫度和濕度三個氣象要素數(shù)據(jù)。

4.gfe（l）-1型二次測風(fēng)雷達(dá)的標(biāo)定

4.1 水平調(diào)整

水平調(diào)整的目的是為了讓雷達(dá)的天線主軸垂直于水平面，消除在不同的方位產(chǎn)生的仰角誤差。如果水平?jīng)]有調(diào)整好，當(dāng)仰角接近90o時還會造成方位誤差。所以，水平的調(diào)整不但要在安裝時需要調(diào)整，在日常的工作中也要經(jīng)常檢查、調(diào)整，特別是在雨季和地基尚不牢固的新建站更要注意。

在進(jìn)行雷達(dá)水平調(diào)整前，首先要安裝、調(diào)整好主軸水準(zhǔn)器，只有調(diào)整好主軸水準(zhǔn)器，才能利用它進(jìn)行雷達(dá)的水平調(diào)整。主軸水準(zhǔn)器是用于調(diào)整主軸與水平面垂直的。

第一步：調(diào)整時需二人配合進(jìn)行，一人在值班室工作臺前操作，開啟雷達(dá)控制天線轉(zhuǎn)動。另一人在雷達(dá)天線裝置處，二人利用雷達(dá)配用的通信耳機(jī)進(jìn)行通話。先轉(zhuǎn)動方位角，使主軸上某一個水準(zhǔn)器正好停在和某兩個千斤頂連線相平行的位置上，調(diào)整其中一個千斤頂使水準(zhǔn)器的氣泡正好停在橫線中央，在調(diào)整第三個千斤頂使另一個水準(zhǔn)器的氣泡也正好停在橫線中央。

第二步：將天線的方位角旋轉(zhuǎn)180o，這時如果氣泡仍在橫線中央，說明水準(zhǔn)器安裝正確。如果氣泡不在橫線中央而是有一個差值，說明水準(zhǔn)器不在正確位置，需要進(jìn)行校正。這時用調(diào)水準(zhǔn)器的專用工具調(diào)整水準(zhǔn)器兩端螺母使氣泡向橫線中央移動差值的一半，再用千斤頂修正差值的一半。然后再用上述方法重新檢查、校正，直至差值為零。兩個水準(zhǔn)器最好分別進(jìn)行調(diào)整，校好后將水準(zhǔn)器兩端的螺母緊固。

4.2 仰角零度的標(biāo)定

仰角零度的標(biāo)定，其目的是當(dāng)天線仰角在真實(shí)零度時，數(shù)據(jù)終端所讀取、顯示的仰角數(shù)據(jù)應(yīng)同為零度。由于該雷達(dá)天線陣的邊距較小，故采用經(jīng)緯儀法比較適用。

在距天線數(shù)十米處架一經(jīng)緯儀并調(diào)好水平，利用經(jīng)緯儀內(nèi)的十字線觀察天線桁架邊緣線是否垂直，若基本垂直，說明天線仰角處于水平位置;若不垂直，說明天線仰角不在水平位置，這時應(yīng)根據(jù)經(jīng)緯儀的觀察，微微轉(zhuǎn)動天線仰角使其垂直，而后將主控箱俯仰角測量板上的標(biāo)定孔對地短路。此時，數(shù)據(jù)終端上顯示的仰角數(shù)值應(yīng)為零度，仰角零度的標(biāo)定工作就此完成。

4.3 三軸一致性的檢查與校正

所謂三軸，即：光軸、機(jī)械軸和電軸。光軸是指瞄準(zhǔn)鏡在正常工作時，其物鏡中的十字線交點(diǎn)所對方向的射線;機(jī)械軸是指天線中心（方位軸和仰角軸的交點(diǎn)）向天線所指方向的射線;電軸是指波瓣交點(diǎn)所指方向的射線。

根據(jù)雷達(dá)測角原理，雷達(dá)的測角是電軸對準(zhǔn)目標(biāo)物，而方位角、仰角的度數(shù)卻是天線所處位置的方位角、仰角的數(shù)值。所以，電軸與機(jī)械軸必須一致。要把電軸與機(jī)械軸調(diào)整一致，必須借助光軸。同時，機(jī)械軸的方位角、仰角的準(zhǔn)確數(shù)值也是用光軸標(biāo)定的。因此，只有光軸、電軸、機(jī)械軸三軸一致，其讀數(shù)才能真正表示目標(biāo)物所處位置的方位角和仰角。三軸一致性的檢查與校正分兩步進(jìn)行，即：光軸與機(jī)械軸的校正、光軸與電軸的校正。

4.3.1 光軸與機(jī)械軸一致的校正

4.3.1.1 光軸與天線仰角轉(zhuǎn)軸垂直的檢查和調(diào)整

第一、把天線仰角轉(zhuǎn)到0o位置，將瞄準(zhǔn)鏡從正常工作位置取下，反時針方向旋轉(zhuǎn)90o，再裝好。第二、轉(zhuǎn)動天線方位，使瞄準(zhǔn)鏡對準(zhǔn)2公里外的一個目標(biāo)。第三、保持方位不動，將天線仰角由0o調(diào)整到90o，同時觀察瞄準(zhǔn)鏡的瞄準(zhǔn)點(diǎn)相對于目標(biāo)的移動軌跡。若光軸與仰角轉(zhuǎn)軸垂直，則軌跡是一個“點(diǎn)”;若軌跡是一個90o的圓弧，則需要調(diào)整。

調(diào)整方法：用扳手先將瞄準(zhǔn)鏡架三角鐵板上的三顆固定螺母松開然后調(diào)節(jié)三角鐵板上的調(diào)節(jié)螺釘，使瞄準(zhǔn)鏡的十字線中心向目標(biāo)移動原來偏移距離的一半即可。

4.3.1.2 光軸與機(jī)械軸的檢查和調(diào)整

第一、將瞄準(zhǔn)鏡裝回正常工作位置。第二、將天線仰角轉(zhuǎn)到0o，調(diào)整方位，使瞄準(zhǔn)鏡十字線中心對準(zhǔn)一個適當(dāng)?shù)哪繕?biāo)。第三、將瞄準(zhǔn)鏡的物鏡反轉(zhuǎn)180o，插入瞄準(zhǔn)鏡的架內(nèi);把天線方位也轉(zhuǎn)動180o，仰角保持在0o，若目標(biāo)仍在十字線的中心，說明光軸與水平面平行。若目標(biāo)偏離十字線中心的距離小于三分之一小格，為合格;若大于三分之一小格，則需要調(diào)整。

調(diào)整方法：先用起子把蝶形螺母對面的兩個固定螺釘松開，然后用扳手調(diào)整下部的兩個螺釘，調(diào)整光軸的俯仰，使目標(biāo)離瞄準(zhǔn)鏡十字線中心的距離為上述偏差的一半即可。

4.3.2 光軸與電軸一致的調(diào)整

第一、選擇一個地面風(fēng)速較小且天氣晴朗的白天，在正式施放探空氣球的過程中，當(dāng)仰角升到大于15o，斜距大于500米.或者放球約10mim信號穩(wěn)定后，進(jìn)行檢查調(diào)整。

第二、分別用雷達(dá)和瞄準(zhǔn)鏡同時觀察探空氣球，室內(nèi)觀測員觀察示波器的四條亮線，當(dāng)四條亮線兩兩對齊（上下對齊、左右對齊）的瞬間，立即通知瞄準(zhǔn)鏡觀測員，觀察回答器在瞄準(zhǔn)鏡中的位置，并記下回答器偏離瞄準(zhǔn)鏡十字線中心的數(shù)值。經(jīng)過15至20次的讀數(shù)，若回答器偏離十字線中心小于0.1o，為合格。若大于0.1o，則需要調(diào)整。

第三、調(diào)整時，先打開天線裝置中的和差箱蓋板，然后調(diào)整移相器的長短。

4.4 方位角零度的標(biāo)定

方位角零度的標(biāo)定是在天線水平調(diào)整完成后，瞄準(zhǔn)鏡安裝正確（即光軸與機(jī)械軸一致）的情況下進(jìn)行的。其方法有兩種：

第一種：距雷達(dá)數(shù)十米外的一高處，架一經(jīng)緯儀（高度比瞄準(zhǔn)鏡高），用磁針標(biāo)定好方位（注意在標(biāo)定時應(yīng)將當(dāng)?shù)氐拇牌怯嬎阍趦?nèi)）。轉(zhuǎn)動雷達(dá)天線和經(jīng)緯儀，使兩者相互瞄準(zhǔn)，然后讀經(jīng)緯儀的方位角α0，雷達(dá)方位角α1，搖動天線使雷達(dá)方位角在α1的基礎(chǔ)上在增加（180-α0），保持仰角為零度。

將方位軸角板上的標(biāo)定孔對地短路，方位讀數(shù)為零。

第二種：在天氣晴朗的夜間，利用雷達(dá)瞄準(zhǔn)鏡對準(zhǔn)北極星來標(biāo)定零點(diǎn)，由于北極星在一夜之間也有所變化，要使標(biāo)定更加準(zhǔn)確，可以向天文部門查對天文年歷進(jìn)行校正。也可以每隔一定時間（如2小時）瞄準(zhǔn)北極星測一次方位角，共測三到四次，最終取觀測記錄的平均值來標(biāo)定。然后將主控箱俯方位角測量板上的標(biāo)定孔對地短路，此時數(shù)據(jù)終端上顯示的方位角數(shù)值應(yīng)為零度，方位角零度標(biāo)定到此完成。

注意：標(biāo)定方位角、仰角后，最好在不同的方向上找?guī)讉€不同的近距離固定目標(biāo)，用瞄準(zhǔn)鏡記下它們的方位角、仰角讀數(shù)，以備參考。

4.5 距離零點(diǎn)的標(biāo)定

gfe（l）-1雷達(dá)的測距采用了自動跟蹤回答信號的數(shù)字測距法，其標(biāo)定可以采用已知距離法。將探空儀放在距離雷達(dá)100-200米左右的地方并精確測出探空儀距離雷達(dá)天線的直線距離。由于探空儀回答延時有一定差異，用不同的探空儀來標(biāo)定則會出現(xiàn)較大的誤差，因此，應(yīng)選2-3只探空儀，取其平均值。具體標(biāo)定方法如下：將探空儀放于距雷達(dá)一定的距離（如200m）處，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊控制畫面上距離手/自動按鈕，置“手動”狀態(tài)，再點(diǎn)擊距離“前進(jìn)”或“后退”按鈕，使距離顯示值在200m左右處，這時應(yīng)能看到距離顯示屏上回波的位置，撥動測距板上的撥碼開關(guān)（s1），使回波回到顯示2km掃描線上的兩個暗點(diǎn)之間，再把距離手/自動按鈕置“自動”狀態(tài)，觀察控制畫面上的距離顯示值，是否在200m左右處跳動，反復(fù)上述過程，即達(dá)到標(biāo)定的目的。

注意：在距離零點(diǎn)標(biāo)定完成后，最好找?guī)讉€比較孤立的地物回波，記下它們的方位角、仰角和距離，以備參考。

5.結(jié)束語

雷達(dá)的標(biāo)定是一項(xiàng)非常細(xì)致的工作，精度要求很高，標(biāo)定中的任何差錯都會影響觀測記錄的準(zhǔn)確性。所以，對雷達(dá)進(jìn)行標(biāo)定時必須認(rèn)真細(xì)致、嚴(yán)格要求、反復(fù)驗(yàn)證。

參考文獻(xiàn)

[1]中國氣象局監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)司.l波段高空氣象探測系統(tǒng)維護(hù)、維修手冊[m].北京：中國氣象局，2004.[2]中國氣象局監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)司.高空氣象探測手冊[m].北京：氣象出版社，2001.作者簡介：張繼光，陜西省漢中市氣象局技術(shù)保障中心工程師。

第二篇：雷達(dá)工作 原理

雷達(dá)的原理

雷達(dá)(radar)原是“無線電探測與定位”的英文縮寫。雷達(dá)的基本任務(wù)是探測感興趣的目標(biāo)，測定有關(guān)目標(biāo)的距離、方問、速度等狀態(tài)參數(shù)。雷達(dá)主要由天線、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)（包括信號處理機(jī)）和顯示器等部分組成。

雷達(dá)發(fā)射機(jī)產(chǎn)生足夠的電磁能量，經(jīng)過收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)傳送給天線。天線將這些電磁能量輻射至大氣中，集中在某一個很窄的方向上形成波束，向前傳播。電磁波遇到波束內(nèi)的目標(biāo)后，將沿著各個方向產(chǎn)生反射，其中的一部分電磁能量反射回雷達(dá)的方向，被雷達(dá)天線獲取。天線獲取的能量經(jīng)過收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)送到接收機(jī)，形成雷達(dá)的回波信號。由于在傳播過程中電磁波會隨著傳播距離而衰減，雷達(dá)回波信號非常微弱，幾乎被噪聲所淹沒。接收機(jī)放大微弱的回波信號，經(jīng)過信號處理機(jī)處理，提取出包含在回波中的信息，送到顯示器，顯示出目標(biāo)的距離、方向、速度等。

為了測定目標(biāo)的距離，雷達(dá)準(zhǔn)確測量從電磁波發(fā)射時刻到接收到回波時刻的延遲時間，這個延遲時間是電磁波從發(fā)射機(jī)到目標(biāo)，再由目標(biāo)返回雷達(dá)接收機(jī)的傳播時間。根據(jù)電磁波的傳播速度，可以確定目標(biāo)的距離為：S=CT/2

其中S：目標(biāo)距離

T：電磁波從雷達(dá)到目標(biāo)的往返傳播時間

C：光速

雷達(dá)測定目標(biāo)的方向是利用天線的方向性來實(shí)現(xiàn)的。通過機(jī)械和電氣上的組合作用，雷達(dá)把天線的小事指向雷達(dá)要探測的方向，一旦發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，雷達(dá)讀出些時天線小事的指向角，就是目標(biāo)的方向角。兩坐標(biāo)雷達(dá)只能測定目標(biāo)的方位角，三坐標(biāo)雷達(dá)可以測定方位角和俯仰角。

測定目標(biāo)的運(yùn)動速度是雷達(dá)的一個重要功能，—雷達(dá)測速利用了物理學(xué)中的多普勒原理．當(dāng)目標(biāo)和雷達(dá)之間存在著相對位置運(yùn)動時，目標(biāo)回波的頻率就會發(fā)生改變，頻率的改變量稱為多普勒頻移，用于確定目標(biāo)的相對徑向速度，通常，具有測速能力的雷達(dá)，例如脈沖多普勒雷達(dá)，要比一般雷達(dá)復(fù)雜得多。

雷達(dá)的戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)主要包括作用距離、威力范圍、測距分辨力與精度、測角分辨力與精度、測速分辨力與精度、系統(tǒng)機(jī)動性等。

其中，作用距離是指雷達(dá)剛好能夠可靠發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的距離。它取決于雷達(dá)的發(fā)射功率與天線口徑的乘積，并與目標(biāo)本身反射雷達(dá)電磁波的能力（雷達(dá)散射截面積的大?。┑纫蛩赜嘘P(guān)。威力范圍指由最大作用距離、最小作用距離、最大仰角、最小仰角及方位角范圍確定的區(qū)域。

雷達(dá)的技術(shù)指標(biāo)與參數(shù)很多，而且與雷達(dá)的體制有關(guān)，這里僅僅討論那些與電子對抗關(guān)系密切的主要參數(shù)。

根據(jù)波形來區(qū)分，雷達(dá)主要分為脈沖雷達(dá)和連續(xù)波雷達(dá)兩大類。當(dāng)前常用的雷達(dá)大多數(shù)是脈沖雷達(dá)。常規(guī)脈沖雷達(dá)周期性地發(fā)射高頻脈沖。相關(guān)的參數(shù)為脈沖重復(fù)周期（脈沖重復(fù)頻率）、脈沖寬度以及載波頻率。載波頻率是在一個脈沖內(nèi)信號的高頻振蕩頻率，也稱為雷達(dá)的工作頻率。

雷達(dá)天線對電磁能量在方向上的聚集能力用波束寬度來描述，波束越窄，天線的方向性越好。但是在設(shè)計和制造過程中，雷達(dá)天線不可能把所有能量全部集中在理想的波束之內(nèi)，在其它方向上在在著泄漏能量的問題。能量集中在主波束中，我們常常形象地把主波束稱為主瓣，其它方向上由泄漏形成旁瓣。為了覆蓋寬廣的空間，需要通過天線的機(jī)械轉(zhuǎn)動或電子控制，使雷達(dá)波束在探測區(qū)域內(nèi)掃描。

概括起來，雷達(dá)的技術(shù)參數(shù)主要包括工作頻率（波長）、脈沖重復(fù)頻率、脈沖寬度、發(fā)射功率、天線波束寬度、天線波束掃描方式、接收機(jī)靈敏度等。技術(shù)參數(shù)是根據(jù)雷達(dá)的戰(zhàn)術(shù)性能與指標(biāo)要求來選擇和設(shè)計的，因此它們的數(shù)值在某種程度上反映了雷達(dá)具有的功能。例如，為提高遠(yuǎn)距離發(fā)現(xiàn)目標(biāo)能力，預(yù)警雷達(dá)采用比較低的工作頻率和脈沖重復(fù)頻率，而機(jī)載雷達(dá)則為減小體積、重量等目的，使用比較高的工作頻率和脈沖重復(fù)頻率。這說明，如果知道了雷達(dá)的技術(shù)參數(shù)，就可在一定程度上識別出雷達(dá)的種類。

雷達(dá)的用途廣泛，種類繁多，分類的方法也非常復(fù)雜。通常可以按照雷達(dá)的用途分類，如預(yù)警雷達(dá)、搜索警戒雷達(dá)、無線電測高雷達(dá)、氣象雷達(dá)、航管雷達(dá)、引導(dǎo)雷達(dá)、炮瞄雷達(dá)、雷達(dá)引信、戰(zhàn)場監(jiān)視雷達(dá)、機(jī)載截?fù)衾走_(dá)、導(dǎo)航雷達(dá)以及防撞和敵我識別雷達(dá)等。除了按用途分，還可以從工作體制對雷達(dá)進(jìn)行區(qū)分。這里就對一些新體制的雷達(dá)進(jìn)行簡單的介紹。（軍事觀察·warii.net）

雙/多基地雷達(dá)

普通雷達(dá)的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)安裝在同一地點(diǎn)，而雙/多基地雷達(dá)是將發(fā)射機(jī)和接收機(jī)分別安裝在相距很遠(yuǎn)的兩個或多個地點(diǎn)上，地點(diǎn)可以設(shè)在地面、空中平臺或空間平臺上。由于隱身飛行器外形的設(shè)計主要是不讓入射的雷達(dá)波直接反射回雷達(dá)，這對于單基地雷達(dá)很有效。但入射的雷達(dá)波會朝各個方向反射，總有部分反射波會被雙/多基地雷達(dá)中的一個接收機(jī)接收到。美國國防部從七十年代就開始研制、試驗(yàn)雙/多基地雷達(dá)，較著名的“圣殿”計劃就是專門為研究雙基地雷達(dá)而制定的，已完成了接收機(jī)和發(fā)射機(jī)都安裝在地面上、發(fā)射機(jī)安裝在飛機(jī)上而接收機(jī)安裝在地面上、發(fā)射機(jī)和接收機(jī)都安裝在空中平臺上的試驗(yàn)。俄羅斯防空部隊(duì)已應(yīng)用雙基地雷達(dá)探測具有一定隱身能力的飛機(jī)。英國已于70年代末80年代初開始研制雙基地雷達(dá)，主要用于預(yù)警系統(tǒng)。

相控陣?yán)走_(dá)

我們知道，蜻蜓的每只眼睛由許許多多個小眼組成，每個小眼都能成完整的像，這樣就使得蜻蜓所看到的范圍要比人眼大得多。與此類似，相控陣?yán)走_(dá)的天線陣面也由許多個輻射單元和接收單元（稱為陣元）組成，單元數(shù)目和雷達(dá)的功能有關(guān)，可以從幾百個到幾萬個。這些單元有規(guī)則地排列在平面上，構(gòu)成陣列天線。利用電磁波相干原理，通過計算機(jī)控制饋往各輻射單元電流的相位，就可以改變波束的方向進(jìn)行掃描，故稱為電掃描。輻射單元把接收到的回波信號送入主機(jī)，完成雷達(dá)對目標(biāo)的搜索、跟蹤和測量。每個天線單元除了有天線振子之外，還有移相器等必須的器件。不同的振子通過移相器可以被饋入不同的相位的電流，從而在空間輻射出不同方向性的波束。天線的單元數(shù)目越多，則波束在空間可能的方位就越多。這種雷達(dá)的工作基礎(chǔ)是相位可控的陣列天線，“相控陣”由此得名。

相控陣?yán)走_(dá)的優(yōu)點(diǎn)

（1）波束指向靈活，能實(shí)現(xiàn)無慣性快速掃描，數(shù)據(jù)率高；（2）一個雷達(dá)可同時形成多個獨(dú)立波束，分別實(shí)現(xiàn)搜索、識別、跟蹤、制導(dǎo)、無源探測等多種功能；（3）目標(biāo)容量大，可在空域內(nèi)同時監(jiān)視、跟蹤數(shù)百個目標(biāo)；（4）對復(fù)雜目標(biāo)環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)；（5）抗干擾性能好。全固態(tài)相控陣?yán)走_(dá)的可靠性高，即使少量組件失效仍能正常工作。但相控陣?yán)走_(dá)設(shè)備復(fù)雜、造價昂貴，且波束掃描范圍有限，最大掃描角為90°～120°。當(dāng)需要進(jìn)行全方位監(jiān)視時，需配置3～4個天線陣面。

相控陣?yán)走_(dá)與機(jī)械掃描雷達(dá)相比，掃描更靈活、性能更可靠、抗干擾能力更強(qiáng)，能快速適應(yīng)戰(zhàn)場條件的變化。多功能相控陣?yán)走_(dá)已廣泛用于地面遠(yuǎn)程預(yù)警系統(tǒng)、機(jī)載和艦載防空系統(tǒng)、機(jī)載和艦載系統(tǒng)、炮位測量、靶場測量等。美國“愛國者”防空系統(tǒng)的AN／MPQ-53雷達(dá)、艦載“宙斯盾”指揮控制系統(tǒng)中的雷達(dá)、B-1B轟炸機(jī)上的APQ-164雷達(dá)、俄羅斯C-300防空武器系統(tǒng)的多功能雷達(dá)等都是典型的相控陣?yán)走_(dá)。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，固體有源相控陣?yán)走_(dá)得到了廣泛應(yīng)用，是新一代的戰(zhàn)術(shù)防空、監(jiān)視、火控雷達(dá)。

寬帶／超寬帶雷達(dá)

工作頻帶很寬的雷達(dá)稱為寬帶／超寬帶雷達(dá)。隱身兵器通常對付工作在某一波段的雷達(dá)是有效的，而面對覆蓋波段很寬的雷達(dá)就無能為力了，它很可能被超寬帶雷達(dá)波中的某一頻率的電磁波探測到。另一方面，超寬帶雷達(dá)發(fā)射的脈沖極窄，具有相當(dāng)高的距離分辨率，可探測到小目標(biāo)。目前美國正在研制、試驗(yàn)超寬帶雷達(dá)，已完成動目標(biāo)顯示技術(shù)的研究，將要進(jìn)行雷達(dá)波形的試驗(yàn)。

合成孔徑雷達(dá)

合成孔徑雷達(dá)通常安裝在移動的空中或空間平臺上，利用雷達(dá)與目標(biāo)間的相對運(yùn)動，將雷達(dá)在每個不同位置上接收到的目標(biāo)回波信號進(jìn)行相干處理，就相當(dāng)于在空中安裝了一個“大個”的雷達(dá)，這樣小孔徑天線就能獲得大孔徑天線的探測效果，具有很高的目標(biāo)方位分辨率，再加上應(yīng)用脈沖壓縮技術(shù)又能獲得很高的距離分辨率，因而能探測到隱身目標(biāo)。合成孔徑雷達(dá)在軍事上和民用領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用，如戰(zhàn)場偵察、火控、制導(dǎo)、導(dǎo)航、資源勘測、地圖測繪、海洋監(jiān)視、環(huán)境遙感等。美國的聯(lián)合監(jiān)視與目標(biāo)攻擊雷達(dá)系統(tǒng)飛機(jī)新安裝了一部AN／APY3型X波段多功能合成孔徑雷達(dá)，英、德、意聯(lián)合研制的“旋風(fēng)”攻擊機(jī)正在試飛合成孔徑雷達(dá)。

毫米波雷達(dá)

工作在毫米波段的雷達(dá)稱為毫米波雷達(dá)。它具有天線波束窄、分辯率高、頻帶寬、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，同時它工作在目前隱身技術(shù)所能對抗的波段之外，因此它能探測隱身目標(biāo)。毫米波雷達(dá)還具有能力，特別適用于防空、地面作戰(zhàn)和靈巧武器，已獲得了各國的調(diào)試重視。例如，美國的“愛國者”防空導(dǎo)彈已安裝了毫米波雷達(dá)導(dǎo)引頭，目前正在研制更先進(jìn)的毫米波導(dǎo)引頭；俄羅斯已擁有連續(xù)波輸出功率為10千瓦的毫米波雷達(dá)；英、法等國家的一些防空系統(tǒng)也都將采用毫米波雷達(dá)。

激光雷達(dá)

工作在紅外和可見光波段的雷達(dá)稱為激光雷達(dá)。它由激光發(fā)射機(jī)、光學(xué)接收機(jī)、轉(zhuǎn)臺和信息處理系統(tǒng)等組成，激光器將電脈沖變成光脈沖發(fā)射出去，光接收機(jī)再把從目標(biāo)反射回來的光脈沖還原成電脈沖，送到顯示器。隱身兵器通常是針對微波雷達(dá)的，因此激光雷達(dá)很容易“看穿”隱身目標(biāo)所玩的“把戲”；再加上激光雷達(dá)波束窄、定向性好、測量精度高、分辨率高，因而它能有效地探測隱身目標(biāo)。激光雷達(dá)在軍事上主要用于靶場測量、空間目標(biāo)交會測量、目標(biāo)精密跟蹤和瞄準(zhǔn)、目標(biāo)成像識別、導(dǎo)航、精確制導(dǎo)、綜合火控、直升機(jī)防撞、化學(xué)戰(zhàn)劑監(jiān)測、局部風(fēng)場測量、水下目標(biāo)探測等。美國國防部正在開發(fā)用于目標(biāo)探測和識別的激光雷達(dá)技術(shù)，已進(jìn)行了前視／下視激光雷達(dá)的試驗(yàn)，主要探測偽裝樹叢中的目標(biāo)。法國和德國正在積極進(jìn)行使用激光雷達(dá)探測和識別直升機(jī)的聯(lián)合研究工作。參考資料：

第三篇：雷達(dá)的工作原理

雷達(dá)的工作原理

蜻蜓的復(fù)眼

我們知道，蜻蜓的每只眼睛由許許多多個小眼組成，每個小眼都能成完整的像，這樣就使得蜻蜓所看到的范圍要比人眼大得多。與此類似，相控陣?yán)走_(dá)的天線陣面也由許多個輻射單元和接收單元（稱為陣元）組成，單元數(shù)目和雷達(dá)的功能有關(guān)，可以從幾百個到幾萬個。這些單元有規(guī)則地排列在平面上，構(gòu)成陣列天線。利用電磁波相干原理，通過計算機(jī)控制饋往各輻射單元電流的相位，就可以改變波束的方向進(jìn)行掃描，故稱為電掃描。輻射單元把接收到的回波信號送入主機(jī)，完成雷達(dá)對目標(biāo)的搜索、跟蹤和測量。每個天線單元除了有天線振子之外，還有移相器等必須的器件。不同的振子通過移相器可以被饋入不同的相位的電流，從而在空間輻射出不同方向性的波束。天線的單元數(shù)目越多，則波束在空間可能的方位就越多。這種雷達(dá)的工作基礎(chǔ)是相位可控的陣列天線，“相控陣”由此得名。

有源相陣控雷達(dá)和無源相陣控雷達(dá)的區(qū)別是就是無源是只有單個或者幾個發(fā)射機(jī)子陣原只能接收，而有源是每個陣原都有完整的發(fā)射和接收單元！

相控陣?yán)走_(dá)的優(yōu)點(diǎn)：

（1）波束指向靈活，能實(shí)現(xiàn)無慣性快速掃描，數(shù)據(jù)率高；

（2）一個雷達(dá)可同時形成多個獨(dú)立波束，分別實(shí)現(xiàn)搜索、識別、跟蹤、制導(dǎo)、無源探測等多種功能；

（3）目標(biāo)容量大，可在空域內(nèi)同時監(jiān)視、跟蹤數(shù)百個目標(biāo)；

（4）對復(fù)雜目標(biāo)環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)；

（5）抗干擾性能好。全固態(tài)相控陣?yán)走_(dá)的可*性高，即使少量組件失效仍能正常工作。

但相控陣?yán)走_(dá)設(shè)備復(fù)雜、造價昂貴，且波束掃描范圍有限，最大掃描角為90°～120°。當(dāng)需要進(jìn)行全方位監(jiān)視時，需配置3～4個天線陣面。

相控陣?yán)走_(dá)與機(jī)械掃描雷達(dá)相比，掃描更靈活、性能更可*、抗干擾能力更強(qiáng)，能快速適應(yīng)戰(zhàn)場條件的變化。多功能相控陣?yán)走_(dá)已廣泛用于地面遠(yuǎn)程預(yù)警系統(tǒng)、機(jī)載和艦載防空系統(tǒng)、機(jī)載和艦載系統(tǒng)、炮位測量、靶場測量等。美國“愛國者”防空系統(tǒng)的AN／MPQ-53雷達(dá)、艦載“宙斯盾”指揮控制系統(tǒng)中的雷達(dá)、B-1B轟炸機(jī)上的APQ-164雷達(dá)、俄羅斯C-300防空武器系統(tǒng)的多功能雷達(dá)等都是典型的相控陣?yán)走_(dá)。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，固體有源相控陣?yán)走_(dá)得到了廣泛應(yīng)用，是新一代的戰(zhàn)術(shù)防空、監(jiān)視、火控雷達(dá)。

相控陣?yán)走_(dá)有多神？

“宙斯盾”系統(tǒng)的核心就是SPY—1D相控陣?yán)走_(dá)，特別是它出眾的預(yù)警搜索能力和識別能力，仿佛給妄圖“獨(dú)立”的臺灣新領(lǐng)導(dǎo)人一根救命稻草，一把夢幻的保護(hù)傘，而相控陣?yán)走_(dá)又再一次走進(jìn)國人的視線中。說到相控陣?yán)走_(dá)或技術(shù)，大家可能很陌生，但如果說起去年美國軍方關(guān)于中國如何監(jiān)測其隱型戰(zhàn)斗機(jī)的報道，大家可能就清楚了。用一大串電視接收天線來監(jiān)視天空，經(jīng)濟(jì)又有效，這就是最原始、最基礎(chǔ)的雷達(dá)，相控陣?yán)走_(dá)。

下面談一談雷達(dá)和相控陣?yán)走_(dá)的發(fā)展情況。

一、雷達(dá)及其分類

雷達(dá)（Radar，即 radio detecting and ranging），意為無線電搜索和測距。它是運(yùn)用各種無線電定位方法，探測、識別各種目標(biāo)，測定目標(biāo)坐標(biāo)和其它情報的裝置。在現(xiàn)代軍事和生產(chǎn)中，雷達(dá)的作用越來越顯示其重要性，特別是第二次世界大戰(zhàn)，英國空軍和納粹德國空軍的“不列顛”空戰(zhàn)，使雷達(dá)的重要性顯露的非常清楚。雷達(dá)由天線系統(tǒng)、發(fā)射裝置、接收裝置、防干擾設(shè)備、顯示器、信號處理器、電源等組成。其中，天線是雷達(dá)實(shí)現(xiàn)大空域、多功能、多目標(biāo)的技術(shù)關(guān)鍵之一；信號處理器是雷達(dá)具有多功能能力的核心組件之 雷達(dá)種類很多，可按多種方法分類：

（1）按定位方法可分為：有源雷達(dá)、半有源雷達(dá)和無源雷達(dá)。

（2）按裝設(shè)地點(diǎn)可分為；地面雷達(dá)、艦載雷達(dá)、航空雷達(dá)、衛(wèi)星雷達(dá)等。

（3）按輻射種類可分為：脈沖雷達(dá)和連續(xù)波雷達(dá)。

（4）按工作被長波段可分：米波雷達(dá)、分米波雷達(dá)、厘米波雷達(dá)和其它波段雷達(dá)。

（5）按用途可分為：目標(biāo)探測雷達(dá)、偵察雷達(dá)、武器控制雷達(dá)、飛行保障雷達(dá)、氣象雷達(dá)、導(dǎo)航雷達(dá)等。

相控陣?yán)走_(dá)是一種新型的有源電掃陣列多功能雷達(dá)。它不但具有傳統(tǒng)雷達(dá)的功能，而且具有其它射頻功能。有源電掃陣列的最重要的特點(diǎn)是能直接向空中輻射和接收射頻能量。它與機(jī)械掃描天線系統(tǒng)相比，有許多顯著的優(yōu)點(diǎn)。例如、相控陣省略了整個天線驅(qū)動系統(tǒng)，其中個別部件發(fā)生故障時，仍保持較高的可*性，平均無故障時間為10萬小時，而機(jī)械掃描雷達(dá)天線的平均無故障時間小于1000小時。下面主要介紹先進(jìn)的相控陣?yán)走_(dá)。

二、相控陣?yán)走_(dá)的概況

相控陣技術(shù)，早在30年代后期就已經(jīng)出現(xiàn)。1937年，美國首先開始這項(xiàng)研究工作。但一直到50年代中期才研制出2部實(shí)用型艦載相控陣?yán)走_(dá)。60年代，美國和前蘇聯(lián)相繼研制和裝備了多部相控陣?yán)走_(dá)，多用于彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)，如美國的AN/FPS-

46、AN/FPS-85、MAR、MSR，前蘇聯(lián)的“雞籠”和“狗窩”等。這些都屬于固定式大型相控陣?yán)走_(dá)，其共同點(diǎn)：采用固定式平面陣天線，天線體積大、輻射功率高、作用距離遠(yuǎn)。其中美國的AN/FPS-85和前蘇聯(lián)的“狗窩”最為典型，70年代，相控陣?yán)走_(dá)得到了迅速發(fā)展，除美蘇兩國外，又有很多國家研制和裝備了相控陣?yán)走_(dá)，如英、法、日、意、德、瑞典等。其中最為典型的有：美國的AN/TPN-25、AN/TPQ-37和GE-592、英國的AR-3D、法國的AN/TPN-

25、日本的NPM-510和J/NPQ-P7、意大利的RAT-31S、德國的KR-75等。這一時期的相控陣?yán)走_(dá)具有機(jī)動性高、天線小型化、天線掃描體制多樣化、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)。80年代，相控陣?yán)走_(dá)由于具有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，得到了更進(jìn)一步的應(yīng)用。在已裝備和正在研制的新一代中、遠(yuǎn)程防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)中多采用多功能相控陣?yán)走_(dá)，它已成為第三代中、遠(yuǎn)程防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的一個重要標(biāo)志。從而，大大提高了防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)性能。在21世紀(jì)，相控陣?yán)走_(dá)隨著科技的不斷發(fā)展和現(xiàn)代戰(zhàn)爭兵器的特點(diǎn)，其制造和研究將會更上一層樓。

三、相控陣原理

相控陣，就是由許多輻射單元排成陣列形式構(gòu)成的走向天線，各單元之間的輻射能量和相位關(guān)是可以控制的。典型的相控陣是利用電子計算機(jī)控制移相器改變天線孔徑上的相位分布來實(shí)現(xiàn)波束在空間掃描，即電子掃描，簡稱電掃。相位控制可采用相位法、實(shí)時法、頻率法和電子饋電開關(guān)法。在一維上排列若干輻射單元即為線陣，在兩維上排列若干輻射單元稱為平面陣。輻射單元也可以排列在曲線上或曲面上．這種天線稱為共形陣天線。共形陣天線可以克服線陣和平面陣掃描角小的缺點(diǎn)，能以一部天線實(shí)現(xiàn)全空域電掃。通常的共形陣天線有環(huán)形陣、圓面陣、圓錐面陣、圓柱面陣、半球面陣等。綜上所述，相控陣?yán)走_(dá)因其天線為相控陣型而得名。

相控陣?yán)走_(dá)有相當(dāng)密集的天線陣列，在傳統(tǒng)雷達(dá)天線面的面積上目前可安裝一千多到兩千多個相控陣天線(F-22約有2000個)，任何一個天線都可收發(fā)雷達(dá)波，而相鄰的數(shù)個天線即具有一個雷達(dá)的功能。掃描時，選定其中一個區(qū)塊(數(shù)個天線單元)或數(shù)個區(qū)塊對單一目標(biāo)或區(qū)域進(jìn)行掃描，因此整個雷達(dá)可同時對許多目標(biāo)或區(qū)域進(jìn)行掃描或追蹤，具有多個雷達(dá)的功能。由於一個雷達(dá)可同時針對不同方向進(jìn)行掃描，再加之掃描方式為電子控制而不必由機(jī)械轉(zhuǎn)動，因此資料更新率大大提高，機(jī)械掃描雷達(dá)因受限於機(jī)械轉(zhuǎn)動頻率因而資料更新周期為秒或十秒級，電子掃描雷達(dá)則為毫秒或微秒級。因而它更適於對付高機(jī)動目標(biāo)。此外由於可發(fā)射窄波束，因而也可充當(dāng)電戰(zhàn)天線使用，如電磁干擾甚至是構(gòu)想中發(fā)射反相位雷達(dá)波來抵消探測電波等。

四、相控陣?yán)走_(dá)分類

相控陣?yán)走_(dá)大體可分為兩大類，即全電掃相控陣和有限電掃相控陣。全電掃相控陣又可稱固定式相控陣，即在方位上和仰角上都采用電掃，天線陣是固定不動的。有限電掃相控陣是一種混合設(shè)計的天線，即把兩種以上天線技術(shù)結(jié)合起來，以獲得所需要的效果，起初把相掃技術(shù)與反射面天線技術(shù)相結(jié)合，其電掃角度小，只需少量的輻射單元，因此可大大降低設(shè)備造價和復(fù)雜程度。

天線陣，根據(jù)掃描情況可分為相掃、頻掃、相／相掃、相／頻掃、機(jī)/相掃、機(jī)／頻掃、有限掃等多種體制。相掃系列利用移相器改變相位關(guān)系來實(shí)現(xiàn)波束電掃。頻掃是利用改變工作頻率的方法來實(shí)現(xiàn)波束電掃。相/相掃是利用移相器控制平面陣兩個角坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)波束電掃。相／頻掃是利用移相器控制平面陣一個坐標(biāo)而另一坐標(biāo)利用頻率變化控制來實(shí)現(xiàn)波束電掃．機(jī)/相掃是在方位上采用機(jī)掃、仰角上采用相掃。機(jī)／頻掃是在方位上采用機(jī)掃、仰角上采用頻掃。

五、相控陣?yán)走_(dá)的特點(diǎn)

相控陣?yán)走_(dá)之所以具有強(qiáng)大的生命力，因?yàn)樗鼉?yōu)勝于一般機(jī)械掃描雷達(dá)。它具有以下特點(diǎn)：

（1）能對付多目標(biāo)。相控陣?yán)走_(dá)利用電子掃描的靈活性、快速性和按時分割原理或多波束，可實(shí)現(xiàn)邊搜索邊跟蹤工作方式，與電子計算機(jī)相配合，能同時搜索、探測和跟蹤不同方向和不同高度的多批目標(biāo)，并能同時制導(dǎo)多枚導(dǎo)彈攻擊多個空中目標(biāo)。因此，適用于多目標(biāo)、多方向、多層次空襲的作戰(zhàn)環(huán)境。

（2）功能多，機(jī)動性強(qiáng)。相控陣?yán)走_(dá)能夠同時形成多個獨(dú)立控制的波束，分別用以執(zhí)行搜索、探測、識別、跟蹤、照射目標(biāo)和跟蹤、制導(dǎo)導(dǎo)彈等多種功能。一部相控陣?yán)走_(dá)能起到多部專用雷達(dá)的作用，如“愛國者”的一部多功能相控陣?yán)走_(dá)可以完成相當(dāng)于“霍克”和“奈基”－2型9部雷達(dá)的功能，而且還遠(yuǎn)比它們能夠同時對付的目標(biāo)多。因此，可大大減少武器系統(tǒng)的設(shè)備，從而提高系統(tǒng)的機(jī)動能力。

（3）反應(yīng)時間短、數(shù)據(jù)率高。相控陣?yán)走_(dá)可不需要天線驅(qū)動系統(tǒng)，波束指向靈活，能實(shí)現(xiàn)無慣性快速掃描，從而縮短了對目標(biāo)信號檢測、錄取、信息傳遞等所需的時間，具有較高的數(shù)據(jù)率。相控陣天線通常采用數(shù)字化工作方式，使雷達(dá)與數(shù)字計算機(jī)結(jié)合起來，能大大提高自動化程度，簡化了雷達(dá)操作，縮短了目標(biāo)搜索、跟蹤和發(fā)控準(zhǔn)備時間，便于快速、準(zhǔn)確地實(shí)施畦達(dá)程序和數(shù)據(jù)處理。因而可提高跟蹤空中高速機(jī)動目標(biāo)的能力。

（4）抗干擾能力強(qiáng)。相控陣?yán)走_(dá)可以利用分布在天線孔徑上的多個輻射單元綜合成非常高的功率，并能合理地管理能量和控制主瓣增益，可以根據(jù)不同方向上的需要分配不同的發(fā)射能量，易于實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)旁瓣抑制和自適應(yīng)抗各種干擾，有利于發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)離目標(biāo)和小雷達(dá)反射面目標(biāo)（如隱形飛機(jī)），還可提高抗反輻射導(dǎo)彈的能力。

（5）可靠性高。相控陣?yán)走_(dá)的陣列組較多，且并聯(lián)使用，即使有少量組件失效，仍能正常工作，突然完全失效的可能性最小。此外，隨著固態(tài)器件的發(fā)展，格控陣?yán)走_(dá)的固態(tài)器件越來越多，甚至已生產(chǎn)出全固態(tài)兒控陣?yán)走_(dá)，如美國的。“愛國者”雷達(dá)，其天線的平均故障間隔時間高達(dá)15萬小時，即使有10％單元損壞也不會影響雷達(dá)的正常工作。

當(dāng)然，相控陣?yán)走_(dá)不是十全十美的，也有其缺點(diǎn)。主要是造價貴，典型的相控陣?yán)走_(dá)比一般雷達(dá)的造價要高出若干倍。此外，相控陣?yán)走_(dá)對于短程彈道導(dǎo)彈的襲擊可以說是無能為力，這也是美國及臺灣為什么擔(dān)心大陸方面在福建沿海部署東風(fēng)導(dǎo)彈的原因。而1991年，海灣戰(zhàn)爭期間，伊拉克用“飛毛腿”導(dǎo)彈襲擊以色列的時候，其“愛國者”導(dǎo)彈根本無法有效將其擊落，何況短短的臺灣海峽呢？

有源相陣控雷達(dá)和無源相陣控雷達(dá)的區(qū)別

區(qū)別就是無源是只有單個或者幾個發(fā)射機(jī)子陣原只能接收，而有源是每個陣原都有完整的發(fā)射和接收單元！機(jī)載雷達(dá)經(jīng)歷了從機(jī)械掃描形式到相控陣電子掃描，再到最新的保形“智能蒙皮”天線的發(fā)展過程，電子掃描雷達(dá)在作戰(zhàn)使用中的優(yōu)勢在哪里？未來的綜合式射頻（RF）傳感器系統(tǒng)的總體特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)是哪些？

近50多年來，機(jī)載雷達(dá)不斷采用新的技術(shù)成果，性能不斷提高，其中重要的有全向多脈沖射頻（MPRF）模式和高分辨率多普勒波束銳化（DBS）技術(shù)在雷達(dá)中的實(shí)際應(yīng)用。目前，由于在信號處理和砷化鎵微波集成電路領(lǐng)域技術(shù)的進(jìn)步，雷達(dá)作為戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)主傳感器的地位仍然會繼續(xù)保持下去。有源ESA的出現(xiàn)是技術(shù)上的又一進(jìn)步。它的每一個陣元中都有一個RF發(fā)射機(jī)和靈敏的RF接收機(jī)，在各個發(fā)射/接收（T/R）模塊內(nèi)都有一個功率放大器、一個低噪聲放大器和用砷化鎵技術(shù)制造的相位振幅控制裝置。有源ESA雷達(dá)技術(shù)放棄了傳統(tǒng)的中心式高功率發(fā)射機(jī)，除了具有無源相控陣?yán)走_(dá)的優(yōu)點(diǎn)外，還提高了能量的使用效率并具有自適應(yīng)波束控制、強(qiáng)抗干擾能力和高可*性等優(yōu)點(diǎn)。

西方國家第一代有源相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)接近定型的有美國裝備F-22和日本裝備FS-X的雷達(dá)。英、法和德國共同研制的AMSAR項(xiàng)目也確定使用先進(jìn)的有源相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)，為其后續(xù)的歐洲戰(zhàn)斗機(jī)雷達(dá)的升級改裝做準(zhǔn)備。從今天的角度來看，雷達(dá)技術(shù)未來的下一個發(fā)展方向是保形“智能蒙皮”陣列，它把有源ESA技術(shù)和多功能共用RF孔徑結(jié)合了起來，在天線陣元的安排上，與飛機(jī)機(jī)身的結(jié)構(gòu)巧妙地配合，實(shí)現(xiàn)寬波段和多功能。保形天線陣列有高性能的處理器并使用空-時自適應(yīng)處理技術(shù)有效地抑制了外部的噪聲、干擾和雜波并能以最優(yōu)化的方式來探測所感興趣的目標(biāo)。雖然有許多相關(guān)的技術(shù)問題需要解決，但保形“智能蒙皮”技術(shù)并非是個不切實(shí)際的解決方案，預(yù)計在20～25年的時間內(nèi)就可以達(dá)到實(shí)用階段。

在10～15年內(nèi)，對戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)射頻傳感器（包括雷達(dá)）未來所執(zhí)行的任務(wù)來說，最迫切的需要是增加功能、提高性能，并且還要注重經(jīng)濟(jì)性和可維護(hù)性。美國的“寶石路”計劃已經(jīng)證明，航空電子系統(tǒng)通過采用通用模塊、資源共享和傳感器的空間重構(gòu)（重構(gòu)的設(shè)備包括雷達(dá)、電子戰(zhàn)及通信-導(dǎo)航-識別等射頻傳感器）可以做到系統(tǒng)的造價和重量減小一半，而可*性提高三倍。它所確立的綜合模塊化航空電子的設(shè)計原則已用于JSF戰(zhàn)斗機(jī)的綜合傳感器系統(tǒng)（ISS）和多重綜合式射頻傳感器工程的設(shè)計中，歐洲類似的用于未來戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)的綜合式射頻傳感器項(xiàng)目也正在實(shí)施。

第四篇：軍用雷達(dá)的工作原理

軍用雷達(dá)的工作原理

雷達(dá)(radar)原是“無線電探測與定位”的英文縮寫。雷達(dá)的基本任務(wù)是探測感興趣的目標(biāo)，測定有關(guān)目標(biāo)的距離、方問、速度等狀態(tài)參數(shù)。雷達(dá)主要由天線、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)（包括信號處理機(jī)）和顯示器等部分組成。

雷達(dá)發(fā)射機(jī)產(chǎn)生足夠的電磁能量

傳感器類型，經(jīng)過收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)傳送給天線。天線將這些電磁能量輻射至大氣中，集中在某一個很窄的方向上形成波束，向前傳播。電磁波遇到波束內(nèi)的目標(biāo)后，將沿著各個方向產(chǎn)生反射，其中的一部分電磁能量反射回雷達(dá)的方向，被雷達(dá)天線獲取。天線獲取的能量經(jīng)過收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)送到接收機(jī)，形成雷達(dá)的回波信號。由于在傳播過程中電磁波會隨著傳播距離而衰減，雷達(dá)回波信號非常微弱，幾乎被噪聲所淹沒。接收機(jī)放大微弱的回波信號，經(jīng)過信號處理機(jī)處理，提取出包含在回波中的信息，送到顯示器，顯示出目標(biāo)的距離、方向、速度等。

為了測定目標(biāo)的距離，雷達(dá)準(zhǔn)確測量從電磁波發(fā)射時刻到接收到回波時刻的延遲時間，這個延遲時間是電磁波從發(fā)射機(jī)到目標(biāo)，再由目標(biāo)返回雷達(dá)接收機(jī)的傳播時間。根據(jù)電磁波的傳播速度，可以確定目標(biāo)的距離公式為：S=CT/2

其中S為目標(biāo)距離，T為電磁波從雷達(dá)發(fā)射出去到接收到目標(biāo)回波的時間，C為

光速

雷達(dá)測定目標(biāo)的方向是利用天線的方向性來實(shí)現(xiàn)的。通過機(jī)械和電氣上的組合作用，雷達(dá)把天線的小事指向雷達(dá)要探測的方向，一旦發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，雷達(dá)讀出些時天線小事的指向角，就是目標(biāo)的方向角。兩坐標(biāo)雷達(dá)只能測定目標(biāo)的方位角，三坐

標(biāo)雷達(dá)可以測定方位角和俯仰角。

測定目標(biāo)的運(yùn)動速度是雷達(dá)的一個重要功能，雷達(dá)測速利用了物理學(xué)中的多普勒原理：當(dāng)目標(biāo)和雷達(dá)之間存在著相對位置運(yùn)動時，目標(biāo)回波的頻率就會發(fā)生改變，頻率的改變量稱為多普勒頻移，用于確定目標(biāo)的相對徑向速度，通常，具有測速能力的雷達(dá)，例如脈沖多普勒雷達(dá)，要比一般雷達(dá)復(fù)雜得多。

雷達(dá)的戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)主要包括作用距離、威力范圍、測距分辨力與精度、測角分辨力與精度、測速分辨力與精度、系統(tǒng)機(jī)動性等。

其中，作用距離是指雷達(dá)剛好能夠可靠發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的距離。它取決于雷達(dá)的發(fā)射功率與天線口徑的乘積，并與目標(biāo)本身反射雷達(dá)電磁波的能力（雷達(dá)散射截面積的大小）等因素有關(guān)。威力范圍指由最大作用距離、最小作用距離、最大仰角、最

小仰角及方位角范圍確定的區(qū)域。

雷達(dá)的技術(shù)指標(biāo)與參數(shù)很多，而且與雷達(dá)的體制有關(guān)，這里僅僅討論那些與電子

對抗關(guān)系密切的主要參數(shù)。

根據(jù)波形來區(qū)分，雷達(dá)主要分為脈沖雷達(dá)和連續(xù)波雷達(dá)兩大類。當(dāng)前常用的雷達(dá)大多數(shù)是脈沖雷達(dá)。常規(guī)脈沖雷達(dá)周期性地發(fā)射高頻脈沖。相關(guān)的參數(shù)為脈沖重復(fù)周期（脈沖重復(fù)頻率）、脈沖寬度以及載波頻率。載波頻率是在一個脈沖內(nèi)信號的高頻振蕩頻率，也稱為雷達(dá)的工作頻率。

雷達(dá)天線對電磁能量在方向上的聚集能力用波束寬度來描述，波束越窄，天線的方向性越好。但是在設(shè)計和制造過程中，雷達(dá)天線不可能把所有能量全部集中在理想的波束之內(nèi)，在其它方向上在在著泄漏能量的問題。能量集中在主波束中，我們常常形象地把主波束稱為主瓣，其它方向上由泄漏形成旁瓣。為了覆蓋寬廣的空間，需要通過天線的機(jī)械轉(zhuǎn)動或電子控制，使雷達(dá)波束在探測區(qū)域內(nèi)掃描。

概括起來，雷達(dá)的技術(shù)參數(shù)主要包括工作頻率（波長）、脈沖重復(fù)頻率、脈沖寬度、發(fā)射功率、天線波束寬度、天線波束掃描方式、接收機(jī)靈敏度等。技術(shù)參數(shù)是根據(jù)雷達(dá)的戰(zhàn)術(shù)性能與指標(biāo)要求來選擇和設(shè)計的，因此它們的數(shù)值在某種程度上反映了雷達(dá)具有的功能。例如，為提高遠(yuǎn)距離發(fā)現(xiàn)目標(biāo)能力，預(yù)警雷達(dá)采用比較低的工作頻率和脈沖重復(fù)頻率，而機(jī)載雷達(dá)則為減小體積、重量等目的，使用比較高的工作頻率和脈沖重復(fù)頻率。這說明，如果知道了雷達(dá)的技術(shù)參數(shù)，就可

在一定程度上識別出雷達(dá)的種類。

雷達(dá)的用途廣泛，種類繁多，分類的方法也非常復(fù)雜。通?？梢园凑绽走_(dá)的用途分類，如預(yù)警雷達(dá)、搜索警戒雷達(dá)、無線電測高雷達(dá)、氣象雷達(dá)、航管雷達(dá)、引導(dǎo)雷達(dá)、炮瞄雷達(dá)、雷達(dá)引信、戰(zhàn)場監(jiān)視雷達(dá)、機(jī)載截?fù)衾走_(dá)、導(dǎo)航雷達(dá)以及防

撞和敵我識別雷達(dá)等。

除了按用途分，還可以從工作體制對雷達(dá)進(jìn)行區(qū)分。這里就對一些新體制的雷達(dá)

進(jìn)行簡單的介紹。

雙/多基地雷達(dá)

普通雷達(dá)的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)安裝在同一地點(diǎn)，而雙/多基地雷達(dá)是將發(fā)射機(jī)和接收機(jī)分別安裝在相距很遠(yuǎn)的兩個或多個地點(diǎn)上，地點(diǎn)可以設(shè)在地面、空中平臺或空間平臺上。由于隱身飛行器外形的設(shè)計主要是不讓入射的雷達(dá)波直接反射回雷達(dá)，這對于單基地雷達(dá)很有效。但入射的雷達(dá)波會朝各個方向反射，總有部分反射波會被雙/多基地雷達(dá)中的一個接收機(jī)接收到。美國國防部從七十年代就開始研制、試驗(yàn)雙/多基地雷達(dá)，較著名的“圣殿”計劃就是專門為研究雙基地雷達(dá)而制定的，已完成了接收機(jī)和發(fā)射機(jī)都安裝在地面上、發(fā)射機(jī)安裝在飛機(jī)上而接收機(jī)安裝在地面上、發(fā)射機(jī)和接收機(jī)都安裝在空中平臺上的試驗(yàn)。俄羅斯防空部隊(duì)已應(yīng)用雙基地雷達(dá)探測具有一定隱身能力的飛機(jī)。英國已于70年代末80年代初開始研制雙基地雷達(dá)，主要用于預(yù)警系統(tǒng)。

相控陣?yán)走_(dá)

我們知道，蜻蜓的每只眼睛由許許多多個小眼組成，每個小眼都能成完整的像，這樣就使得蜻蜓所看到的范圍要比人眼大得多。與此類似，相控陣?yán)走_(dá)的天線陣面也由許多個輻射單元和接收單元（稱為陣元）組成，單元數(shù)目和雷達(dá)的功能有關(guān)，可以從幾百個到幾萬個。這些單元有規(guī)則地排列在平面上，構(gòu)成陣列天線。利用電磁波相干原理，通過計算機(jī)控制饋往各輻射單元電流的相位，就可以改變波束的方向進(jìn)行掃描，故稱為電掃描。輻射單元把接收到的回波信號送入主機(jī)，完成雷達(dá)對目標(biāo)的搜索、跟蹤和測量。每個天線單元除了有天線振子之外，還有移相器等必須的器件。不同的振子通過移相器可以被饋入不同的相位的電流，從而在空間輻射出不同方向性的波束。天線的單元數(shù)目越多，則波束在空間可能的方位就越多。這種雷達(dá)的工作基礎(chǔ)是相位可控的陣列天線，“相控陣”由此得名。

有源相陣控雷達(dá)和無源相陣控雷達(dá)的區(qū)別是就是無源是只有單個或者幾個發(fā)射機(jī)子陣原只能接收，而有源是每個陣原都有完整的發(fā)射和接收單元！

相控陣?yán)走_(dá)的優(yōu)點(diǎn)：

（1）波束指向靈活，能實(shí)現(xiàn)無慣性快速掃描，數(shù)據(jù)率高；（2）一個雷達(dá)可同時形成多個獨(dú)立波束，分別實(shí)現(xiàn)搜索、識別、跟蹤、制導(dǎo)、無源探測等多種功能；（3）目標(biāo)容量大，可在空域內(nèi)同時監(jiān)視、跟蹤數(shù)百個目標(biāo)；（4）對復(fù)雜目標(biāo)環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)；（5）抗干擾性能好。全固態(tài)相控陣?yán)走_(dá)的可靠性高，即使

少量組件失效仍能正常工作。

但相控陣?yán)走_(dá)設(shè)備復(fù)雜、造價昂貴，且波束掃描范圍有限，最大掃描角為90 ～120。當(dāng)需要進(jìn)行全方位監(jiān)視時，需配置3～4個天線陣面。

相控陣?yán)走_(dá)與機(jī)械掃描雷達(dá)相比，掃描更靈活、性能更可靠、抗干擾能力更強(qiáng)，能快速適應(yīng)戰(zhàn)場條件的變化。多功能相控陣?yán)走_(dá)已廣泛用于地面遠(yuǎn)程預(yù)警系統(tǒng)、機(jī)載和艦載防空系統(tǒng)、機(jī)載和艦載系統(tǒng)、炮位測量、靶場測量等。美國“愛國者”防空系統(tǒng)的AN／MPQ-53雷達(dá)、艦載“宙斯盾”指揮控制系統(tǒng)中的雷達(dá)、B-1B轟炸機(jī)上的APQ-164雷達(dá)、俄羅斯C-300防空武器系統(tǒng)的多功能雷達(dá)等都是典型的相控陣?yán)走_(dá)。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展傳感器與檢測技術(shù)，固體有源相控陣?yán)走_(dá)得到了廣泛應(yīng)用，是新一代的戰(zhàn)術(shù)防空、監(jiān)視、火控雷達(dá)。

寬帶／超寬帶雷達(dá)

工作頻帶很寬的雷達(dá)稱為寬帶／超寬帶雷達(dá)。隱身兵器通常對付工作在某一波段的雷達(dá)是有效的，而面對覆蓋波段很寬的雷達(dá)就無能為力了，它很可能被超寬帶雷達(dá)波中的某一頻率的電磁波探測到。另一方面，超寬帶雷達(dá)發(fā)射的脈沖極窄，具有相當(dāng)高的距離分辨率，可探測到小目標(biāo)。目前美國正在研制、試驗(yàn)超寬帶雷達(dá)，已完成動目標(biāo)顯示技術(shù)的研究，將要進(jìn)行雷達(dá)波形的試驗(yàn)。合成孔徑雷達(dá)

合成孔徑雷達(dá)通常安裝在移動的空中或空間平臺上，利用雷達(dá)與目標(biāo)間的相對運(yùn)動，將雷達(dá)在每個不同位置上接收到的目標(biāo)回波信號進(jìn)行相干處理，就相當(dāng)于在空中安裝了一個“大個”的雷達(dá)，這樣小孔徑天線就能獲得大孔徑天線的探測效果，具有很高的目標(biāo)方位分辨率，再加上應(yīng)用脈沖壓縮技術(shù)又能獲得很高的距離分辨率，因而能探測到隱身目標(biāo)。合成孔徑雷達(dá)在軍事上和民用領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用，如戰(zhàn)場偵察、火控、制導(dǎo)、導(dǎo)航、資源勘測、地圖測繪、海洋監(jiān)視、環(huán)境遙感等。美國的聯(lián)合監(jiān)視與目標(biāo)攻擊雷達(dá)系統(tǒng)飛機(jī)新安裝了一部AN/APY3型X波段多功能合成孔徑雷達(dá)，英、德、意聯(lián)合研制的“旋風(fēng)”攻擊機(jī)正在試飛合成孔徑雷達(dá)。

毫米波雷達(dá)

工作在毫米波段的雷達(dá)稱為毫米波雷達(dá)。它具有天線波束窄、分辯率高、頻帶寬、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，同時它工作在目前隱身技術(shù)所能對抗的波段之外，因此它能探測隱身目標(biāo)。毫米波雷達(dá)還具有攻擊能力，特別適用于防空、地面作戰(zhàn)和靈巧武器，已獲得了各國的調(diào)試重視。例如，美國的“愛國者”防空導(dǎo)彈已安裝了毫米波雷達(dá)導(dǎo)引頭，目前正在研制更先進(jìn)的毫米波導(dǎo)引頭；俄羅斯已擁有連續(xù)波輸出功率為10千瓦的毫米波雷達(dá)；英、法等國家的一些防空系統(tǒng)也都將采用毫米波雷達(dá)。

激光雷達(dá)

工作在紅外和可見光波段的雷達(dá)稱為激光雷達(dá)。它由激光發(fā)射機(jī)、光學(xué)接收機(jī)、轉(zhuǎn)臺和信息處理系統(tǒng)等組成，激光器將電脈沖變成光脈沖發(fā)射出去，光接收機(jī)再把從目標(biāo)反射回來的光脈沖還原成電脈沖，送到顯示器。隱身兵器通常是針對微波雷達(dá)的，因此激光雷達(dá)很容易“看穿”隱身目標(biāo)所玩的“把戲”；再加上激光雷達(dá)波束窄、定向性好、測量精度高、分辨率高，因而它能有效地探測隱身目標(biāo)。激光雷達(dá)在軍事上主要用于靶場測量、空間目標(biāo)交會測量、目標(biāo)精密跟蹤和瞄準(zhǔn)、目標(biāo)成像識別、導(dǎo)航、精確制導(dǎo)、綜合火控、直升機(jī)防撞、化學(xué)戰(zhàn)劑監(jiān)測、局部風(fēng)場測量、水下目標(biāo)探測等。美國國防部正在開發(fā)用于目標(biāo)探測和識別的激光雷達(dá)技術(shù)，已進(jìn)行了前視／下視激光雷達(dá)的試驗(yàn)，主要探測偽裝樹叢中的目標(biāo)。法國和德國正在積極進(jìn)行使用激光雷達(dá)探測和識別直升機(jī)的聯(lián)合研究工作。

相控陣?yán)走_(dá)有多神？

“宙斯盾”系統(tǒng)的核心就是SPY—1D相控陣?yán)走_(dá)，特別是它出眾的預(yù)警搜索能力和識別能力，仿佛給妄圖“獨(dú)立”的臺灣新領(lǐng)導(dǎo)人一根救命稻草，一把夢幻的保護(hù)傘，而相控陣?yán)走_(dá)又再一次走進(jìn)國人的視線中。說到相控陣?yán)走_(dá)或技術(shù)，大家可能很陌生，但如果說起去年美國軍方關(guān)于中國如何監(jiān)測其隱型戰(zhàn)斗機(jī)的報道，大家可能就清楚了。用一大串電視接收天線來監(jiān)視天空，經(jīng)濟(jì)又有效，這就是最原始、最基礎(chǔ)的雷達(dá)，相控陣?yán)走_(dá)。

下面談一談雷達(dá)和相控陣?yán)走_(dá)的發(fā)展情況。

一、雷達(dá)及其分類

雷達(dá)（Radar，即 radio detecting and ranging），意為無線電搜索和測距。它是運(yùn)用各種無線電定位方法，探測、識別各種目標(biāo)，測定目標(biāo)坐標(biāo)和其它情報的裝置。在現(xiàn)代軍事和生產(chǎn)中，雷達(dá)的作用越來越顯示其重要性，特別是第二次世界大戰(zhàn)，英國空軍和納粹德國空軍的“不列顛”空戰(zhàn)，使雷達(dá)的重要性顯露的非常清楚。雷達(dá)由天線系統(tǒng)、發(fā)射裝置、接收裝置、防干擾設(shè)備、顯示器、信號處理器、電源等組成。其中，天線是雷達(dá)實(shí)現(xiàn)大空域、多功能、多目標(biāo)的技術(shù)關(guān)鍵之一；信號處理器是雷達(dá)具有多功能能力的核心組件之 雷達(dá)種類很多，可按多種方法分類：

（1）按定位方法可分為：有源雷達(dá)、半有源雷達(dá)和無源雷達(dá)。

（2）按裝設(shè)地點(diǎn)可分為；地面雷達(dá)、艦載雷達(dá)、航空雷達(dá)、衛(wèi)星雷達(dá)等。

（3）按輻射種類可分為：脈沖雷達(dá)和連續(xù)波雷達(dá)。

（4）按工作被長波段可分：米波雷達(dá)、分米波雷達(dá)、厘米波雷達(dá)和其它波段雷達(dá)。

（5）按用途可分為：目標(biāo)探測雷達(dá)、偵察雷達(dá)、武器控制雷達(dá)、飛行保障雷達(dá)、氣象雷達(dá)、導(dǎo)航雷達(dá)等。

相控陣?yán)走_(dá)是一種新型的有源電掃陣列多功能雷達(dá)。它不但具有傳統(tǒng)雷達(dá)的功能，而且具有其它射頻功能。有源電掃陣列的最重要的特點(diǎn)是能直接向空中輻射和接收射頻能量。它與機(jī)械掃描天線系統(tǒng)相比，有許多顯著的優(yōu)點(diǎn)。例如、相控陣省略了整個天線驅(qū)動系統(tǒng)，其中個別部件發(fā)生故障時，仍保持較高的可靠性，平均無故障時間為10萬小時，而機(jī)械掃描雷達(dá)天線的平均無故障時間小于1000小時。下面主要介紹先進(jìn)的相控陣?yán)走_(dá)。

二、相控陣?yán)走_(dá)的概況

相控陣技術(shù)，早在30年代后期就已經(jīng)出現(xiàn)。1937年，美國首先開始這項(xiàng)研究工作。但一直到50年代中期才研制出2部實(shí)用型艦載相控陣?yán)走_(dá)。60年代，美國和前蘇聯(lián)相繼研制和裝備了多部相控陣?yán)走_(dá)，多用于彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)，如美國的AN/FPS-

46、AN/FPS-85、MAR、MSR，前蘇聯(lián)的“雞籠”和“狗窩”等。這些都屬于固定式大型相控陣?yán)走_(dá)，其共同點(diǎn)：采用固定式平面陣天線，天線體積大、輻射功率高、作用距離遠(yuǎn)。其中美國的AN/FPS-85和前蘇聯(lián)的“狗窩”最為典型，70年代，相控陣?yán)走_(dá)得到了迅速發(fā)展，除美蘇兩國外，又有很多國家研制和裝備了相控陣?yán)走_(dá)，如英、法、日、意、德、瑞典等。其中最為典型的有：美國的AN/TPN-25、AN/TPQ-37和GE-592、英國的AR-3D、法國的AN/TPN-

25、日本的NPM-510和J/NPQ-P7、意大利的RAT-31S、德國的KR-75等。這一時期的相控陣?yán)走_(dá)具有機(jī)動性高、天線小型化、天線掃描體制多樣化、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)。80年代，相控陣?yán)走_(dá)由于具有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，得到了更進(jìn)一步的應(yīng)用。在已裝備和正在研制的新一代中、遠(yuǎn)程防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)中多采用多功能相控陣?yán)走_(dá)，它已成為第三代中、遠(yuǎn)程防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的一個重要標(biāo)志。從而，大大提高了防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)性能。在21世紀(jì)，相控陣?yán)走_(dá)隨著科技的不斷發(fā)展和現(xiàn)代戰(zhàn)爭兵器的特點(diǎn)，其制造和研究將會更上一層樓。

三、相控陣原理

相控陣，就是由許多輻射單元排成陣列形式構(gòu)成的走向天線，各單元之間的輻射能量和相位關(guān)是可以控制的。典型的相控陣是利用電子計算機(jī)控制移相器改變天線孔徑上的相位分布來實(shí)現(xiàn)波束在空間掃描儀表技術(shù)與傳感器，即電子掃描，簡稱電掃。相位控制可采用相位法、實(shí)時法、頻率法和電子饋電開關(guān)法。在一維上排列若干輻射單元即為線陣，在兩維上排列若干輻射單元稱為平面陣。輻射單元也可以排列在曲線上或曲面上．這種天線稱為共形陣天線。共形陣天線可以克服線陣和平面陣掃描角小的缺點(diǎn)，能以一部天線實(shí)現(xiàn)全空域電掃。通常的共形陣天線有環(huán)形陣、圓面陣、圓錐面陣、圓柱面陣、半球面陣等。綜上所述，相控陣?yán)走_(dá)因其天線為相控陣型而得名。

四、相控陣?yán)走_(dá)分類

相控陣?yán)走_(dá)大體可分為兩大類，即全電掃相控陣和有限電掃相控陣。全電掃相控陣又可稱固定式相控陣，即在方位上和仰角上都采用電掃，天線陣是固定不動的。有限電掃相控陣是一種混合設(shè)計的天線，即把兩種以上天線技術(shù)結(jié)合起來，以獲得所需要的效果，起初把相掃技術(shù)與反射面天線技術(shù)相結(jié)合，其電掃角度小，只需少量的輻射單元，因此可大大降低設(shè)備造價和復(fù)雜程度。

天線陣，根據(jù)掃描情況可分為相掃、頻掃、相／相掃、相／頻掃、機(jī)/相掃、機(jī)／頻掃、有限掃等多種體制。相掃系列利用移相器改變相位關(guān)系來實(shí)現(xiàn)波束電掃。頻掃是利用改變工作頻率的方法來實(shí)現(xiàn)波束電掃。相/相掃是利用移相器控制平面陣兩個角坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)波束電掃。相／頻掃是利用移相器控制平面陣一個坐標(biāo)而另一坐標(biāo)利用頻率變化控制來實(shí)現(xiàn)波束電掃．機(jī)/相掃是在方位上采用機(jī)掃、仰角上采用相掃。機(jī)／頻掃是在方位上采用機(jī)掃、仰角上采用頻掃。

五、相控陣?yán)走_(dá)的特點(diǎn)

相控陣?yán)走_(dá)之所以具有強(qiáng)大的生命力，因?yàn)樗鼉?yōu)勝于一般機(jī)械掃描雷達(dá)。它具有以下特點(diǎn)：

（1）能對付多目標(biāo)。相控陣?yán)走_(dá)利用電子掃描的靈活性、快速性和按時分割原理或多波束，可實(shí)現(xiàn)邊搜索邊跟蹤工作方式，與電子計算機(jī)相配合，能同時搜索、探測和跟蹤不同方向和不同高度的多批目標(biāo)，并能同時制導(dǎo)多枚導(dǎo)彈攻擊多個空中目標(biāo)。因此，適用于多目標(biāo)、多方向、多層次空襲的作戰(zhàn)環(huán)境。

（2）功能多，機(jī)動性強(qiáng)。相控陣?yán)走_(dá)能夠同時形成多個獨(dú)立控制的波束，分別用以執(zhí)行搜索、探測、識別、跟蹤、照射目標(biāo)和跟蹤、制導(dǎo)導(dǎo)彈等多種功能。一部相控陣?yán)走_(dá)能起到多部專用雷達(dá)的作用，如“愛國者”的一部多功能相控陣?yán)走_(dá)可以完成相當(dāng)于“霍克”和“奈基”－2型9部雷達(dá)的功能，而且還遠(yuǎn)比它們能夠同時對付的目標(biāo)多。因此，可大大減少武器系統(tǒng)的設(shè)備，從而提高系統(tǒng)的機(jī)動能力。

（3）反應(yīng)時間短、數(shù)據(jù)率高。相控陣?yán)走_(dá)可不需要天線驅(qū)動系統(tǒng)，波束指向靈活，能實(shí)現(xiàn)無慣性快速掃描，從而縮短了對目標(biāo)信號檢測、錄取、信息傳遞等所需的時間，具有較高的數(shù)據(jù)率。相控陣天線通常采用數(shù)字化工作方式，使雷達(dá)與數(shù)字計算機(jī)結(jié)合起來，能大大提高自動化程度，簡化了雷達(dá)操作，縮短了目標(biāo)搜索、跟蹤和發(fā)控準(zhǔn)備時間，便于快速、準(zhǔn)確地實(shí)施畦達(dá)程序和數(shù)據(jù)處理。因而可提高跟蹤空中高速機(jī)動目標(biāo)的能力。

（4）抗干擾能力強(qiáng)。相控陣?yán)走_(dá)可以利用分布在天線孔徑上的多個輻射單元綜合成非常高的功率，并能合理地管理能量和控制主瓣增益，可以根據(jù)不同方向上的需要分配不同的發(fā)射能量，易于實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)旁瓣抑制和自適應(yīng)抗各種干擾，有利于發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)離目標(biāo)和小雷達(dá)反射面目標(biāo)（如隱形飛機(jī)），還可提高抗反輻射導(dǎo)彈的能力。

（5）可靠性高。相控陣?yán)走_(dá)的陣列組較多，且并聯(lián)使用，即使有少量組件失效，仍能正常工作，突然完全失效的可能性最小。此外，隨著固態(tài)器件的發(fā)展，格控陣?yán)走_(dá)的固態(tài)器件越來越多，甚至已生產(chǎn)出全固態(tài)兒控陣?yán)走_(dá)，如美國的。“愛國者”雷達(dá)，其天線的平均故障間隔時間高達(dá)15萬小時，即使有10％單元損壞也不會影響雷達(dá)的正常工作。

當(dāng)然，相控陣?yán)走_(dá)不是十全十美的，也有其缺點(diǎn)。主要是造價貴，典型的相控陣?yán)走_(dá)比一般雷達(dá)的造價要高出若干倍。此外，相控陣?yán)走_(dá)對于短程彈道導(dǎo)彈的襲擊可以說是無能為力，這也是美國及臺灣為什么擔(dān)心大陸方面在福建沿海部署東風(fēng)導(dǎo)彈的原因。而1991年，海灣戰(zhàn)爭期間，伊拉克用“飛毛腿”導(dǎo)彈襲擊以色列的時候，其“愛國者”導(dǎo)彈根本無法有效將其擊落，何況短短的臺灣海峽呢？

第五篇：雷達(dá)液位計的工作原理

雷達(dá)液位計的工作原理

雷達(dá)液位計的工作原理

發(fā)射—反射—接收是雷達(dá)液位計的基本工作原理。

雷達(dá)傳感器的天線以波束的形式發(fā)射電磁波信號，發(fā)射波在被測物料表面產(chǎn)生反射，反射回來的回波信號仍由天線接收。發(fā)射及反射波束中的每一點(diǎn)都采用超聲采樣的方法進(jìn)行采集。信號經(jīng)智能處理器處理后得出介質(zhì)與探頭之間的距離，送終端顯示器進(jìn)行顯示、報警、操作等。微波測距示意圖如圖1所示。

圖中，E－空槽（罐）的高度；F—滿槽（罐）的高度； D—探頭至介質(zhì)表面的距離；L—實(shí)際物位

雷達(dá)脈沖信號從發(fā)射到接收的運(yùn)行時間與探頭到介質(zhì)表面的距離D成正比，即：

D=v×t/2

式中，t—脈沖從發(fā)射到接收的時間間隔 v—波形傳播速度

因空槽距離E已知，故實(shí)際物位的距離L為：

L=E-D 式中，E的基準(zhǔn)點(diǎn)是過程連接的底部

在發(fā)射的時間間隔里，天線系統(tǒng)作為接收裝置使用。儀表分析、處理運(yùn)行

時間小于十億分之一秒的回波信號，并在極短的一瞬間分析處理回波。

雷達(dá)傳感器利用特殊的時間間隔調(diào)整技術(shù)將每秒的回波信號進(jìn)行放大、定位，然后進(jìn)行分析處理。因此雷達(dá)傳感器可以在0.1s內(nèi)精確細(xì)致地分析處理這些被放大的回波信號，無須花費(fèi)很多時間來分析頻率。

雷達(dá)液位計的特點(diǎn)

雷達(dá)液位計最大的特點(diǎn)是在惡劣條件下功效顯著。無論是有毒介質(zhì)，還是腐蝕性介質(zhì)，也無論是固體、液體還是粉塵性、漿狀介質(zhì)，它都可以進(jìn)行測量。在測量方面，具有以下特點(diǎn)：

1、連續(xù)準(zhǔn)確地測量

由于電磁波的特點(diǎn)，不受環(huán)境的影響。故其測量的應(yīng)用場合比較廣。雷達(dá)液位計的探頭與介質(zhì)表面無接觸，屬非接觸測量，能夠準(zhǔn)確、快速地測量不同的介質(zhì)。探頭幾乎不受溫度、壓力、氣體等的影響（500℃時影響僅為0.018%，50bar時為0.8%）。

2、對干擾回波具有抑制功能

比如，波束范圍內(nèi)接頭引起的干擾回波和進(jìn)料或出料的噪聲引起的干擾回波等可由內(nèi)部的模糊邏輯控制自動進(jìn)行抑制。

3、準(zhǔn)確安全節(jié)省能源

雷達(dá)液位計在真空、受壓狀態(tài)下都可進(jìn)行測量，而且準(zhǔn)確安全，可*性強(qiáng)。可以不受任何限制，適用于各種場合。雷達(dá)液位計采用材料的化學(xué)性、機(jī)械性都相當(dāng)穩(wěn)定，且材料可以循環(huán)利用，極具環(huán)保功效。

4、無須維修且可*性強(qiáng)

微波幾乎不受干擾，與測量介質(zhì)不直接接觸，幾乎可以被應(yīng)用于各種場合，如真空測量、液位測量或料位測量等。由于高級材料的使用，對情況極其復(fù)雜的化學(xué)、物理?xiàng)l件都很耐用，它可以提供準(zhǔn)確可*、長期穩(wěn)定的模擬量或數(shù)字量的物位信號。

5、維護(hù)方便，操作簡單

雷達(dá)液位計具有故障報警及自診斷功能。根據(jù)操作顯示模塊提示的錯誤代碼分析故障，及時確定故障予以排除，使維護(hù)校正更加方便、準(zhǔn)確，保障儀表的正常運(yùn)行。

6、適用范圍廣，幾乎可以測量所有介質(zhì)

從槽罐體的形狀來說，雷達(dá)液位計可以對球罐、臥罐、柱形罐、圓柱椎體罐等的液位進(jìn)行測量；從罐體功能來說，可以對儲罐、緩沖罐、微波管、旁通管中的液位進(jìn)行測量；從被測介質(zhì)來說，可以對液體、顆粒、料漿等進(jìn)行測量。

雷達(dá)液位計的應(yīng)用

1、安裝注意事項(xiàng)

（1）天線平行于測量槽壁，利于微波的傳播。

（2）安裝位置距槽壁距離應(yīng)大于30cm，以免將槽壁上的虛假信號誤做回波信號。

（3）盡量避開下料區(qū)、攪拌器等干擾源，使波束范圍內(nèi)無固定物，提高信號的可信度。

（4）接管直徑應(yīng)小于或等于屏蔽管長度（100mm或250mm）。

差壓式液位變送器的測量原理

差壓式液位變送器的測量原理

差壓式液位變送器安裝在液體容器的底部，通過表壓信號反映液位高度。在制藥、食品、化工行業(yè)液位測量控制過程中，盛裝液體的容器經(jīng)常處于有壓的情況下工作，此時常規(guī)的靜壓式液位變送器變不能滿足測量要求，LY-P200系列差壓式變送器是蘭宇電氣自動化有限公司開發(fā)研制的全新型工業(yè)壓力變送器。由于在傳感器電路和結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，LY-P200已提高了差壓液位測量技術(shù)在制藥和食品行業(yè)的實(shí)用價值?，F(xiàn)在，這種新型液位測量技術(shù)已被制藥、食品及其它行業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用。

由于行業(yè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的要求，需要進(jìn)行特殊環(huán)境的工藝處理，既要求量程小、精度高，又要求耐高溫、耐腐蝕及高過載承受能力的液位變送器。

依據(jù)這一方面的要求，LY-P200液位變送器采用進(jìn)口的陶瓷電容壓力傳感器，純凈的陶瓷基體，無任何填充液，不產(chǎn)生工藝污染，能滿足食品、醫(yī)藥行業(yè)要求，同時與被測介質(zhì)連接元件采用316L不銹鋼制作，連接方式有快裝卡盤和法蘭盤等形式。陶瓷傳感器和316L不銹鋼無毒、耐腐蝕且便于清洗，可滿足制藥和食品衛(wèi)生行業(yè)要求。

工 作 原 理

壓式液位計測量原理圖。當(dāng)差壓計一端接液相，另一端接氣相時，根據(jù)流體靜力學(xué)原理，有：

PB=PA+Hρg（2-1）式中： H——液體高度；

ρ——被測介質(zhì)密度；

g——被測當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。由式?-1）可得：

ΔP= PB－PA= Hρg

在一般情況下，被測介質(zhì)的密度和重力加速度都是已知的，因此，差壓計測得的差壓與液體的高度H成正比，這樣就把測量液體的高度的問題變成了測量差壓的問題。

主 要 性 能 指 標(biāo)

二．幾種常見油罐液位計的性能特點(diǎn)及選用

油罐是油田煉油廠、油庫、油品碼頭及石化企業(yè)普遍需要使用的儲存設(shè)備，對罐內(nèi)液體介質(zhì)(石油化工產(chǎn)品)而言，主要是要測量其液位、溫度、密度和壓力(帶壓儲罐)等參數(shù)，據(jù)以計算出儲液的體積及質(zhì)量儲量。油罐一般分為中間罐和貿(mào)易罐兩大類，中間罐僅對液位、溫度和壓力(帶壓儲罐)等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，以防止油罐發(fā)生冒頂、抽真空等事故，并不需要交接監(jiān)控計量；對貿(mào)易罐內(nèi)介質(zhì)的液位、溫度、密度、體積、質(zhì)量則必須經(jīng)常監(jiān)測和計量，且精度要求很高。不同的大小和種類的油罐，所用液位計的性能特點(diǎn)也不一樣，因此，根據(jù)用戶的需要及投資要求，合

理選用液位計，以便達(dá)到最合理的性能價格比。1常見液位計的性能特點(diǎn) 1．1人工測量尺：

利用浸入式刻度鋼皮尺測量液位，取樣來測量油溫和比重，通過計算得到罐內(nèi)儲液體積和重量。這是一種古老的也是至今仍被全世界廣泛使用的儲罐計量方法，它可以用作現(xiàn)場檢驗(yàn)其它測量儀表的參考手段。人工液位測量的精確度一般認(rèn)為是使用的刻度鋼尺精度加上±2mm的人為讀數(shù)誤差。1．2浮子式鋼帶液位計

這種液位計國外從三十年代就開始使用，至今仍有比較高的市場占有率，其優(yōu)點(diǎn)是觀測比較直觀、價格便宜，其缺點(diǎn)是傳動部件比較多，易發(fā)生機(jī)械故障，13常維護(hù)量大，對安裝要求也比較高，需要生產(chǎn)廠家現(xiàn)場指導(dǎo)安裝。對于投資有限的項(xiàng)目，中、小型罐仍可考慮選用該液位計，但高度在16m以上的油罐不宜采用，因?yàn)橛凸拊礁?，對安裝平行度、垂直度以及盤簧的質(zhì)量要求也越高；外浮頂罐也不宜采用此種液位計，因?yàn)槿菀资艿斤L(fēng)的影響，使指針不停擺動，導(dǎo)致出現(xiàn)指示 不穩(wěn)定并且容易破環(huán)衡力盤簧。另一種光導(dǎo)液位計也屬于這一行列。這兩種液位計適用于中小煉廠、小油庫及中間原料油罐區(qū)。1．3伺服式液位計

伺服式液位計被廣泛用于儲罐液位的高精度測量，它是一種多功能儀表，既可以測量液位也可以測量界面、密度和罐底。該液位計基于浮力平衡的原理，用一臺伺服電機(jī)驅(qū)動體積較小的浮子，使浮子隨液位或介面變化，能夠精確測量出液位等參數(shù)。這種液位計的特點(diǎn)是：

(1)由于不存在滑輪、齒輪的摩擦力，測量精度比較有保證(±0．9mm)； ’(2)由于幾乎沒有傳動機(jī)械部件，可靠性高，同時故障率比較低；

(3)可以測量液位、界位、介質(zhì)比重等參數(shù)。其與計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，經(jīng)運(yùn)算處理可以給出油罐計量所需要的各種參數(shù)，如液位、界位、體積、密度、水尺、質(zhì)量等； 1．4磁致式液位計

磁致式液位計是一種新型的非接觸式的液位計，是目前精度最高的選擇，可以安裝在油罐的頂部

或側(cè)面，其工作原理是利用磁場脈沖波，測量時液位計的頭部發(fā)出電流“詢問脈沖”，此脈沖同時產(chǎn)生磁場，沿波導(dǎo)管內(nèi)的感應(yīng)線向下運(yùn)行，在液位計管外配有浮子，浮子可隨液位沿側(cè)桿上下移動，浮子內(nèi)設(shè)有一組永久磁鐵，其磁場與脈沖產(chǎn)生的磁場相遇則產(chǎn)生一個新的變化磁場，隨之產(chǎn)生新的電磁“返回脈沖”，測定“詢問脈沖”和“返回脈沖”的周期便可知道液位的變化。因此，磁致式液位計是以浮子為測量元件通過磁耦合的變化傳遞到指示器，使指示器能夠清晰地指示出液位的高度，液位計配備有液位報警器和液位變送器。報警器可實(shí)現(xiàn)液位的上下限控制及極限報警，液位變送器可以將液位的變化轉(zhuǎn)換成一定強(qiáng)度的電流信號。該液位計使用特點(diǎn)如下：

(1)可動部分只有浮子，故維護(hù)量小，安裝比較簡單，精度也比較高；(2)可測量介質(zhì)的液位和溫度，但不適合重質(zhì)(粘度大)油品的測量；(3)在工程實(shí)際安裝時，經(jīng)常出現(xiàn)安裝時的底部固定問題，而且越長的測量范圍，實(shí)際安裝越復(fù)雜；(4)價格非常高昂。1．5超聲波液位計

罐外用超聲波液位計由主機(jī)、探頭、金屬結(jié)構(gòu)件3部分組成，它主要是用于對鐵路罐車、汽車罐車及臥式罐等的液位測量。超聲波液位計原理是采用了超聲波在罐外穿透罐壁及液體的方法，通過接收液體表面回波信號，測出液面高度。這種液位計采用712mhz晶振和專制晶閘管，發(fā)射功率大，接收靈敏度較高，能接收到2次穿透金屬罐壁與液體后反射回的超聲波信息；具有液位超上限和低于下限的聲光報警，防震、防腐、防雷、防爆性能良好；主機(jī)電源設(shè)計先進(jìn)，保證主機(jī)工作電流為lmA，防止多出電壓共用地線出現(xiàn)對液晶屏幕干擾現(xiàn)象發(fā)生，超聲波液位計通過了高低溫、振動、運(yùn)輸進(jìn)程和防電磁干擾試驗(yàn)，保證在我國地理環(huán)境復(fù)雜的條件下正常使用。罐外用超聲波液位計尤其適用于鐵路罐車液體充裝過程中的充裝量多少的監(jiān)督控制，保證用戶向罐內(nèi) 充裝的液體容量控制在鐵路罐車安全運(yùn)輸容量，但是其高昂的價格目前很難實(shí)現(xiàn)普及應(yīng)用。

2.選用液位計的原則：

(1)油罐容積：對大型罐(10000～lO0000m)及比較大液化氣罐可選用性能較高液位計，中小罐可選用一般液位計；

(2)油罐用途：貿(mào)易罐應(yīng)選用高精度液位計，中間罐可用一般液位計；

(3)介質(zhì)特性：儲存粘度大的介質(zhì)(如重油)時，應(yīng)盡量采用與被測介質(zhì)不接觸或少接觸類型的液位計，如雷達(dá)式、超聲波式和磁致式液位計，輕油可采用一般液位計；

(4)用戶實(shí)際需要：如果用戶要求計量精度高而投資限制少，可以采用性能好的液位計，一般情況下，老罐區(qū)改造或更新可結(jié)合原有液位計使用維護(hù)情況考慮選型，盡量統(tǒng)一選型。