DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
system: [SYSTEM]

user: 3. 有限元方法教学改革措施 教育部卓越工程师计划要求强化工程应用和创新能力为重点改革人才培养模式，强化和培养学生的工程能力和创新能力，为提高《有限元分析》这门课程的教学效果，提高学生学习积极性，增强学生利用有限元技术解决复杂工程技术问题的能力，达到卓越工程师教育培养目标，满足工程教育认证的要求，进行以下改革。 3.1. 课程教学目标与毕业要求指标点 根据教育部高等教育评估中心提出的卓越工程师教育培养目标，设定《有限元分析》课程教学目标，并建立课程教学目标与毕业设计指标点之间的支撑关系表，见表1，表1中体现了不同的课程教学目标对应不同的毕业要求指标点。 目标1：掌握有限元分析的基本原理和方法，能用于机械结构问题的数学建模和数值求解。 目标2：能够应用力学、材料科学等工程基础知识和科学基本原理，用于机械结构问题的数学建模。 目标3：掌握有限元法求解问题的基本步骤，能够应用有限元分析工程软件，对机械结构进行预测与模拟，并能够理解其局限性。 目标4：能够运用力学等基本原理和方法，对有限元数值结果进行分析，研究机械结构的强度设计。 Table 1 Relationship between teaching objectives and graduation requirements index point 指标点 教学目标 1.1 2.2 4.3 5.1 9.2 10.1 10.2 目标1 ☆☆ ☆ 目标2 ☆☆ ☆ 目标3 ☆☆☆ ☆ ☆☆ ☆☆ 目标4 ☆☆ 表1. 教学目标与毕业要求指标点关系表 注：用☆☆☆、☆☆、☆分别表示教学目标对毕业要求的贡献度为强、中、弱。 3.2. 优化教学内容 现有的教学内容主要是一维问题、二维问题和三维问题的相关理论为主，实践为辅，学生普遍感觉枯燥，重点不突出。因此，根据《有限元分析》课程教学目标，重新设定合理的教学内容，由于上海电机学院机械学院主讲的《有限元分析》课程主要针对机械设计制造及其自动化的本科生设立的，因此，选择静力学结构分析模块为主进行讲解，并以三维静力学分析为主，振动分析和屈曲分析为辅，同时兼顾一维和二维静力学结构问题。 《有限元分析》是以高等数学、线性代数、力学和数值分析为的基础的课程，在实际教学过程中，简化有限元理论知识，充分结合学生已经学过的相关知识，利用学生们学过的知识进行延伸和扩展，在复习既有知识的同时，掌握有限元分析的理论基础，比如，讲解单元刚度时会用到矩阵的运算，矩阵的相关知识同学们在大二已经学过，我们可以带领大家从矩阵角度出发，添加力学本构关系进行讲解，这样只需要在学过的矩阵知识基础上进行补充扩展就可以掌握单元刚度的知识。适当提高《有限元分析》课程上机课时，增强学生软件操作能力，提高学生掌握有限元软件的熟练程度，以增加学生学习的兴趣和运用操作软件的能力。 3.3. 理论与实际工程案例相结合的教学方式 传统的教学方式，大都采用“老师讲，学生听”的教学模式，学生需要听就可以了，并不能真正参与到课堂中，没有很好的得到应有的启发，难以构建完整的理论知识体系。因此，在《有限元分析》理论教学和软件教学中，充分与机械行业中的相关工程技术问题相结合，带领学生们一起利用有限元知识解决工程问题，启发学生积极思考问题、积极发言，比如，针对材料力学、机械设计课本中一些杆、梁等构件的受力分析，利用有限元知识进行计算分析，并将得到的有限元解和理论解进行对比，以验证计算的精度。利用所学的知识去解决实际工程问题，在解决实际工程问题的过程中，加深对有限元分析理论的理解，熟练软件操作，增强运用有限元分析技术解决实际问题的能力，达到学以致用的目的，充分理解了有限元分析技术在工程领域中的应用。 3.4. 强化实践教学环节 加强上机实践，安排16节上机实践课程，提供8个实际工程问题给学生，要求学生利用Ansys软件自主建立模型、计算和分析，锻炼学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，学生在解决问题的过程中熟练掌握软件，加深对工程问题的理解，培养学生将实际工程问题转化为有限元问题的能力，达到学以致用的目的。在上机实践的结束后，由老师提供大约10个左右的实际工程问题，让学生分组完成，并提交课程项目报告，进一步提高学生分析问题和解决问题的能力。 3.5. 考核形式多样化改革 为了适应教育部推行的卓越工程师教育培养计划，达到机械设计制造及其自动化专业工程认证要求，在《有限元分析》课程考核中，主要考察学生分析问题和解决问题的能力。因此修改后的考核方式主要分以下三部分：一是平时成绩考核，该部分占30%，主要包括考勤和作业两部分，作业主要考察有限元理论知识，作业部分占20%，考勤部分占10%，二是课程项目考核，以分组的形式，每个小组共同完成一个项目，明确每个学生的具体任务，共同完成课程项目，该部分成绩占35%，期末考试主要考察学生解决工程技术的能力为主，考察形式为上机考试，该部分占35%。
system: [SYSTEM]

user: 4. 结论 为适应教育部提出的卓越工程师培养计划，达到机械设计制造及其自动化专业教育认证要求，总结多年的教学经验，从教学内容、教学方式、考核方法、软件应用等几个方面进行教学改革，大大改进了现有教学环节中的不足之处，提高了教学质量。通过教学改革，加强了学生分析复杂工程问题的能力，达到学以致用的目的。随着科学技术突飞猛进的发展，对当代大学生提出了越来越高的要求，《有限元分析》课程教学必须适应现代科学技术的发展，培养能够解决复杂工程技术问题的应用型人才，达到国家新时代的教学战略。
system: [SYSTEM]

user: 摘要 为了解果洛地区汛期强降水的变化情况，本研究利用1976~2018年果洛6站和2010~2018年14个区域站的日降水序列，用百分位法定义果洛各站的强降水阈值，用线性倾向估计法和小波分析法对洛地区的强降水量、强降水日数和强度进行变化趋势分析和周期分析，结果表明：果洛地区强降水的降水量和日数以−0.88 mm/10a和−0.03 d/10a的速率呈减少的趋势，强度以0.17 mm/(d·10a)呈增强趋势；自1998年以来果洛地区强降水的降水量、日数和强度以14.96 mm/10a、0.63 d/10和0.68 mm/(d·10a)的速率呈增加趋势。近10年强降水量和日数的中心在玛沁大武乡铜矿，强度中心在久治索乎日麻乡；近5年强降水的中心在久治索乎日麻乡，日数中心在玛沁当洛乡当项，强度中心在久治索乎日麻乡。通过小波分析发现，强降水量9年的振荡周期、强降水日数10年的振荡周期和强降水强度6年和12年的振荡周期较为明显。强降水量由西北向东南方呈增加的分布格局，其中玛多、玛多三叉路口和玛沁雪山乡减少明显；强降水强度从西北向东南方呈增多加强的分布格局，久治索乎日麻乡、达日满掌乡和班玛赛莱唐镇班脑河村强降水强度增强明显；强降水日数从玛沁大武乡铜矿向西北和东南方呈减少的分布格局。
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 IPCC第五次评估报告(AR5)第一工作组报告指出，在未来变暖的背景下，极端事件将进一步增多，中纬度大部分陆地区域强降水强度可能加大、发生频率可能增加 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]。近年来，在全球气候变暖的背景下，各地洪涝灾害严重。最近几十年强降水事件的发生频率明显上升，并且这种趋势会进一步发展 [ 4 ] [ 5 ]。彭芳等 [ 6 ] 曾利用贵州区域84站1991~2009年汛期(4~9月)逐小时降水量，分别定义各站点的小时降水量的强降水阈值，分析出贵州各区域阈值分布的高低。韩廷芳等 [ 7 ] 利用格尔木市1961~2015年汛期(5~9月)逐日降水资料，分析极端强降水事件的变化特征以及对未来趋势的预测。肖莲桂等 [ 8 ] 利用天峻县1961~2015年逐日降水量资料，分析了夏半年和冬半年极端降水变化情况。陈炯等 [ 9 ] 从气候角度统计分析了中国暖季不同量级短时强降水时空分布，并得出短时强降水和中尺度对流系统的频率特征。多位气象工作者 [ 10 ] - [ 17 ] 也针对各个区域的不同形势以及不同角度研究分析了短时强降水天气的特征。 近年来，国内许多学者从降水量、降水日数和降水强度等方向对降水的气候特征和变化规律等方面进行了大量的研究。王小玲等 [ 18 ] 研究发现，年降水量在不同区域有不同的趋势变化，但不同强度级别降水量的趋势变化表现出较为一致的特征，强降水量的变化趋势最为显著，降水量的变化主要由强降水量的变化引起。各级别降水频率变化对降水量趋势的贡献远远大于强度变化，趋势变化主要由降水频率变化产生。 果洛州位于青海省东南部，地处青藏高原腹地的巴颜喀拉山和阿尼玛卿山之间。东临甘肃省甘南藏族自治州和青海省黄南藏族自治州，南接四川省阿坝藏族羌族自治州和甘孜藏族自治州，西与青海省玉树藏族自治州毗连，北和青海省海西蒙古族藏族自治州、海南藏族自治州接壤。在全球气候变暖的背景下，果洛地区的降水发生了明显的变化，未见果洛地区强降水变化情况的报道。因此，深入探讨果洛地区强降水的变化规律，在果洛地区生态恢复和社会经济可持续发展中具有举足轻重的地位，对当地农牧业稳定发展、生态环境保护、防洪减灾措施的实施和应对极端气候变化具有重要意义。为果洛地区防灾减灾、生态环境保护、地方气象服务提供参考依据。
system: [SYSTEM]

user: 2. 资料与方法 2.1. 资料 为保证资料的统一性和连续性，利用果洛地区玛沁、达日、玛多、班玛、甘德和久治6个国家气象站1976~2018年5~9月的日降水序列。由于区域站的建站时间和启用时间不一致，至2018年果洛州共建成68个区域站(包括天气站、区域站、交通站和农业设施站) (详见图1)，因此文中选用时间序列最长的2009年建成的14个区域站自2010~2018年5~9月的逐日降水序列。文中站点分布图用果洛地区的所有的站点，强降水量、强降水日数和强降水强度的空间分布用6个国家站和14个序列最长的区域站的资料。 图1. 果洛地区气象站点分布图 2.2. 方法 本研究采用国内外通用的百分位算法，定义果洛地区强降水事件的阈值。具体做法是，将果洛地区6站1976~2018年5~9月汛期日降水序列由小到大排列，取第95个百分位值定义为强降水阈值。某日降水量达到或超过这一阈值时，称之为强降水事件。通过百分位值求得的果洛地区6站的阈值见表1，区域站的强降水阈值用区域站所属国家站的阈值。用6站的平均值代表果洛地区的强降水量、强降水日数和强降水强度。 采用线性倾向估计法 [ 19 ] 和小波分析 [ 19 ] 对果洛地区的强降水量、强降水日数和强度进行变化趋势分析和周期分析。 Table 1 Heavy rainfall thresholds at individual stations over the Golog Tibetan Autonomous Prefecture region， 1976-2018 (mm 站名 久治 达日 玛多 甘德 玛沁 班玛 阈值 17.8 17.4 12.0 14.7 15.3 16.9 表1. 果洛地区1976~2018年各站强降水阈值(mm)
system: [SYSTEM]

user: 4. 强降水量、强降水日数和强降水强度的空间分布 图7给出了果洛地区强降水量(a)、强降水日数(b)和强降水强度(c)的空间分布情况，由图7可知，果洛地区的强降水量呈由西北向东南方增加的分布格局，其中玛多、玛多路口和玛沁雪山乡减少明显；强降水强度从西北向东南方呈增多加强的分布格局，久治索乎日麻乡、达日满掌乡和玛赛莱唐镇班脑河村强降水强度增强明显；强降水日数从玛沁大武乡铜矿向西北和东南方减少的分布格局。 图7. 果洛地区强降水量(a)、强降水日数(b)和强度(c)的空间分布
system: [SYSTEM]

user: 5. 结论与讨论 (1) 果洛地区的强降水量和强降水日数以−0.88 mm/10a和−0.03 d/10a的速率呈减少趋势，强降水强度以0.17 mm/(d·10a)的速率呈增强趋势；自1998年以来，强降水量、强降水日数和强降水强度以14.96 mm/10a、0.63 d/10a和0.68 mm/(d·10a)的速率呈增加趋势，而且大于1976~2018年增加速率。 (2) 70年代末果洛地区的强降水量和强降水日数最多，从80年代起逐渐较少，90年代最少，21世纪有所增加。近10年强降水量、强降水日数和强降水强度的中心均出现在玛沁大武乡铜矿，近5年的强降水量和强降水日数的中心出现在玛沁当洛乡当项、强降水强度的中心在久治索乎日麻乡。 (3) 强降水量9年的振荡周期、强降水日数10年的振荡周期和强降水强度6年和12年的振荡周期较为明显。 (4) 强降水量由西北向东南方呈增加的分布格局，其中玛多、玛多路口和玛沁雪山乡减少明显；强降水强度从西北向东南方呈增多加强的分布格局，久治索乎日麻乡、达日满掌乡和班玛赛莱唐镇班脑河村强降水强度增强明显；强降水日数从玛沁大武乡铜矿向西北和东南方呈减少的分布格局。 由于文中所选的站点较少，分布不均，区域站的序列较短，对结果有一定的局限性。
system: [SYSTEM]

user: 摘要 根据新疆图木舒克市及其辖区内2012~2019年近8a来区域自动气象站常规资料、NCEP/NCAR 1˚ × 1˚再分析资料，总结分析了新疆图木舒克市及其辖区内冰雹天气的影响系统和环流形势；并利用CINRAD/CC型雷达图像产品对该区域近8a 23个冰雹天气个例进行了统计分析，归纳出新疆图木舒克市及其辖区内冰雹天气的雷达图像产品判识指标。结果表明：(1) 新疆图木舒克市冰雹天气的3类影响系统和环流形势有：巴尔喀什湖低槽型、中亚低槽(涡)型、锋区短波槽型。(2) 当满足K ≧ 23℃、T850 hPa-T500 hPa ≧ 32℃，假相当位温 ≧ 330℃，具有一定的对流有效位能(CAPE值)，适宜的0℃层和−20℃层高度，可作为判断该区域是否出现冰雹的环境场条件。(3) 新疆图木舒克市及其辖区内冰雹天气的雷达图像产品判识指标为：组合反射率因子(CR) ≥ 50 dBZ以上，强回波中心(45~50 dBZ)的高度 ≥ 7 km；6~8月冰雹云的回波顶高(ET) 10~12 km；径向速度场V常伴有逆风区，逆风区平均厚度4000米，具有风暴顶辐散特征；径向速度垂直剖面(RCS)出现垂悬回波、有界弱回波区(BWER)等特征回波；垂直风廓线产品(VWP)从低层到中高层出现风向、风速的垂直切变特征；云体垂直累积液态水含量5月VIL ≧ 20 kg∙m −2 ，6~8月VIL ≧ 30 kg∙m −2 ，且VIL在测站降雹前具有跃增增长现象；冰雹指数产品(HI)至少持续5个体扫出现实心大三角标识。
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 新疆生产建设兵团第三师图木舒克市是新疆棉花、粮油及瓜果的主要生产基地之一，因地表性质差异悬殊，冰雹、局地短时强降水、大风沙尘等气象灾害频繁，每年发生的各类气象灾害给当地的农业生产和人民群众的生活都造成了一定经济损失，制约了当地经济的可持续健康发展。因此，做好该区域冰雹、短时强降水等强对流性天气的短临预报预警，是提升本地区人影防灾减灾能力的关键和基础。国内诸多气象学者针对各区域冰雹天气的气候特征、环流背景、雷达图像产品特征等方面做了大量研究 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]。近年些，南疆地区作为新疆的强对流性天气高影响区域之一，气象防灾减灾形势日益严峻，新疆气象学者则针对发生在新疆不同区域的局地短时强降水、冰雹等强对流性天气的成因进行了分析 [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]；与此同时，有些学者对冰雹潜势预报及预警指标深入研究 [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]。本文在其他气象学者的研究基础上，参照文献中的系列分析方法，重点分析新疆图木舒克市及其辖区冰雹天气的环流背景和多普勒天气雷达图像产品特征，从气候学角度揭示本区域冰雹天气的发生规律，分析本辖区内新一代天气雷达冰雹天气的雷达图像产品判识指标，为辖区内冰雹的预报预警方法研究及人工影响天气作业提供科技支撑，以期实现研判精准、预警及时、气象防灾减灾能力增强的长效防控格局。
system: [SYSTEM]

user: 2. 冰雹天气的影响系统和环流形势 冰雹天气属于中小尺度天气系统范畴，是在特定的大气环流背景下与中小尺度系统共同作用下而产生的 [ 14 ] [ 15 ]。在大气环流背景下而产生的影响系统的分析是冰雹天气预报预警的关键。本文依据NCEP 1˚ × 1˚及区域自动气象站常规资料，利用GrADS绘图软件绘制了冰雹个例的500 hpa高空天气图，总结分析了2012~2019年新疆图木舒克市及其辖区内近8a冰雹天气过程的影响系统，并对其环流形势进行了分型(图1)。 图1. 500 hpa高度场(实线，gpm)和温度场(虚线，˚C)。(a) 巴尔喀什湖低槽型；(b) 中亚低槽(涡)型；(c) 锋区短波槽型 2.1. 巴尔喀什湖低槽型 此类环流形势主要以经向环流为主，乌拉尔山至里海为高压脊区，西西伯利亚地区为低槽活动区，其槽前有分裂短波活动，移至巴尔喀什湖地区时切出低槽或低涡。巴尔喀什湖低槽(涡)属于北支影响系统，在欧亚范围内43˚~53˚N，70˚~85˚E出现的低槽称为巴尔喀什湖低槽，槽底可南伸至40˚N，槽线不超过40˚N。若此时新疆为弱脊发展，此类环流形势有利于新疆图木舒克市及其辖区内冰雹天气的发生。近8 a来辖区内冰雹天气共出现此影响系统9次，占39.2%。 2.2. 中亚低槽(涡)型 此类环流形势主要以经向环流为主，前期乌拉尔山高压脊发展旺盛，且位置稳定少动。欧亚35˚~50˚N、60˚~90˚E范围内脊前低槽(涡)发展，槽底南伸至40˚N以南区域。随着里海脊发展，推动脊前低槽(涡)东移，当新疆西部位于槽底前部时，该系统造成新疆图木舒克市及其辖区内的冰雹天气。近8 a来辖区内冰雹天气共出现此影响系统8次，占34.8%。 2.3. 锋区短波槽型 此类天气系统在欧亚范围内多呈纬向环流，副热带锋区主体位于40˚~50˚N，气压梯度和温度梯度较大，随着锋区加强东移，槽前不断分裂短波并影响南疆地区，南疆西部国境线外有低压发展，南疆位于低压底部锋区上，此类天气系统造成图木舒克市及其辖区内冰雹天气的发生。近8a来辖区内冰雹天气共出现此影响系统6次，占26%。
system: [SYSTEM]

user: 3. 冰雹天气发生前的环境条件 3.1. 资料来源和方法 国内诸多学者都利用雷达图像产品分析、总结出关于各区域内的冰雹预警研究成果，结果表明：在我国不同地区，即使应用同一种雷达图像产品，总结出的冰雹云判识标准及预警指标也差异较大。本中在上述研究基础上，选取2012~2019年新疆图木舒克市及而辖区内23次有连续雷达监测资料的冰雹个例天气过程，应用新疆图木舒克市(79˚05'09''E，39˚52'16''N)新一代天气雷达图像产品以及常规探空资料，对其辖区内冰雹天气的物理量场和雷达图像特征进行分析和研究，运用统计方法，分析适合于新疆图木舒克市新一代天气雷达冰雹天气的判识指标，为提高辖区内冰雹的预报预警能力和人工防雹减灾作业指挥提供有效参考。 3.2. 物理量特征分析 利用位于该区域内的代表探空站喀什站08时的探空资料对新疆图木舒克市及其辖区内冰雹天气的物理量阈值进行统计，结果表明4个指标在本区域内冰雹天气过程的预报有一定参考价值和指示意义。 Table 1 Atmospheric properties of hail cases collected from Tumxuk from 2012 to 201 物理量参量 K指数/℃ 假相当位温(℃) CAPE (J∙kg −1 ) 垂直风切变(m/s) T850-T500 (℃) 0℃层高度(m) 5月 6~8月 平均值 23.1 338.2 466.6 4.5 32.2 3937 5000 最大值 34 408 1383 12 36 4155 4500 表1. 2012年至2019年新疆图木舒克辖区内冰雹个例天气的大气物理参量 通过统计分析2012~2019年图木舒克市及其辖区近8 a冰雹天气的大气物理参量，从表1可看出：当冰雹天气发生时，K值平均值为23.1℃，850 hap与500 hpa的中低层温差为32℃，0~6 km存在的垂直风切变，假相当位温 ≧ 330℃；CAPE值的分布离散度较大，如2016年8月9日、2018年7月2日冰雹个例的CAPE值分为1383 J∙kg −1 、1139 J∙kg −1 ，但是也有部分冰雹个例天气CAPE < 10 J∙kg −1 。因此，CAPE值的大小可作为未来强对流性天气潜势预报的度量之一，但不能作为冰雹有效的预警指标。
system: [SYSTEM]

user: 4. 冰雹天气的雷达图像产品判识指标 4.1. 组合反射率因子图像产品(CR) 组合反射率因子是在一个体扫中，将常定仰角方位扫描中发现的最大反射率因子投影到笛卡尔格点上的产品 [ 14 ]。经统计分析，降雹前15~30 min，冰雹个例的组合反射率因子强度CR在45~55 dBz，且CR ≧ 50 dBz达83%。 4.2. 垂直液态水含量图像产品(VIL) 云体垂直累积液态含水量(VIL)表示将反射率因子数据转换成等价的液态水值，是假设所有反射率因子返回都是由液态水引起，通过经验关系得到的。经统计分析：冰雹个例中，VILmax ≥ 15 kg∙m −2 有7例，占32.6%；20 kg∙m −2 ≥ VILmax ≤ 35 kg∙m −2 有12例，占51.4%；VILmax ≥ 35 kg∙m −2 有4例，占16%。5月的VIL ≧ 20 kg∙m −2 ，相对较低，也易造成冰雹，这与春末夏初该区域特殊的气候条件、0℃层和−20℃层高度较低有关。跃增定义为VIL值在5个体扫时间内至少增加10 kg∙m −2 ，且跃增后VIL值超过30 kg∙m −2 。共有16个例冰雹过程中的VIL值在降雹前出现跃增增长现象，如2014年6月16日，图木舒克市50团辖区内出现强单体风暴，其VIL值在18:40~19:25，从15 kg∙m −2 跃增至30 kg∙m −2 ，最值大达33 kg∙m −2 。 综上所述：与其他地区的研究结果相比，新疆图木舒克市的冰雹云VIL判别阈值相对较低。因此，可将组合反射率因子CR ≧ 50 dBz 、VIL ≧ 30 kg∙m −2 (5月 ≧ 20 kg∙m −2 )定为新疆图木舒克市辖区冰雹的预警指标之一。因收集到的冰雹样本不够全面，此项指标还需在今后的经验累计中进行修正和细化。 4.3. 基本径向速度图像产品(V) 分析径向速度产品发现，冰雹云形成时常伴有明显的风切变。如2014年6月10日0.5˚、1.5˚和2.4˚仰角的径向速度产品，如图2所示，在不同仰角的径向速度图上均出现大风速核区，且前沿风速梯度较大，存在风向的突变。2.4˚仰角负径向速度区中心最大值为−20 m/s，正速度区中心最大值为+27 m/s，且存在风向的辐合。从低层到高层存在西北风转西南风的切变，其结构呈“S”型的暖平流结构，风随高度顺时针旋转，表明低层有暖平流，具有辐合流场。这种风场特征表明上升气流较强，有利于风暴单体上升气流的维持和能量输送，有利于冰雹的形成和增长。 径向速度产品中出现的“逆风区”表明冰雹云体内存在较强的上升气流，而逆风区厚度越高，上升气流则越强，易造成强冰雹天气发发生，且逆风区对应着反射率因子梯度大值区。逆风区，即在径向速度图上成片的正速度区(负速度区)中出现小范围负速度区(正速度区) [ 15 ]。统计分析冰雹个例天气降雹前15~30 min的径向速度图像产品(V)和垂直风廓线产品(VWP)，发现部分强冰雹个例从低层到高层在2~8 km高度存在逆风区，平均厚度在4000 m左右。通过分析冰雹个例天气中的5个仰角的体扫资料，当逆风区的厚度超过3000~5000 m时，均出现了较强的冰雹天气。 4.4. 垂直风廓线产品(VWP) 通过分析冰雹个例降雹时的垂直风廓线(VWP)产品，发现从低层到高层均出现明显的风向、风速切变。如2014年6月16日、2015年6月30日、2019年6月19日(图略)等冰雹个例的雷达径向速度图像产品，选取3~5 km高度的图像资料分析发现，中低层存在明显的气旋性辐合，说明冰雹云发展强盛，也有利垂直上升运动发展以及低层水汽源源不断地向上输送。因此，速度场中的风场辐合、气旋性辐合、逆风区可作为冰雹天气识别与预警的参考指标。 图2. 2014年6月10日20:27 VPPI速度场所示速度对和风向风速切变特征。(a) 1.5˚仰角；(b) 2.4˚仰角 4.5. 反射率因子垂直剖面图产品(RCS) 反射率因子垂直剖面图像产品(RCS)可以看出对流单体风暴反射率因子的垂直分布，还可监测到反射率因子最强中心的对流发展高度，对于冰雹的监测预警起到很好的指示意义。如2015年6月30日53团21:26的反射率因子垂直剖面图可看出(图略)，在对流单体入流一侧的反射率因子梯度为最大，中层 > 20 dBZ的回波廓线逐渐向低层入流伸展，并且悬垂于低层弱回波之上；从低层到中高层反射率因子的垂直剖面看有垂悬回波、弱回波区(WER)存在，50 dBZ强回波中心的高度上升至7~8 km，整个回波顶高达到10 km，已形成较为明显的冰雹云结构，对应的地面图木舒克市53团出现了冰雹天气，给该区域的棉花带来不同程度的损失。 4.6. 回波顶高产品( ET) 回波顶高(ET)是云体内上升气流发展强度的重要参数之一。因冰雹云中强烈的、有组织的上升气流加剧了云体在垂直方向的发展，所以冰雹云的回波顶高明显高于其它云体。统计2012~2019年新疆图木舒克市辖区内冰雹个例天气结果表明，在冰雹云发展旺盛及主要降雹时间段内，冰雹云ET在10~13 km，23个冰雹个例中占81%。图木舒克市及其辖区冰雹云的回波顶高最高出现在6~8月，冰雹云的回波高度超过11 km，ETmax ≥ 12 km；5月和9月的ET略低。可见，冰雹云顶高度随季节不同而发生变化，将其与组合反射率因子相结合进行分析，则更加有利于判识冰雹云。 4.7. 冰雹指数(HI) 冰雹指数(HI)产品是冰雹探测算法(HDA)的图形输出结果，以判断产生冰雹、强冰雹的可能性。在23冰雹个例中，每次强冰雹天气过程中HI均出现了实心大三角标识，且此标识最少持续出现5个体扫。如2014年6月10日、2014年6月16日的HI产品图上均持续5~7个体扫出现实心三角标识；对应实况，辖区内部分农牧团场出现了冰雹。因此，冰雹指数HI对冰雹预警具有指示意义，当实心大三角标识持续出现5个以上体扫时，降雹可能性较大，防雹指挥人员应高度重视。
system: [SYSTEM]

user: 5. 结论 (1) 新疆图木舒克市冰雹天气的3类影响系统和环流形势有：巴尔喀什湖低槽型、中亚低槽(涡) 型、锋区短波槽型。 (2) 当物理量参数满足K ≧ 23℃、T850 hPa-T500 hPa ≧ 32℃，假相当位温 ≧ 330℃，具有一定的对流有效位能(CAPE值)，适宜的0℃层和−20℃层高度，可作为判断该区域是否出现冰雹的环境场条件。 (3) 新疆图木舒克市及其辖区内冰雹天气的判识指标为：组合反射率因子(CR) ≥ 50 dBZ以上；强回波中心(45~50 dBZ)的高度 ≥ 7 km；6~8月冰雹云的回波顶高(ET) 10~12 km。径向速度场V常伴有逆风区，逆风区平均厚度4000米，具有风暴顶辐散特征；径向速度垂直剖面(RCS)出现垂悬回波、有界弱回波区(BWER)、穹窿回波等冰雹的特征回波。垂直风廓线产品(VWP)从低层到中高层出现风向、风速的垂直切变特征；云体垂直累积液态水含量5月VIL ≧ 20 kg∙m −2 ，6~8月VIL ≧ 30 kg∙m −2 ，且VIL在测站降雹前具有跃增增长现象；冰雹指数产品(HI)至少持续5个体扫出现实心大三角标识。
system: [SYSTEM]

user: 摘要 本文根据硅片边缘磨削原理，从吸盘转速、倒角轮转速、边抛效率等方面对200 mm硅片进行分析研究，进而得出不同的加工工艺条件对硅片边缘质量及加工产能的影响，从而达到提升加工产能的目的。
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 单晶硅棒加工成单晶硅抛光片的加工流程有单晶生长、切断、外径滚磨、平边或v-notch槽处理、切片、倒角、研磨、腐蚀、抛光、清洗、包装等。在这个过程中，晶圆的边缘磨削(倒角)起着非常重要的作用。滚磨后的单晶棒经过多线切割机切割成晶圆片后，硅片呈偏平的圆柱体，晶圆边缘会形成锐利的边缘，棱角、边缘崩裂，甚至是前道工序加工过程中造成的边缘裂纹损伤等缺陷。晶圆的构成材料如Si、Ge、CaAs、SiC等均有脆性，如果不对晶圆片边缘进行处理，硅片边缘的应力无法释放，在后续的研磨、腐蚀、高温处理、抛光等加工过程中，报废率相当高；外径滚磨是对晶棒的初级加工，切片后，晶圆片无论是直径、参考面长度或v-notch参数都无法完全满足客户的要求。此时，晶圆的倒角加工就起到很重要的作用。倒角工序使用倒角机对晶圆的边缘按照倒角工艺进行加工，一方面去除前道工序对硅片边缘造成的损伤，如崩边、裂纹等，释放晶圆边缘应力，另一方面通过高精度倒角机设备加工，使倒角后的晶圆的直径、晶向、边缘轮廓、参考面长度、notch深度、notch角度以及主副参考面夹角等参数符合工艺要求；晶圆边缘光滑，更有利于下道工序加工及满足客户对晶圆抛光片边缘轮廓形状的要求。200 mm晶圆在抛光前要对其进行边缘抛光，来满足客户要求。
system: [SYSTEM]

user: 2. 硅片的倒角加工 2.1. 倒角机和倒角轮 目前国内的倒角机设备厂商主要有日本东京精密(TSE)和日本大途电子(Daitron)两家，其中东京精密W-GM-4200B/W-GM-4200E和第一代W-GM-5200，均有加工200 mm硅片的能力，国内市场占有率较高；而日本大途电子的WBM系列也可以加工200 mm硅片，相对东京精密，市场占有率小 [ 1 ]。 倒角工序使用的倒角砂轮厂家主要有日本的旭日(ASAHI)、KGW、东京钻石以及德国的圣戈班。倒角轮型号根据客户需求也是多种多样：从倒角后边缘轮廓形状分类，大致分为两类：R型轮廓和T型轮廓 [ 2 ]；对于轻掺200 mm晶圆片大部分为R型轮廓，对于重掺的200 mm晶圆片T形轮廓占比较高。从倒角轮金刚石粒径大小分类，可以分为：800#、800#/1500#、1000#/2500#、1000#/3000#，甚至1000#/4000#；数字越大，金刚石粒径越小，加工出来的晶圆片边缘粗糙度越小。一般情况下，倒角加工使用低号数磨削槽进行粗倒，高号数磨削槽进行精倒，例如使用800#磨削槽粗倒，然后再用1500#磨削槽精倒。目前国内主流的倒角加工200 mm晶圆使用的倒角轮为1000#/2500#和1000#/3000#，即粗倒使用1000#加工，精倒使用2500#或3000#加工。磨削槽型的设计也有一定的要求：如粗倒槽的R半径要略大精倒槽，设计磨削槽口的过渡圆弧角等 [ 3 ]。 2.2. 倒角加工流程 倒角机加工晶圆的流程如下：取片→定位(找参考面)→边缘磨削→清洗→甩干→收片。在整个倒角加工流程中，取片、定位、收片等步骤的加工时间基本固定，调整优化的空间有限，清洗、甩干过程相对简单，由于后面要进行研磨处理，加工过程中对倒角后硅片表面洁净度要求较低，所用加工时间也较短，不会对晶圆片的产能造成大的影响。影响晶圆加工产能的是边缘磨削，边缘磨削速度快，加工时间就会短，加工产能相对高；边缘磨削速度慢，加工时间就会长，加工产能相对低。 表1为目前倒角工序对各种尺寸晶圆的边缘磨削时间统计，从表中可以看出，硅片直径越大，周长越长，边缘磨削所消耗的时间越长。加工200 mm晶圆时，边缘研磨时间非常长，其他的取片、定位、清洗甩干和收片等工位都处于等待状态，因此改善200 mm晶圆倒角加工产能的问题，主要集中在优化改善边缘磨削时间这一因子。 Table 1 Chamfering processing time statistic 直径(mm) 取片时间(s) 定位时间(s) 边缘磨削时间(s) 清洗甩干时间(s) 收片时间(s) 125 4~6 15~25 50~120 10~15 4~6 150 4~6 15~25 85~150 10~15 4~6 200 4~6 15~25 160~300 10~15 4~6 表1. 倒角加工时间统计 2.3. 边缘磨削效率影响因素 倒角加工过程中，边缘磨削效率主要与硅片转速有关。图1为倒角磨削加工示意图 [ 4 ]，倒角磨轮在高速旋转(例如W-GM-4200的倒角砂轮默认转速为4000 rpm)，晶圆在倒角工作台上低速旋转，旋转一周或多周后，在磨削槽内完成边缘磨削，因此磨削速度的改善是200 mm晶圆产能提升的关键因子 [ 5 ]。单纯的提高晶圆磨削速度，会带来一系列的风险：如果晶圆转速过快，单位时间内磨削量增加，边缘磨削就会不充分，将会导致边缘粗糙加大边缘损伤，进而影响后道边缘抛光工序的抛光效率。因此，如果在提高晶圆旋转速度的同时，提高倒角轮的转速，进而使晶圆片与倒角磨轮的线速比或转速比相对不变或在很小的范围内变化，是否可以既提高了晶圆片的倒角产能，又能保证硅片边缘质量呢？ 图1. 倒角机磨削加工示意图
system: [SYSTEM]

user: 3. 改善产能实验 3.1. 实验原理 提高倒角加工过程中硅片旋转速度，同时同比例提高倒角磨轮转速，使磨轮/硅片转速比保持不变，通过对硅片边缘进行腐蚀、边抛、对比边缘质量和边抛效率，研究改善倒角产能方法的可行性。 3.2. 实验方案及流程 1) 选用一段滚磨后的单晶棒切片，并按照下表2实验条件倒角； Table 2 Four groups of experimental conditions chamferin 实验组别 磨轮线速度 (m/s) 硅片线速度 (mm/s) 线速比 倒角时长 (S) 效率提升 (和第一组对比) 第一组 41~43 10 4200 105 0% 第二组 62~64 15 4200 84 25% 第三组 82~86 20 4200 73 44% 第四组 124~128 30 4200 70 50% 表2. 四组实验条件 2) 研磨腐蚀，目检灯下和显微镜下观察倒角边缘质量； 3) 边抛倒角后的硅片边缘，对比边缘质量。 3.3. 实验结果 1) 使用图2所示机器，通过同比例提升磨轮线速度和硅片线速度，实验工艺在实际加工过程中，均可实现产能提升的目的，但是由于受到其他倒角步骤(如取片，定位时间基本固定)时间的限制，产能提升与硅片线速度提升并不成正比。 图2. W-GM-4200倒角机 2) 在目检灯下检查硅片边缘质量，观察边缘质量变化(图3)。 将不同工艺下加工的实验片放置在同一花篮内，通过对比目检灯下倒角边缘的光泽度，发现几组实验片边缘光泽度基本一致，未出现明显的波动。 3) 在显微镜下观察硅片边缘质量。 图4中，通过显微镜下观察四组实验片的边缘(腐蚀片状态)，边缘质量无差别，倒角加工线条均匀，未发现明显的质量变化。 图3. 目检灯下对比边缘质量 图4. 显微镜下边缘质量对比
system: [SYSTEM]

user: 4. 结论 倒角机在硅片加工过程中，可以通过同比例提升磨削轮转速和硅片转速来提升倒角加工产能。对于目前国内200 mm硅片市场需求旺盛的情况下，是产能优化的一种方法。但是我们在实验过程中也发现：当磨轮转速升高后，倒角机的振动也有所增大，当这个振动达到一定程度，对磨削槽的寿命、磨轮轴的寿命会产生影响。因此我们在进行产能优化的同时，需要同时综合考虑辅料成本、设备保养费用等因素，来得到一个更加优化的加工工艺。
system: [SYSTEM]

user: 摘要 本文利用NCEP再分析数据对一次降雪过程进行诊断分析，得出高层主要影响系统为低涡，中低层影响系统为切变线；此外，中低层切变线的存在和维持是降雪持续时间较长的主要原因，切变线维持的主要原因是中层冷空气的补充渗透；此次天气过程伴随南支槽和副热带高压的活动，南支槽前部的西南气流和副热带高压西侧的西南气流为降水形成输送了大量暖湿空气，是降水形成的主要水汽来源；中低层比湿对降雪强度的预报有很好的指示作用，而低层相对湿度大值区的分布对降雪起止时间的预报有很好指示意义；建议预报员服务保障过程中采取持续跟进、递进补给的服务方式，在发布各类预报预警信息时可以根据提前量逐步细化预报结论，做到先提醒、再预警。
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 雪是影响北方机场冬季航空运行的主要天气现象，尤其是持续性降雪会导致机场跑道积雪，跑道摩擦系数降低，进而使飞机在起飞滑跑或着陆滑跑时冲出跑道，还会导致空中和地面能见度降低，进而使能见度或跑道视程不够标准而引起航班返航、备降 [ 1 ]。 2019年2月19日，沈阳桃仙机场出现小雪天气，过程降水量1.6 mm，降雪期间最低能见度1000米，RVR0800米，降雪时间为02:06~22:11 UTC，22:53~20日00:16 UTC (文中所用时间均为世界时，下同)。 2月18日班组01时进行天气会商，分析天气形势和气象要素变化，得出会商结论，认为19日02时至10时，沈阳桃仙机场受东移低涡影响有小雪天气，降雪期间能见度1~3公里，由于地面温度较高，雪片落地后会融化，至降雪结束，地面会出现小于1 cm的积雪。10时，在实况和数值预报资料更新后，值班预报员再次组织天气会商，最新的数值预报资料显示，低涡系统东移速度减慢，且系统在东移过程中强度加强，但湿区移入沈阳的时间没有变化，所以预报员认为降雪开始时间没有变化，但700 hPa槽线移出沈阳时间向后推迟至12时，所以预报降雪结束时间推迟到19日12时，预报员对外发布了机场警报短信和微信。19日值班预报员在01时会商分析后，预报03时~07时桃仙机场有小雪，降雪期间能见度1~3公里，07时天气会商时，将降雪结束时间推迟至19日12时，预报最低能见度700米，预报员在02:21、06:56、12:30对外发布机场警报短信和微信。从两个班组的预报与实况对比来看，18日和19日班组预报的降雪开始时间、降雪强度和降雪量级比较准确，但两个班组对降雪结束时间把握的都不够准确。在此次降雪天气保障过程中，预报的降雪结束时间向后推迟了三次，一方面是对自身预报结论的否定，另一方面也降低了用户对预报结论使用时的信心指数。分析这次降雪天气过程发生时天气系统的发展演变，分析物理量配置，找出降雪长时间维持的主要原因，为提高降雪天气预报准确率和提升气象服务水平，持续改进服务质量提供参考。
system: [SYSTEM]

user: 2. 天气形势分析 2.1. 高空形势场 2019年2月16日00时500 hPa图上(见图1)，欧亚地区为两槽一脊的环流形势，贝加尔湖西侧建立起阻塞高压，阻塞高压前部存在横槽，东亚大槽位于日本岛附近，东北地区受东亚大槽后部西北气流控制，同时可以看到从印度半岛到孟加拉湾附近存在较深的南支槽，副热带高压呈带状分布，588线北界位于N20˚附近，南支槽前的西南气流与副高外围的西南气流为华南及长江中下游输送了大量的暖湿空气。16日12时500 hPa图上(见图2)，位于贝加尔湖西侧的阻塞高压形态发生明显变化，预示阻塞高压的崩溃，同时在其前部形成切断低压，低压中心位于外蒙古中部，东北地区仍为西北气流控制，南支槽从孟加拉国延伸至孟加拉湾，同时可以看到西南气流到达了华东地区，华东大部分地区都是暖平流。 图1. 2019年2月16日00时500 hPa流场与温度平流 图2. 2019年2月16日12时500 hPa流场与温度平流 17日00时，阻塞高压继续减弱，从切断低压中心延伸出的槽线呈东西向，经内蒙古西部延伸至北疆北部。低压系统在东移过程中长轴方向发生改变，由东西向逐渐转为南北向。17日18时(见图3)，阻塞高压崩溃，其前部的切断低压发展成低涡系统并东移至外蒙古东南部，此时南支槽移至泰国境内，其前部的西南气流已经到达我国辽宁地区北部，暖平流控制了我国中东部大部分地区。18日18时500 hPa从低涡延伸出来的槽线转为南北向，伴随冷空气东移南下，辽宁地区将出现大范围降雪天气。19日00时500 hPa (见图4)东北地区中南部受低涡前部西南气流控制，低涡中心位于内蒙古中部，温度场冷中心与高度场低中心基本重合，冷中心数值为−32℃，沈阳受低涡前部西南气流和暖脊控制。此时700 hPa环流形势与500 hPa基本相同，沈阳受槽前部西南气流控制，槽后冷中心位于内蒙古中部，沈阳地区有弱暖平流输送。850 hPa切变线从辽宁西部延伸至华北东部，沈阳受切变线前部西南气流和暖脊控制。 图3. 2019年2月17日18时500 hPa流场与温度平流 图4. 2019年2月19日00时500 hPa流场与温度平流 19日06时500 hPa图上(见图5)，低涡位于华北东北部，槽线从辽宁西部延伸至渤海湾，温度场冷中心和高度场低中心基本重合。700 hPa (见图6)槽线已经移至辽宁东部丹东一带，850 hPa风场较弱，切变线移至朝鲜东北部。以上分析表明，虽然高层500 hPa系统仍然存在，但700 hPa和850 hPa系统已经移过沈阳，说明前一股冷空气已经结束对沈阳地区的影响。 图5. 2019年2月19日06时500 hPa流场与温度平流 图6. 2019年2月19日06时700 hPa风场与温度场 2019年2月19日12时500 hPa图上(见图7)，低涡中心位于华北与辽宁交界处，沈阳受低涡前部偏西南气流控制，同时，N37˚~N38˚之间存在西风急流，急流中心最大风速为48 m/s，沈阳位于急流中心左侧。而此时700 hPa图上(见图8)，在吉林与辽宁之间存在一横槽，与横槽配合有−16℃温度场冷中心存在。850 hPa图上在吉林与辽宁之间存在一条东西向切变线，沈阳位于切变线附近。说明又有新的小股冷空气补充南下，低层的切变线和槽线为降雪提供了辐合上升机制。19日18时500 hPa图上，低涡位于辽宁中部，槽线已经压过沈阳，700 hPa图上，在辽宁中部与吉林南部存在一条东西向切变线，有温度场冷中心与切变线配合。850 hPa图上风场较弱，找不出明显的切变线或辐合线。20日00时500 hPa低涡中心已经移出沈阳，此时700 hPa和850 hPa切变线有所减弱，但仍然存在，说明虽然高层系统已经移出，但是中低层仍然存在辐合上升成云致雨的机制，因此降雪仍然没有结束，直至系统全部移出，降雪才停止。 图7. 2019年2月19日12时500 hPa流场与温度平流 图8. 2019年2月19日12时700 hPa风场与温度场 综上所述，此次天气过程是贝加尔湖西侧阻塞高压前部的切断低压东移发展形成低涡后，低涡东移影响东北地区所致，因此可以将低涡称为主要影响系统；此次天气过程伴随南支槽和副热带高压的活动，南支槽前部的西南气流和副热带高压西侧的西南气流为降水形成输送了大量的暖湿空气，是降水得以形成的一个主要原因 [ 2 ]；此外，中低层切变线得以长时间维持的主要原因是冷空气的补充渗透，中低层切变线的存在和维持是降雪维持时间较长的主要原因，中低层切变线的维持时间对降雪持续时间有很好的预示作用 [ 3 ]。 2.2. 地面形势场 19日00时地面图上(图略)，蒙古高压位于蒙古和我国中部地区，高压前部的偏北气流与其前部的西南气流在东北地区西部形成一条明显的地面辐合线。06时，蒙古高压主体南压，东北地区西部的辐合线发展为地形槽，即地面存在上升运动。结合前面的分析可知，从地面、低层到中层都存在明显的上升运动，有利于降雪的维持。
system: [SYSTEM]

user: 3. 物理量场分析 3.1. 水汽条件分析 从850 hPa比湿分布情况可以看出，前期东北地区低层大气较干燥，并不存在比湿大值区，18日12时，比湿0线开始由南向北扩展，覆盖辽宁地区，比湿最大值出现在19日00时~20日00时之间(见图9，图10)，数值在2~3 g/kg之间，根据辽宁省气象台的经验指标，比湿在4 g/kg以下时，降雪量为小雪。700 hPa比湿分布与此类似，辽宁地区比湿在1~2 g/kg之间。 从850 hPa相对湿度变化来看，19日00时，相对湿度大值区开始覆盖辽宁地区，辽宁地区相对湿度达到90%以上，20日00时，相对湿度大值区逐渐东移(见图11，图12)，20日06时，相对湿度大值区移出沈阳，位于吉林和辽宁东部山区。相对湿度大值区的移动能很好的反映降水起止时间，而比湿大小能很好的反映出降水强度。 图9. 2019年2月19日00时850 hPa比湿图 图10. 2019年2月19日00时700 hPa比湿图 对此次降雪天气的预报进行总结，发现预报员分析了主体冷空气的过境时间，但忽视了中低层新冷空气的补充和渗透。由于新冷空气的补充南下，在中低层形成横向切变线，而正是这个横向切变线的形成与维持，是降雪天气得以长时间维持的主要原因 [ 4 ]。所以，在冬季，尤其是有低涡或冷涡存在的天气形势下，小股冷空气的补充南下，一方面能使系统加深或维持，另一方面会在中低层诱生新的系统，因此要特别注意低涡或冷涡后部新冷空气的补充。此外中低层比湿对降雪强度的预报有很好的指示作用，而低层相对湿度大值区的分布对降雪起止时间的预报有很好指示意义。 图11. 2019年2月19日00时850 hPa相对湿度 图12. 2019年2月20日06时850 hPa相对湿度 3.2. 垂直速度分析 19日06时垂直速度剖面图上(见图13)，122˚E以西为负速度区，有明显的下沉运动，122˚E~126˚E为正速度区，有明显的上升运动。沈阳(123˚E)处在强上升区内，上升气流厚度从近地面层到300 hPa附近，表明当时的垂直运动条件非常好，有利于降雪的发生和维持。19日12时(见图14)，随着冷空气的补充，122˚E以西地区的负速度区范围进一步扩大，数值也明显加大，表明下沉运动加强。此时，123˚E~125˚E(沈阳)附近的正速度区范围减小，但正速度数值加大，且大值区向近地面层扩展，近地面和低层上升运动进一步加强，这种较好的垂直运动条件有利于降雪的维持。 图13. 2019年2月19日06时42˚N垂直速度剖面图 图14. 2019年2月19日12时42˚N垂直速度剖面图 3.3. 涡度场分析 从19日00时700 hPa、850 hPa高度场分析，低涡前存在暖平流，涡后冷空气的持续补充使低涡发展加强，有利于低涡前正涡度平流的加大。分析850 hPa和700 hPa涡度平流发现(图略)，19日00时至18时850 hPa沈阳附近均为正涡度平流，涡度平流的加大，促使低层的正涡度加大，使地面系统快速发展，整层的抬升运动得以加强。
system: [SYSTEM]

user: 4. 服务保障总结 在此次天气过程的服务保障中，预报员对降雪开始时间、降雪强度和降雪量级预报的比较准确，但对降雪结束时间的预报存在失误。同时，18日和19日值班班组在发布机场警报时先后三次将降雪结束时间向后推迟，一方面是对自身预报结论的不确定，对自身预报思路的否定，另一方面也降低了用户对预报结论的信心指数。所以在气象服务保障中我们应该注意以下几点： 第一，建议预报员在发布机场警报时可以根据预报提前量逐步细化预报结论，做到先提醒、再预警，而不是一味的追求预报准确性，而忽略了用户对预报产品使用时的用户体验。 第二，提前24小时的天气预报，建议预报员对天气做范围、强度、量级预报；提前6小时或4小时的天气预报，建议预报员对天气和气象要素做精细化预报，让用户对天气概况有提前预见性后的精细化预报能更好的让用户接受并合理使用。 第三，在提前6小时或4小时天气预报准确性仍然较低的情况下，要充分考虑此种天气是否影响用户运行，满足用户飞行标准，如有影响、不满足，应及时启动应急预案，及时发布各类补救预警信息，做好接下来的气象服务保障工作，持续跟进、递进式气象服务才是用户真正需要的服务。
system: [SYSTEM]

user: 5. 结论 1) 此次天气过程是中高层低涡配合中低层切变线共同影响的结果。冷涡后部冷空气的补充渗透和中低层切变线的维持是降雪维持时间较长的主要原因，中低层切变线的维持时间对降雪持续时间有很好的预示作用。 2) 此次天气过程中，850 hPa水汽输送通道18日建立，持续到19日12时被西北气流切断。沈阳地区比湿维持在1~3 g/kg之间，可以据此判断沈阳地区的降雪量级为小雪，相对湿度达到90%以上，根据相对湿度大值区的移动能很好地预报出降雪起止时间。 3) 垂直运动和涡度平流分析均表明，近地面层和低层存在明显的上升运动，良好的垂直运动条件有利于降雪的维持；低层涡度平流的加大使低层的正涡度加大，使地面系统快速发展，整层的抬升运动得以加强，也是降雪长时间维持的原因之一。 4) 在航空气象服务保障中，预报员可以根据时间节点逐步细化预报结论，做到先提醒、再预警，持续跟进、递进服务的原则。
system: [SYSTEM]

user: 摘要 感应式空心线圈传感器是重要的时变磁场测量工具，由于线圈固有电感和分布电容的存在，线圈输出电压不能准确跟随突变的感应电压，这种现象称为线圈的过渡过程。现有的矫正方法只能依托实验室完成，难以标定由现场环境引起的参数扰动。本文以瞬变电磁探测所用的空心线圈传感器为例，提出了利用传递函数消除过渡过程的方案。通过分析接收线圈的等效电路，提出了适用于现场环境下求解接收线圈参数的变阻尼线圈标定法，装置形式简单，可靠性高，满足了施工环境下现场标定的需求。
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 多匝空心线圈是实现电场和磁场相互转换的重要工具之一。感应电压与空间磁场的关系可依据电磁感应原理确定，基于空心线圈的磁场传感器广泛地应用在多种测量领域，如Rogowski线圈、电容电压互感器(CVT)和瞬变电磁传感器。由于电感和分布电容的存在，线圈输出电压不能准确跟随突变的感应电压，使得接收到的早期信号发生畸变，这种现象称为线圈的过渡过程。文献 [ 1 ] [ 2 ] 提出随着匝数增加，线圈固有过渡过程影响，加剧影响了瞬变电磁法的浅层探测效果。 接收线圈频带宽度对输出信号的影响如图1所示，蓝色实线表示一次场消失后接收线圈的感应电动势 ε ( t ) ，10 kHz带宽的接收线圈输出信号 u 10 ( t ) 如红色虚线所示，而50 kHz带宽的接收线圈输出信号 u 50 ( t ) 如黄色点线所示。 由图1可知在过渡过程影响下， 在 t = 10   μs 时开始衰减，峰值为4.2 V，而 u 10 ( t ) 在 t = 34   μs 时开始衰减，其峰值仅为2.95 V。接收线圈频带宽度的下降加剧了输出信号的过渡过程，降低了线圈对感应电动势的跟随能力，这种畸变降低了探测结果的可靠性 [ 3 ] [ 4 ]。因此，针对过渡过程的线圈优化与线圈标定是该领域的研究热点。 文献 [ 5 ] 为不同有效接收面积的接收线圈设计了最佳半径，降低了过渡过程对浅层探测的影响。文献 [ 6 ] 以提高带宽为目标设计了矿井瞬变电磁探测传感器，具有小电感弱分布电容的接收线圈在匹配临界阻尼的情况下实现了较好的信号跟踪效果。文献 [ 7 ] 认为接收线圈的弱欠阻尼状态最有利于减小过渡过程对信号的影响。 感应电压与输出电压的关系可以由线圈的传递函数唯一确定，文献 [ 8 ] 通过拟合Rogowski线圈的频率响应，获得线圈的传递函数，实现过渡过程的消除；文献 [ 9 ] 在屏蔽室内使用螺线管产生标定磁场，通过测量混场源电磁传感器的频率响应，实现传感器的标定；文献 [ 8 ] [ 10 ] 采用谐振法对线圈施加扫频信号获得其谐振频率，通过计算分别获得了Tesla变换器和Rogowski线圈的参数。但是，频率响应和谐振点的测量需要高精度的信号发生器和高频示波器，这种标定方法只能在实验室完成，不利于现场作业。 图1. 接收线圈的过渡过程对信号的影响 文献 [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] 提出基于导电环的地面瞬变电磁标定系统，实现了过渡过程的定量分析，然而由于各种非期望响应的存在，很难通过一定的函数关系把测量值还原为真实的感应电压，同时也对高电导率土壤的适应性较差。 文献 [ 5 ] 指出，在隧道探测与矿产勘探应用领域，空心线圈装置的电感参数受环境介质的相对磁导率影响明显。文献 [ 14 ] 指出用于测量电力工业中的Rogowski线圈，当环境温度变化时，热膨胀可以改变线圈的横截面积，改变了线圈的参数。这种由测试环境引起的参数变化很难在实验室中模拟，需要寻找一种在线的标定方案。 本文研究了瞬变电磁空心线圈传感器等效电路模型，提出了利用传递函数消除过渡过程的方案，以及适用于现场环境下求解接收线圈参数的变阻尼标定法。
system: [SYSTEM]

user: 2. 空心线圈的过渡过程 瞬变电磁空心接收线圈分布参数等效电路如图2所示。 其中， ε ( t ) 为接收线圈的感应电动势，L为接收线圈的等效电感，R为接收线圈的内阻，C为接收线圈的分布电容， R b 为并联在接收线圈两端的阻尼电阻， u ( t ) 为线圈的实际输出信号。消除线圈过渡过程就是通过 u ( t ) 还原感应电动势 ε ( t ) 。 图2. 接收线圈分布参数等效电路 设L和C无初始储能， ε ( t ) 和测量电压 u ( t ) 的关系可由图2推导得： H ( s ) = u ( s ) ε ( s ) = 1 s 2 L C + s ( L R b + R C ) + R + R b R b (1) 式(1)经过拉普拉斯逆变换可简化为： ε ( t ) L C = d 2 u ( t ) d t 2 + 2 δ d u ( t ) d t + ω p 2 u ( t ) (2) 其中 δ 1 = 1 2 ( R L + 1 R b C ) ， ω p = 1 L C ( R R b + 1 ) 为线圈谐振频率。 定义阻尼系数， ξ = δ 1 ω p = R b R C + L 2 L C R b ( R + R b ) (3) 在欠阻尼状态下 ξ < 1 ，阶跃响应将呈现振荡，波形严重畸变，过阻尼状态下 ξ > 1 ，响应衰减缓慢，其过渡过程较长。在临界阻尼 ξ = 1 的条件下，可解得临界阻尼电阻为： R 0 = L R C + 2 L C (4) 虽然线圈处于临界阻尼状态时可以缓解过度过程 [ 15 ]，但仍然无法将其消除。文献 [ 5 ] 指出，根据 u ( t ) 的视电阻率计算存在较大误差。 如果线圈的等效电路参数已知，便可以根据(1)式传递函数通过测量电压获得感应电压数据。
system: [SYSTEM]

user: 3. 变阻尼标定法 本文提出一种新的解决方案：变阻尼标定法。 变阻尼标定法基于以下三点假设： 假设①：电路的分布参数模型符合图2所述结构； 假设②：阻尼电阻 R b 和线圈的内阻R已知； 假设③：在测量不同 R b 的线圈响应信号时，原始的激励不变，即 ε ( t ) 保持不变。 为避免将测量电压 u ( t ) 可能含有的高频噪声放大，改写(2)式微分方程为积分方程式： ∬ v ( t ) d t 2 = τ l τ c α u ( t ) + ( τ l + τ c ) ∫ u ( t ) d t + ( 1 + α ) ∬ u ( t ) d t 2 (5) 其中 α = R R b ， τ l = L R b ， τ c = C R ，线圈的内阻r可通过测量获取，由假设②，将 R b 按预设值的1、0.9、 0.8倍关系选取三个阻尼电阻值，获得三个参数方程。 在相同的激励源作用下，由三个不同阻尼参数的线圈得到三组响应信号 u 1 ( t ) 、 u 2 ( t ) 、 u 3 ( t ) ，将其分别代入到式(5)中得： { V ( t ) = m 1 × u 1 ( t ) + m 2 × ∫ u 1 ( t ) d t + ( 1 + α ) × ∬ u 1 ( t ) d t 2 V ( t ) = m 1 × u 2 ( t ) + m 2 × ∫ u 2 ( t ) d t + ( 1 + α ) × ∬ u 2 ( t ) d t 2 V ( t ) = m 1 × u 3 ( t ) + m 2 × ∫ u 3 ( t ) d t + ( 1 + α ) × ∬ u 3 ( t ) d t 2 (6) 式中未知量 m 1 ， m 2 和 V ( t ) 分别为不同阻尼电阻下的 τ l τ c α 与 ( τ l + τ c ) 值以及 ∬ ε ( t ) d t 2 ，而 u 1 ( t ) 、 u 2 ( t ) 和 u 3 ( t ) 可以通过A/D采样直接得到。求解方程组(6)便可以确定参数 m 1 和 m 2 ，进而获取线圈的传递函数 H ( s ) 。 由于式(6)是三元二次方程组，因此可能存在两组不同的实数解，但其中仅有一组正解。可以通过式(4)分别求解两组解对应的临界阻尼电阻值，将过小的正值或负值的解舍弃即可。 为验证待定参数方程的正确性，在MATLAB中建立仿真模型。按假设①，假设②设置的三组接收线圈的参数值，在Simulink模块中建立仿真模型，当发射电流关断时间为15 µs时，得到三组畸变的响应信号 u 1 ( t ) 、 u 2 ( t ) 、 u 3 ( t ) ，如图3所示，在工程中可由测量获得。将这三组数据代入方程式(6)中，求解出线圈的结构参数 L c t 与 C c t 并和初设的参数值L，C相比较即可获得误差率 η 。 η = max { | L − L c t L | ∗ 1000 | C − C c t C | ∗ 1000 ‰ ‰ (7) 图3. 变阻尼标定法的测量电压曲线