淺談珠海某相控陣天氣雷達的防雷設計

王萌萌 江文杰 劉杰鋒 史效瑜

摘要：天氣雷達是用來測量云雨狀態、探測惡劣天氣發生，以及分析天氣發展演變過程的，是一種預測天氣現象的技術。而相控陣天氣雷達，則是一種隨著雷達技術發展而相應出現的新型天氣雷達，它的出現標志了其是今后天氣雷達發展的方向之一。珠海市位于珠江口的西南部，它所屬的氣候條件是亞熱帶季風氣候，所以珠海市的雷雨天氣是較多的，再加上珠海市的地理地質條件較為平坦，所以珠海市常常受到雷雨天氣的影響。而相控陣天氣雷達的防雷設計可以很好的降低雷擊所造成的傷害，起到一種預防的作用。

關鍵詞：珠海市；相控陣；天氣雷達；防雷設計

眾所周知，雷擊事件始終都影響著人們的生活，嚴重的情況下，很有可能會造成人的生命安全受到威脅。珠海市所處的地理位置以及氣象因素，都導致了它所受到的雷擊影響是較大的，并且雷擊常常出現的類型有直擊雷、感應雷以及電涌等問題，因此切實利用相控陣天氣雷達來做好相應的防雷設計，將會顯得非常重要。本篇文章接下來將會對相控陣天氣雷達的防雷設計展開更加科學的研究。

一、關于相控陣天氣雷達的系統研究

雷達的種類是較多的，天氣雷達與其他的雷達有著非常明顯的區別，主要表現為，天氣雷達探測的主要對象是云、雨粒子的運動和分布，簡單來講，就是一種專門研究天氣的雷達系統。相控陣天氣雷達是當前世界上應用最為廣泛的雷達系統，因為它能夠很好的進行掃描取樣，縮短整個掃描的周期，天氣雷達能夠極好的觀測惡劣天氣的演變過程，并且在這樣的過程當中積極的發揮出應有的用處，從這一個層面上來分析可知，這也是相控陣天氣雷達防雷設計系統應用較為廣泛的原因之一。相控陣天氣雷達可以在垂直波束上采用電掃描相控技術，從而形成多段波束，這樣一來，雷達能夠在極短的時間里較好的展開準確性的監測，同時也能夠預警災害性天氣的發生。從相控陣天氣雷達對氣象目標的探測來講，其能夠很好的測定散射體相對雷達的速度，但是不同之處在于它的天線主要采用的是平面陣列的形式，波束的指向總體上是依靠改變陣列單位之間的相位差來改變的。正是因為上文所描述信息，也就決定了相控陣天氣雷達系統在發射、接受以及防雷等方面都與一般的雷達有所不同，所以其對于珠海市的防雷設計也是具有較好的現實意義的。

二、珠海市相控陣天氣雷達的防雷設計探測原理

根據珠海市的地理以及氣象因素分析可知，珠海市所面臨的雷擊事件概率是較大的。相控陣天氣雷達的探測原理是，通過天氣雷達的天線向空間發射電磁波能量，一旦發現雷電氣象目標時，將會使得一部分能量向后散射到雷達天線當中，這樣雷達接收機將會接受到信號，之后根據接受信號的強度將會探測出雷電天氣的強度、類型，以及總結出科學解決措施，從而有關的技術部門人員將會根據數據的特點，采取相適應的措施進行解決。另一方面，相控陣天氣雷達防雷技術將會依靠相位差來實現空間的轉動以及掃描，它的波束形狀能夠在波束控制計算機之下，通過改變天線單位之間的幅度來獲取與天氣相適應的圖象，所以相控陣雷達能夠極好的對雷雨天氣展開預防應對，所以，相控陣天氣雷達的多波束特點，決定了其在防雷問題上具有科學高效的應對手段。

三、關于珠海市相控陣天氣雷達防雷設計的措施分析

珠海市的地理和氣象因素所帶來的雷雨天氣是較多的，同時珠海市又是我國經濟發展水平較高的地區，因此做好該地區的防雷設計工作，將會顯得非常重要。一般來講，珠海市發生的雷擊問題，主要有直擊雷侵害以及雷電波侵入等問題。因此珠海市相控陣天氣雷達的防雷設計可以采取以下措施科學展開。

（一）針對于直擊雷的問題可以安裝頂端玻璃鋼接閃器

相控陣天氣雷達站天線接受裝置一般情況下，都是安置在鋼結構支架的頂端之上的，又或者是建筑物頂，雷達天線的外套上，通常有一球狀的非金屬天線罩，并且都是采用四支高度相同的接閃桿保護的。在處理接閃桿的問題上，要時刻注重使得接閃桿減少出現雷擊事件的概率，將雷擊電磁脈沖的危害降低，這樣也就決定要適當的控制接閃桿的高度，所以在安裝頂端玻璃鋼接閃器的時候，需要切實注重四個方面的原則問題：

首先接閃桿的金屬支撐桿應在雷達天線仰角零度之下，順著上沿使用相當長一段高強度的玻璃鋼管來替代原來的金屬桿，這樣做的目的是可以有效的避免金屬桿對于雷達的工作造成影響。

其次頂端玻璃鋼接閃器的接閃桿長度應當控制在1m范圍之內。

再次整個防雷金屬桿所使用的圓鋼直徑不能小于16mm，同時鋼管的直徑應當不小于25mm。

最后，接閃桿與天線罩的水平距離需要小于3m。

（二）相控陣天氣雷達的防雷設計需要引下線

相控陣天氣雷達防雷設計引下線，是為了確保雷擊的電力能夠及時的被釋放

到土壤之中，因此應將接閃桿與建筑物的引下線進行連通。一般來講，雷電站所設置的位置都在山頂，又因為土壤本身具有較強的電阻率，所以通過引下線將雷電引入土壤之中，將會在很大程度上確保其他設備不會受到雷電的威脅。具體來講，要利用雷達站建筑物的外墻，使得主鋼筋通長焊通，進而展開引下線。有關工作人員在布置引下線的時候，要切實的避免中間柱內主筋作為引下線，這樣主要是因為電子信息系統的接地方式，通常情況下都是采用單點接地的方式，并且將建筑物的中心部位引導建筑物底部的接地基礎上，可以切實的減小引下線產生的強磁場干擾。

（三）相控陣天氣雷達防雷措施當中的感應雷處理

感應雷對于珠海市的影響也是較為嚴重的，樹立科學的防感應雷措施，將會在一定程度上保證珠海市的經濟以及人們的生命安全。具體來講要做好基礎接地裝置，基礎接地裝置從本質上來講與普通的民用建筑是一樣的。相控陣天氣雷達的保護接地、電子信息設備接地與建筑物的防雷節點通常需要共同使用一組接地裝置，需要特別注意的是，接地裝置的電阻，必須要根據各個接入設備的最小值進行確定，如此一來也就能夠有效的降低感應雷造成的損害問題。

結束語：

通過上文的描述可知，珠海市的相控陣天氣雷達防雷設計必須要得到重視，因為它在一定程度上影響著珠海市經濟的發展以及人們的安全。相控陣天氣雷達需要注重這些方面的雷電天氣影響，其分別是直接雷、感應雷等。相信只要有關氣象公共服務部門，能夠具體問題具體分析，那么一定可以做好珠海市相控陣天氣雷達的防雷設計。

參考文獻：

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[2]劉黎平，胡志群，吳翀.雙線偏振雷達和相控陣天氣雷達技術的發展和應用[J].氣象科技進展，2016，6（03）：28-33.

第一作者簡介：

王萌萌（1987年5月-），男，漢族，山東棲霞人，本科，助理工程師，從事氣象防雷工作。