新型抛物面天线与探测水汽输送通道的声雷达系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种新型抛物面天线与探测水汽输送通道的声雷达系统，抛物面天线包括抛物面反射器、支架、接收换能器、声学喇叭和声筒，抛物面反射器的正面轴线方向上依次装有接收换能器、声学喇叭、声筒，支架的端部连接在抛物面反射器上，接收换能器朝向抛物面反射器设置且声学喇叭背对抛物面反射器设置；本实用新型专利技术能够实现不由天线发射声波，而通过使用声筒进行放大和导向后直接发射声波，能够有效提升声波的利用效率及声雷达的探测能力，可以探测大气中水汽输送通道的微弱回声信号，能够为24小时降雨量的预测提供精确的采样数据。

A new parabolic antenna and acoustic radar system for detecting water vapor transport channel

The utility model provides a novel acoustic radar system of parabolic antenna and detection of water vapor transport channels, including parabolic reflector, parabolic antenna bracket, receiving transducer, acoustic horn and cylinder, front axis parabolic reflector are orderly installed on the receiving transducer, acoustic horn, sound tube, the end part of the bracket is connected to the parabolic reflector toward paraboloid receiving transducer, acoustic horn and set back setting of the parabolic reflector; the utility model can realize the antenna of acoustic emission, and by using the sound tube placed and oriented directly after the acoustic emission, which can effectively improve the detection ability of radar using acoustic and acoustic efficiency, weak echo signal can detect the moisture channel in the atmosphere, can provide accurate data for the prediction of rainfall sampling 24 hours.

【技术实现步骤摘要】
新型抛物面天线与探测水汽输送通道的声雷达系统
本技术涉及一种新型抛物面天线与探测水汽输送通道的声雷达系统。
技术介绍
声雷达是利用雷达原理，发射声波并接收此声波后向散射的回声，以测量回声强度和目标物距离的设备。声雷达收发声波的频率范围可以涵盖次声波、声波、超声波。应用在气象领域的声雷达主要用于大气风场监测及风电资源评估。天线作为声雷达的重要组成部分，直接影响声雷达的探测精度与距离。传统的声雷达采用收发共用的天线，声学喇叭与接收换能器同向设置，优点是可以降低成本，多用于探测大气风场，但存在着探测距离相对不足，无法实现探测大气中水汽输送通道的微弱回声信号的问题。此外，目前全球的24小时强降雨量预测的准确率相对较低，只有23%左右，预测与实际情况存在差异较大的情况，不能满足对强降雨量要求严格的场合的需求。上述问题是在降雨量预测过程中应当予以考虑并解决的问题。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种新型抛物面天线与探测水汽输送通道的声雷达系统，解决现有技术中存在的存在着探测能力相对不足，无法实现对大气中水汽输送通道的微弱回声信号的探测。本技术的技术解决方案是：一种抛物面天线，包括抛物面反射器、支架、接收换能器、声学喇叭和声筒，抛物面反射器的正面轴线方向上依次装有接收换能器、声学喇叭、声筒，支架的端部连接在抛物面反射器上，接收换能器、声学喇叭分别设于支架的中部，且接收换能器、声学喇叭朝向相反设置，即接收换能器朝向抛物面反射器设置且声学喇叭背对抛物面反射器设置，声筒通过连杆连接在支架上，且声筒的端部连接声学喇叭。进一步地，支架采用空心结构，支架设有中空通道，中空通道内穿过发射线缆和接收线缆。进一步地，声筒采用圆柱形、球形、椭球形、扁球形、多棱柱形或喇叭形。进一步地，声筒包括筒体，筒体设有进声口、出声口和中空声道，中空声道的两端分别连通进声口、出声口。进一步地，抛物面反射器的口径为0.001米至100米，接收换能器的工作频率为0.0001Hz至1GHz。一种探测声雷达系统，包括抛物面天线、转台和控制终端，抛物面天线采用上述的抛物面天线，抛物面天线转动连接在转台上，抛物面天线和控制终端分别通过发射线缆和接收线缆连接，控制终端还通过角度调节线缆连接转台。进一步地，控制终端包含功率放大模块、回波预处理模块、数据发射/采集模块、参数设置模块、信号处理模块和数据处理模块。进一步地，数据发射/采集模块的声波发射范围为0.0001Hz至1GHz。本技术的有益效果是：该种抛物面天线与探测声雷达系统，能够实现不由天线直接发射声波，而通过使用声筒进行放大和导向后发射声波，能够有效提升声波的利用效率及声雷达的探测能力，可以探测大气中水汽输送通道的微弱回声信号。本技术的声雷达既可以应用在大气环境中，也可以应用在水中。本技术探测距离长，能够实现大气中水汽输送通道的微弱回声信号的准确探测，能够为24小时降雨量的预测提供精确的采样数据。附图说明图1是本技术实施例抛物面天线的结构示意图。图2是本技术实施例探测声雷达系统的说明框图。图3是实施例中圆柱形声筒的示意图。图4是实施例中球形声筒的示意图。图5是实施例中椭球形声筒的示意图。图6是实施例中扁球形声筒的示意图。图7是实施例中多棱形声筒的示意图。图8是实施例中喇叭形声筒的示意图。图9是实施例预测降雨量的方法的流程示意图。其中：1-抛物面天线，2-转台，3-控制终端。11-抛物面反射器，12-支架，13-接收换能器，14-声学喇叭，15-声筒，16-连杆一。具体实施方式下面结合附图详细说明本技术的优选实施例。实施例一种抛物面天线，包括抛物面反射器11、支架12、接收换能器13、声学喇叭14和声筒15，抛物面反射器11的正面轴线方向上依次装有接收换能器13、声学喇叭14、声筒15，支架12的端部连接在抛物面反射器11上，接收换能器13、声学喇叭14分别设于支架12的中部，且接收换能器13、声学喇叭14朝向相反设置，即接收换能器13朝向抛物面反射器11设置且声学喇叭14背对抛物面反射器11设置，声学喇叭14、声筒15间设有间隙，声筒15通过连杆连接在支架12上，且声筒15的端部连接声学喇叭14。该种抛物面天线，能够使用在探测声雷达中，能够实现不由天线直接发射声波，而通过使用声筒15进行放大和导向后发射声波，能够有效提升声波的利用效率及声雷达的探测能力，可以探测大气中水汽输送通道的微弱回声信号。本技术的声雷达既可以应用在大气环境中，也可以应用在水中。声学喇叭14和接收换能器13安装在抛物面天线1上，声学喇叭14朝外，通过声筒15发射声波。接收换能器13放置在天线的焦点上，朝向天线面。该种抛物面天线，与现有结构相比，声学喇叭14与接收换能器13背向设置，从而能够实现声学喇叭14与声筒15的连续设置，使声学喇叭14与声筒15形成共鸣腔，从而实现放大信号的目的。声筒15包括筒体，筒体设有进声口、出声口和中空声道，中空声道的两端分别连通进声口、出声口。通过设置的声筒15实现对发射信号的进一步放大。声筒15采用金属材料制成，并根据使用的环境条件的不同，采用多种类型的声筒15与之相匹配，如图3、图4、图5、图6、图7和图8，声筒15采用圆柱形、球形、椭球形、扁球形、多棱柱形或喇叭形。声筒15的中部通过连杆17连接在支架12的端部。支架12采用空心结构，支架12设有中空通道，中空通道内穿过发射线缆和接收线缆。能够实现简洁的布线。一种探测声雷达系统，包括抛物面天线1、转台2和控制终端3，抛物面天线1采用上述的抛物面天线1，抛物面天线1转动连接在转台2上，抛物面天线1和控制终端3分别通过发射线缆和接收线缆连接，控制终端3还通过角度调节线缆连接转台2。控制终端3包含功率放大模块、回波预处理模块、数据发射/采集模块、参数设置模块、信号处理模块和数据处理模块。转台2依据控制终端3的指令进行水平或垂直方向的运动，引导抛物面天线1天线到达指定方位进行发射和接收。功率放大模块实现低功率声信号的放大，以推动接收换能器13及声学喇叭14。回波预处理模块实现回声信号的放大和滤波。数据发射/采集模块完成系统的信号低功率发射和数据采样。参数设置模块用于设置发射、接收、转台2的相关参数。信号处理模块对采样后的数字信号进行处理，提取出水汽输送通道的状态信息。数据处理模块对于获取的水汽输送通道状态信息进行降雨量预估。该种探测声雷达系统，采用全新工作方式的声雷达，利用抛物面天线1向大气发射声波，利用接收换能器13将抛物面天线1汇聚的声波回声转换成电信号进行采样，获得数字信号，进行信号处理，获取大气目标区域内的水汽输送通道状态信息。通过回归分析算法的数据处理后，得到未来一定时间的降雨量预测数据。该种探测声雷达系统中，控制终端输出的角度控制信号实现转台水平/垂直方位的调整。其调整的范围为：水平0-360°，垂直-10-92°。该种探测声雷达系统，可以应用在大气环境中，也可以应用在水中，以及其他能够传递声波的气体、液体、固体中，能够实现探测范围1米至10000米。该种探测声雷达系统，适用于“单台”和“多台”声雷达系统。单台是指发射器和接收器布设在一起，构成一个独立的水汽输送通道声雷达探测系统。多台采用多个单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抛物面天线，其特征在于：包括抛物面反射器、支架、接收换能器、声学喇叭和声筒，抛物面反射器的正面轴线方向上依次装有接收换能器、声学喇叭、声筒，支架的端部连接在抛物面反射器上，接收换能器、声学喇叭分别设于支架的中部，且接收换能器、声学喇叭朝向相反设置，即接收换能器朝向抛物面反射器设置且声学喇叭背对抛物面反射器设置，声筒通过连杆连接在支架上，且声筒的端部连接声学喇叭。

【技术特征摘要】
1.一种抛物面天线，其特征在于：包括抛物面反射器、支架、接收换能器、声学喇叭和声筒，抛物面反射器的正面轴线方向上依次装有接收换能器、声学喇叭、声筒，支架的端部连接在抛物面反射器上，接收换能器、声学喇叭分别设于支架的中部，且接收换能器、声学喇叭朝向相反设置，即接收换能器朝向抛物面反射器设置且声学喇叭背对抛物面反射器设置，声筒通过连杆连接在支架上，且声筒的端部连接声学喇叭。2.如权利要求1所述的抛物面天线，其特征在于：支架采用空心结构，支架设有中空通道，中空通道内穿过发射线缆和接收线缆。3.如权利要求1或2所述的抛物面天线，其特征在于：声筒采用圆柱形、球形、椭球形、扁球形、多棱柱形或喇叭形。4.如权利要求1或2所述的抛物面天线，其特征在于：声筒包括筒体，筒体由金属制成，设有进声口、出声口和...

【专利技术属性】
技术研发人员：张子良，
申请(专利权)人：张子良，
类型：新型
国别省市：江苏,32