浅谈珠海某相控阵天气雷达的防雷设计

王萌萌 江文杰 刘杰锋 史效瑜

摘要：天气雷达是用来测量云雨状态、探测恶劣天气发生，以及分析天气发展演变过程的，是一种预测天气现象的技术。而相控阵天气雷达，则是一种随着雷达技术发展而相应出现的新型天气雷达，它的出现标志了其是今后天气雷达发展的方向之一。珠海市位于珠江口的西南部，它所属的气候条件是亚热带季风气候，所以珠海市的雷雨天气是较多的，再加上珠海市的地理地质条件较为平坦，所以珠海市常常受到雷雨天气的影响。而相控阵天气雷达的防雷设计可以很好的降低雷击所造成的伤害，起到一种预防的作用。

关键词：珠海市；相控阵；天气雷达；防雷设计

众所周知，雷击事件始终都影响着人们的生活，严重的情况下，很有可能会造成人的生命安全受到威胁。珠海市所处的地理位置以及气象因素，都导致了它所受到的雷击影响是较大的，并且雷击常常出现的类型有直击雷、感应雷以及电涌等问题，因此切实利用相控阵天气雷达来做好相应的防雷设计，将会显得非常重要。本篇文章接下来将会对相控阵天气雷达的防雷设计展开更加科学的研究。

一、关于相控阵天气雷达的系统研究

雷达的种类是较多的，天气雷达与其他的雷达有著非常明显的区别，主要表现为，天气雷达探测的主要对象是云、雨粒子的运动和分布，简单来讲，就是一种专门研究天气的雷达系统。相控阵天气雷达是当前世界上应用最为广泛的雷达系统，因为它能够很好的进行扫描取样，缩短整个扫描的周期，天气雷达能够极好的观测恶劣天气的演变过程，并且在这样的过程当中积极的发挥出应有的用处，从这一个层面上来分析可知，这也是相控阵天气雷达防雷设计系统应用较为广泛的原因之一。相控阵天气雷达可以在垂直波束上采用电扫描相控技术，从而形成多段波束，这样一来，雷达能够在极短的时间里较好的展开准确性的监测，同时也能够预警灾害性天气的发生。从相控阵天气雷达对气象目标的探测来讲，其能够很好的测定散射体相对雷达的速度，但是不同之处在于它的天线主要采用的是平面阵列的形式，波束的指向总体上是依靠改变阵列单位之间的相位差来改变的。正是因为上文所描述信息，也就决定了相控阵天气雷达系统在发射、接受以及防雷等方面都与一般的雷达有所不同，所以其对于珠海市的防雷设计也是具有较好的现实意义的。

二、珠海市相控阵天气雷达的防雷设计探测原理

根据珠海市的地理以及气象因素分析可知，珠海市所面临的雷击事件概率是较大的。相控阵天气雷达的探测原理是，通过天气雷达的天线向空间发射电磁波能量，一旦发现雷电气象目标时，将会使得一部分能量向后散射到雷达天线当中，这样雷达接收机将会接受到信号，之后根据接受信号的强度将会探测出雷电天气的强度、类型，以及总结出科学解决措施，从而有关的技术部门人员将会根据数据的特点，采取相适应的措施进行解决。另一方面，相控阵天气雷达防雷技术将会依靠相位差来实现空间的转动以及扫描，它的波束形状能够在波束控制计算机之下，通过改变天线单位之间的幅度来获取与天气相适应的图象，所以相控阵雷达能够极好的对雷雨天气展开预防应对，所以，相控阵天气雷达的多波束特点，决定了其在防雷问题上具有科学高效的应对手段。

三、关于珠海市相控阵天气雷达防雷设计的措施分析

珠海市的地理和气象因素所带来的雷雨天气是较多的，同时珠海市又是我国经济发展水平较高的地区，因此做好该地区的防雷设计工作，将会显得非常重要。一般来讲，珠海市发生的雷击问题，主要有直击雷侵害以及雷电波侵入等问题。因此珠海市相控阵天气雷达的防雷设计可以采取以下措施科学展开。

（一）针对于直击雷的问题可以安装顶端玻璃钢接闪器

相控阵天气雷达站天线接受装置一般情况下，都是安置在钢结构支架的顶端之上的，又或者是建筑物顶，雷达天线的外套上，通常有一球状的非金属天线罩，并且都是采用四支高度相同的接闪杆保护的。在处理接闪杆的问题上，要时刻注重使得接闪杆减少出现雷击事件的概率，将雷击电磁脉冲的危害降低，这样也就决定要适当的控制接闪杆的高度，所以在安装顶端玻璃钢接闪器的时候，需要切实注重四个方面的原则问题：

首先接闪杆的金属支撑杆应在雷达天线仰角零度之下，顺着上沿使用相当长一段高强度的玻璃钢管来替代原来的金属杆，这样做的目的是可以有效的避免金属杆对于雷达的工作造成影响。

其次顶端玻璃钢接闪器的接闪杆长度应当控制在1m范围之内。

再次整个防雷金属杆所使用的圆钢直径不能小于16mm，同时钢管的直径应当不小于25mm。

最后，接闪杆与天线罩的水平距离需要小于3m。

（二）相控阵天气雷达的防雷设计需要引下线

相控阵天气雷达防雷设计引下线，是为了确保雷击的电力能够及时的被释放

到土壤之中，因此应将接闪杆与建筑物的引下线进行连通。一般来讲，雷电站所设置的位置都在山顶，又因为土壤本身具有较强的电阻率，所以通过引下线将雷电引入土壤之中，将会在很大程度上确保其他设备不会受到雷电的威胁。具体来讲，要利用雷达站建筑物的外墙，使得主钢筋通长焊通，进而展开引下线。有关工作人员在布置引下线的时候，要切实的避免中间柱内主筋作为引下线，这样主要是因为电子信息系统的接地方式，通常情况下都是采用单点接地的方式，并且将建筑物的中心部位引导建筑物底部的接地基础上，可以切实的减小引下线产生的强磁场干扰。

（三）相控阵天气雷达防雷措施当中的感应雷处理

感应雷对于珠海市的影响也是较为严重的，树立科学的防感应雷措施，将会在一定程度上保证珠海市的经济以及人们的生命安全。具体来讲要做好基础接地装置，基础接地装置从本质上来讲与普通的民用建筑是一样的。相控阵天气雷达的保护接地、电子信息设备接地与建筑物的防雷节点通常需要共同使用一组接地装置，需要特别注意的是，接地装置的电阻，必须要根据各个接入设备的最小值进行确定，如此一来也就能够有效的降低感应雷造成的损害问题。

结束语：

通过上文的描述可知，珠海市的相控阵天气雷达防雷设计必须要得到重视，因为它在一定程度上影响着珠海市经济的发展以及人们的安全。相控阵天气雷达需要注重这些方面的雷电天气影响，其分别是直接雷、感应雷等。相信只要有关气象公共服务部门，能够具体问题具体分析，那么一定可以做好珠海市相控阵天气雷达的防雷设计。

参考文献：

[1]吴翀，刘黎平，张志强.S波段相控阵天气雷达与新一代多普勒天气雷达定量对比方法及其初步应用[J].气象学报，2014，72（02）：390-401.

[2]刘黎平，胡志群，吴翀.双线偏振雷达和相控阵天气雷达技术的发展和应用[J].气象科技进展，2016，6（03）：28-33.

第一作者简介：

王萌萌（1987年5月-），男，汉族，山东栖霞人，本科，助理工程师，从事气象防雷工作。