雷達(dá)(幻燈片)(01)課件

1、雷達(dá)與雷達(dá)與ARPAARPA雷達(dá)顯示圖雷達(dá)顯示圖 ARPAARPA顯示圖顯示圖 緒言緒言緒言緒言 雷達(dá)利用超高頻無線電波探測(cè)本船周圍水面上的物標(biāo)雷達(dá)利用超高頻無線電波探測(cè)本船周圍水面上的物標(biāo)相對(duì)于本船的方位、距離、圖象直觀、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、使相對(duì)于本船的方位、距離、圖象直觀、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、使用方便。用方便。 ARPA，還可提供物標(biāo)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)和避碰數(shù)據(jù)，速度，還可提供物標(biāo)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)和避碰數(shù)據(jù)，速度快、數(shù)據(jù)準(zhǔn)且數(shù)量多，方便直觀。快、數(shù)據(jù)準(zhǔn)且數(shù)量多，方便直觀。 由于駕駛員對(duì)雷達(dá)和由于駕駛員對(duì)雷達(dá)和ARPA 的原理、性能、操作、提的原理、性能、操作、提供的數(shù)據(jù)沒有充分理解掌握，導(dǎo)致海難事故頻頻發(fā)生供的數(shù)據(jù)沒有充

2、分理解掌握，導(dǎo)致海難事故頻頻發(fā)生. IMO及我國海事局對(duì)各種船舶應(yīng)裝備的雷達(dá)質(zhì)量和及我國海事局對(duì)各種船舶應(yīng)裝備的雷達(dá)質(zhì)量和數(shù)量都作了明確規(guī)定。數(shù)量都作了明確規(guī)定。 IMO和我國海事局作了明確規(guī)定：和我國海事局作了明確規(guī)定： 500總噸以上船長、總噸以上船長、駕駛員必須接受雷達(dá)和駕駛員必須接受雷達(dá)和ARPA的培訓(xùn)，并參加考試、的培訓(xùn)，并參加考試、取得合格證書取得合格證書. 本課程任務(wù)之一，就是要滿足本課程任務(wù)之一，就是要滿足IMO及我國港務(wù)監(jiān)督及我國港務(wù)監(jiān)督局的這一要求局的這一要求 雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展 1886-1888 Hertz(德國德國):電磁波的振蕩、發(fā)射與接收。電磁波的振蕩、

3、發(fā)射與接收。 1914 (美國美國): 回波測(cè)距雷達(dá)前身?；夭y(cè)距雷達(dá)前身。 1922Marconi(Italy): 實(shí)用雷達(dá)系統(tǒng)。實(shí)用雷達(dá)系統(tǒng)。 1930 Blair: 脈沖回波測(cè)距和測(cè)向。脈沖回波測(cè)距和測(cè)向。 1937無線電公司無線電公司(美國美國): 機(jī)載雷達(dá)系統(tǒng)。機(jī)載雷達(dá)系統(tǒng)。 1938:美國戰(zhàn)艦美國戰(zhàn)艦 “New York” 艦載雷達(dá)。艦載雷達(dá)。 二戰(zhàn)后：雷達(dá)在各國商船中迅速普及。二戰(zhàn)后：雷達(dá)在各國商船中迅速普及。 現(xiàn)代雷達(dá)現(xiàn)代雷達(dá)/ARPA: 具有計(jì)算機(jī)的組合導(dǎo)航系統(tǒng)具有計(jì)算機(jī)的組合導(dǎo)航系統(tǒng)(Loran, GPS, ECDIS), 具有彩色具有彩色TV 顯示的自動(dòng)船橋系統(tǒng)。顯示的自

4、動(dòng)船橋系統(tǒng)。第一篇第一篇 航海雷達(dá)航海雷達(dá) 第一章第一章 雷達(dá)基本原理雷達(dá)基本原理 第一節(jié)第一節(jié) 雷達(dá)測(cè)距、測(cè)方位原理雷達(dá)測(cè)距、測(cè)方位原理一、一、測(cè)距原理（測(cè)距原理（P.1P.1）1.1.利用了超高頻無線電波的傳播特點(diǎn)：利用了超高頻無線電波的傳播特點(diǎn)：1 1）等速）等速(C=3C=310108 8 m/s)m/s)傳播傳播2 2）直線傳播）直線傳播3 3）遇到物體有良好的反射特性）遇到物體有良好的反射特性2.2.測(cè)距原理公式測(cè)距原理公式 S=CS=C（t t2 2-t-t1 1） /2/2 =C=Ct /2t /2 式中：式中：C C：電波在空間傳播的速度：電波在空間傳播的速度tt：電波在天線

5、與物標(biāo)間往返傳播的時(shí)間：電波在天線與物標(biāo)間往返傳播的時(shí)間3.雷達(dá)中：雷達(dá)中： 觸發(fā)電路：同步工作觸發(fā)電路：同步工作用發(fā)射機(jī)：產(chǎn)生用發(fā)射機(jī)：產(chǎn)生 一定寬度的大功率超高頻脈沖一定寬度的大功率超高頻脈沖 定向天線：定向發(fā)射和接收超高頻脈沖定向天線：定向發(fā)射和接收超高頻脈沖 顯示器：物標(biāo)顯示與計(jì)算顯示器：物標(biāo)顯示與計(jì)算 二、測(cè)方位原理二、測(cè)方位原理（P.1）1.利用超高頻無線利用超高頻無線電波的傳播特點(diǎn)：電波的傳播特點(diǎn)：1）直線傳播）直線傳播2）遇到物體有良好）遇到物體有良好的反射特性的反射特性2.天線為定向天線：天線為定向天線：定向發(fā)射與接收定向發(fā)射與接收3.雷達(dá)中，用方位雷達(dá)中，用方位掃描系統(tǒng)：是

6、掃描掃描系統(tǒng)：是掃描線隨天線同步旋轉(zhuǎn)線隨天線同步旋轉(zhuǎn)第二節(jié)第二節(jié) 雷達(dá)基本組成及各部分作用雷達(dá)基本組成及各部分作用一、基本組成及各部分作用（一、基本組成及各部分作用（P.2 P.3）1.觸發(fā)電路觸發(fā)電路(Trigger;Timer)2.發(fā)射機(jī)發(fā)射機(jī)(Transmitter)3.天線天線(Scanner;Anten-na;Aerial)4.接收機(jī)接收機(jī)(Receiver) 5.收發(fā)開關(guān)收發(fā)開關(guān)(T-R switch;T_R cell)(Duplexer)6.顯示器顯示器(Display;Indicator)7.電源設(shè)備電源設(shè)備(Power Supply)8.8.各部分之間的波形時(shí)間關(guān)系各部分之間

7、的波形時(shí)間關(guān)系1.三單元雷達(dá)三單元雷達(dá)收 發(fā) 機(jī) 、 顯收 發(fā) 機(jī) 、 顯示器、天線示器、天線2.二單元雷達(dá)二單元雷達(dá)天 線 收 發(fā) 機(jī)天 線 收 發(fā) 機(jī)、顯示器、顯示器二、船用雷達(dá)設(shè)備的基本單元組（二、船用雷達(dá)設(shè)備的基本單元組（P.3）第二章第二章 船用雷達(dá)設(shè)備船用雷達(dá)設(shè)備第一節(jié)第一節(jié) 雷達(dá)中頻電源設(shè)備雷達(dá)中頻電源設(shè)備一、為什么要設(shè)專用電源設(shè)備（一、為什么要設(shè)專用電源設(shè)備（P4）1.防止低頻干擾及縮小體積防止低頻干擾及縮小體積2.防止高頻干擾防止高頻干擾3.穩(wěn)壓、可靠穩(wěn)壓、可靠二、主要技術(shù)要求（二、主要技術(shù)要求（P.4）1.輸入電壓或負(fù)載變輸入電壓或負(fù)載變20，輸出電壓變化不超過，輸出電壓變

8、化不超過52.穩(wěn)頻、穩(wěn)壓穩(wěn)頻、穩(wěn)壓3.要有保護(hù)電路要有保護(hù)電路4.24小時(shí)連續(xù)工作小時(shí)連續(xù)工作5.適應(yīng)海上環(huán)境適應(yīng)海上環(huán)境6.操作、維護(hù)簡便、使用可靠、壽命長操作、維護(hù)簡便、使用可靠、壽命長7.噪聲、振動(dòng)要小、效率要高噪聲、振動(dòng)要小、效率要高8.體積小、重量輕、價(jià)格便宜體積小、重量輕、價(jià)格便宜三、種類及特點(diǎn)（三、種類及特點(diǎn)（P4. P.5）1.逆變器逆變器(Invert) （普遍采用）（普遍采用）1）組成：完全由電子元器件組成）組成：完全由電子元器件組成2）注意：）注意： a.由專業(yè)人員調(diào)整、檢修由專業(yè)人員調(diào)整、檢修 b.了解保險(xiǎn)絲位置了解保險(xiǎn)絲位置3）狀態(tài)判斷：）狀態(tài)判斷： a .正常：清晰

9、、和諧振動(dòng)聲正常：清晰、和諧振動(dòng)聲 b.過荷：時(shí)斷時(shí)續(xù)振動(dòng)聲過荷：時(shí)斷時(shí)續(xù)振動(dòng)聲2.變流機(jī)變流機(jī)(Motor-Generator) （已淘汰）（已淘汰）1）組成：主體由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一個(gè)中頻感應(yīng)子發(fā)電機(jī)組成，再）組成：主體由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一個(gè)中頻感應(yīng)子發(fā)電機(jī)組成，再加控制保護(hù)電路。加控制保護(hù)電路。2）主要注意；）主要注意； a.要定期保養(yǎng)，保持清潔（要定期保養(yǎng)，保持清潔（P.6） b.注意轉(zhuǎn)子方向注意轉(zhuǎn)子方向 c.直流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中不準(zhǔn)取出碳刷直流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中不準(zhǔn)取出碳刷圖1-2-01-013.比較（表比較（表1-2-1）（）（P.6） 兩種雷達(dá)電源特點(diǎn)比較兩種雷達(dá)電源特點(diǎn)比較 表表1-2-1 比較項(xiàng)目比較

10、項(xiàng)目 中頻逆變器中頻逆變器 中頻變流機(jī)中頻變流機(jī)電能轉(zhuǎn)換效率電能轉(zhuǎn)換效率 高高 低低抗過載能力抗過載能力 低低 高高可靠性可靠性 較高較高 高高噪聲與振動(dòng)噪聲與振動(dòng) 甚微甚微 嚴(yán)重嚴(yán)重體積，重量體積，重量 小，輕小，輕 大，重大，重維護(hù)維護(hù) 方便方便 不便不便檢修檢修 困難困難 方便方便造價(jià)造價(jià) 低低 高高新型雷達(dá)均已采用逆變器新型雷達(dá)均已采用逆變器第二節(jié)第二節(jié) 觸發(fā)脈沖產(chǎn)生器觸發(fā)脈沖產(chǎn)生器n作用作用n組成：用中頻電源同步的他激組成：用中頻電源同步的他激式間歇振蕩器、晶體振蕩器式間歇振蕩器、晶體振蕩器n脈沖重復(fù)頻率脈沖重復(fù)頻率F F（PRFPRF：Pulse Pulse Repetition

11、frequency)Repetition frequency)定義：定義：n脈沖重復(fù)周期脈沖重復(fù)周期T（PRP：Pulse Repetition Period)定義：定義：nT與與F的關(guān)系：的關(guān)系：T=1/Fn F、T受量程的限制受量程的限制n 物標(biāo)：物標(biāo)：1.2海里，需海里，需14.82Sn 12海里，需海里，需48.2S n 120海里，需海里，需1482ST量程量程海里海里0.251.53122496F（HZ）32001600640T（S）312.56251562.5表表1-2-2第三節(jié)第三節(jié) 發(fā)射機(jī)發(fā)射機(jī)一、組成及各部分作用（一、組成及各部分作用（P.7）1.預(yù)調(diào)制器預(yù)調(diào)制器(Pre-

12、Modulator)2.調(diào)制器調(diào)制器(Modulator)3.磁控管磁控管(Magnetron Oscillator)4.電源電源(Power supply)1）保險(xiǎn)絲收發(fā)機(jī)總保險(xiǎn)絲；高壓保）保險(xiǎn)絲收發(fā)機(jī)總保險(xiǎn)絲；高壓保險(xiǎn)絲險(xiǎn)絲2）低壓電源）低壓電源3）特高壓電源）特高壓電源 門開關(guān)：保護(hù)人身安全門開關(guān)：保護(hù)人身安全 3分鐘自動(dòng)延時(shí)電路：作用：保分鐘自動(dòng)延時(shí)電路：作用：保護(hù)磁控管護(hù)磁控管 發(fā)射開關(guān)：作用發(fā)射開關(guān)：作用保證磁控管保證磁控管有有3分鐘預(yù)熱，分鐘預(yù)熱，提高工作的靈提高工作的靈活性活性觸發(fā)電路觸發(fā)電路二、主要技術(shù)指標(biāo)（二、主要技術(shù)指標(biāo)（P.8 P.9）1.工作波長工作波長(Wave L

13、ength) 1）定義：）定義：2）規(guī)定的波長（頻率）范圍：）規(guī)定的波長（頻率）范圍： 雷達(dá)規(guī)定范圍雷達(dá)規(guī)定范圍 常用船用雷達(dá)常用船用雷達(dá) S 1.5cm7.5cm 20004000MHZ 29003100MHZ X 3.75cm2.4cm 800012500MHZ 93009500MHZ2.脈沖寬度脈沖寬度(Pulse Length;Pulse Width) 1）定義：）定義：2）常用值：）常用值：0.052S3.發(fā)射功率發(fā)射功率(Transmitted Power) P1）峰值功率）峰值功率(Peak Power) PK：2）平均功率）平均功率(Peak Power) Pm： 3）兩者關(guān)系

14、：）兩者關(guān)系：PK / P m=T/4.脈沖波形脈沖波形(Pulse Wave Shape) 1）越接近矩形，能量越大。）越接近矩形，能量越大。2）前后沿越陡，測(cè)距精度越高，）前后沿越陡，測(cè)距精度越高，3）頂部越平坦，發(fā)射功率頻率越穩(wěn)定。）頂部越平坦，發(fā)射功率頻率越穩(wěn)定。5.發(fā)射脈沖頻譜發(fā)射脈沖頻譜(Radio Frequency Pulse Spectrum) 前沿后沿頂部三、磁控管振蕩器三、磁控管振蕩器(Magnetron Oscillator) （P9）1結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：燈絲、陰極、陽極（帶散熱片并接地）、燈絲、陰極、陽極（帶散熱片并接地）、輸出系統(tǒng)、永久磁鐵輸出系統(tǒng)、永久磁鐵2磁控管工作條

15、件（磁控管工作條件（P10） 1）燈絲電源）燈絲電源2）調(diào)制脈沖）調(diào)制脈沖3）匹配負(fù)載）匹配負(fù)載3磁控管檢測(cè)磁控管檢測(cè)1）冷態(tài)）冷態(tài)A 燈絲電阻：幾個(gè)燈絲電阻：幾個(gè)B 陰陽極絕緣電阻：陰陽極絕緣電阻：200M2）通電工作）通電工作A 磁控管電流：磁控管電流： 在對(duì)應(yīng)在對(duì)應(yīng)的規(guī)定范圍內(nèi)：正常的規(guī)定范圍內(nèi)：正常 偏大或偏?。禾馗邏海ㄕ{(diào)制脈沖偏大或偏小：特高壓（調(diào)制脈沖的幅度）偏高或偏低的幅度）偏高或偏低 很大且抖動(dòng)：管內(nèi)漏氣，有跳火很大且抖動(dòng)：管內(nèi)漏氣，有跳火 為為0：不工作：不工作B 氖燈：（注意輻射傷害）氖燈：（注意輻射傷害）4使用注意（使用注意（P12）1）防高壓電擊）防高壓電擊2）防輻射傷

16、害）防輻射傷害3）防手表磁化）防手表磁化4）保護(hù)陰極：）保護(hù)陰極：3MIN及及1MIN5）保護(hù)燈絲：（頻）保護(hù)燈絲：（頻繁使用的時(shí)候）繁使用的時(shí)候）6）保護(hù)磁性：（拆）保護(hù)磁性：（拆裝工具、存放位置）裝工具、存放位置）7）新管或者長期）新管或者長期（6個(gè)月）未用時(shí)：個(gè)月）未用時(shí)：老練老練5老練的方法老練的方法四、調(diào)制器四、調(diào)制器(Modulator) （P13）1作用作用2組成及各部分作用組成及各部分作用3工作過程工作過程4分類及其特點(diǎn)：分類及其特點(diǎn)： 比較項(xiàng)目比較項(xiàng)目剛性調(diào)制器剛性調(diào)制器軟調(diào)制器軟調(diào)制器可控硅調(diào)制器可控硅調(diào)制器磁調(diào)制器磁調(diào)制器開關(guān)元件開關(guān)元件剛性管剛性管閘流管閘流管可控硅可控硅磁開關(guān)磁開關(guān)儲(chǔ)能元件儲(chǔ)能元件電容器電容器仿真線仿真線仿真線仿真線電容或仿真線電容或仿真線對(duì)電源要求對(duì)電源要求直流特高壓直流特高壓直流中高壓直流中高壓直流低壓直流低壓交或直流低壓交或直流低壓放電方式放電方式部分放電部分放電完全放電完全放電完全放電完全放電完全放電完全放電對(duì)預(yù)調(diào)制要求對(duì)預(yù)調(diào)