CINRAD/SA天氣雷達常見故障分析

廣東省韶關(guān)市氣象局 董根銘

CINRAD/SA天氣雷達常見故障分析

廣東省韶關(guān)市氣象局 董根銘

CINRAD/SA天氣雷達由伺服單元、發(fā)射機單元、接收機單元、監(jiān)控單元、天線等多個部分構(gòu)成，構(gòu)造比較復雜。為了更好地檢測和控制雷達的工作狀態(tài)，CINRAD/SA雷達的各個工作單元和功能單元均設(shè)有故障檢測或故障報警裝置，能夠?qū)走_的常見故障和異常狀態(tài)進行檢測、報警，并將故障代碼顯示在桌面上，為工作人員判斷雷達故障提供參考。即便如此，相關(guān)工作人員也必須深刻了解和靈活掌握CINRAD/SA雷達構(gòu)成架構(gòu)、工作原理和系統(tǒng)功能，這樣才能更準確地判斷出雷達故障，提出行之有效的維修方案。本文，筆者將對幾個CINRAD/SA雷達系統(tǒng)故障進行簡要分析。

一、CINRAD/SA天氣雷達組成

CINRAD/SA天氣雷達主要由發(fā)射機、接收機、天線、信號處理器四部分構(gòu)成。

1.發(fā)射機。發(fā)射機的核心組成部分是高頻放大鏈，高頻放大鏈由高頻激勵器、高頻脈沖形成器、可變衰減器、速調(diào)管放大器及電弧/發(fā)射保護組件組成；其另一個組成部分是油箱部件，可通過油泵的循環(huán)使高絕緣性的油體保持在一定的溫度，達到利用油液對浸泡在其中的器件進行冷卻的目的；全固態(tài)調(diào)制器也是發(fā)射器的重要組成部分，其主要功能是進行整流與調(diào)制。

2.接收機。接收機主要放大來自目標的回波信號，然后送往顯示器進行顯示，還兼具向發(fā)射機提供高穩(wěn)定的發(fā)射信號。信號處理器則是當接收到接收機傳來的模擬信號后，完成地物雜波抑制。

3.天線。天線主要由輻射體和反射體兩部分組成，反射體通常是采用拋物面型，輻射體是用波導管擴展成的喇叭口，位于拋物面反射體的焦點。當從發(fā)射機來的電磁波能量由喇叭口輻射出來，經(jīng)過拋物面發(fā)射體的發(fā)射，從而聚集成一束狹窄的強電磁波想空間定向輻射出去，接收則是輻射的反過程。

4.信號處理器。信號處理器主要負責處理天氣雷達發(fā)送和接收的信號，為系統(tǒng)提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

二、CINRAD/SA天氣雷達常見故障

1.發(fā)射系統(tǒng)故障。

（1）雷達系統(tǒng)在提示“準加高壓”后，加高壓的瞬間，雷達電源的空氣開關(guān)跳閘。故障簡析及處理：檢查發(fā)現(xiàn)調(diào)制器內(nèi)的禁止脈沖信號的接頭接觸不良，造成脈寬調(diào)制器無禁止脈沖信號輸入，使調(diào)制脈沖取樣信號劇烈變化、輸出電壓快速變化，造成調(diào)制脈沖波形間幅度起伏增大，燒毀作為調(diào)制開關(guān)用的大功率剛性調(diào)制器IGBT模塊，由此產(chǎn)生的一個反饋脈沖電流燒壞驅(qū)動板上的驅(qū)動模塊EXB841，以及開關(guān)電源的整流板上的6只高頻快速二極管，系統(tǒng)內(nèi)的保護電路為防止器件更多被損壞，自動切斷電源。對損壞的器件進行更換；對輸入禁止脈沖信號的接頭用酒精清洗后旋緊，使其接觸良好后恢復正常。

（2）報警發(fā)射機聚焦線圈電流故障。故障簡析及處理：檢查發(fā)射機磁場電源及相關(guān)部件，磁場電源510 V及磁場電壓輸出正常，電流無輸出，據(jù)此判斷為磁場電源故障。檢查速條管無輸出，人工線亦無充電電壓，再對觸發(fā)器3A11的ZP2、ZP3測試信號檢查，ZP3無放電觸發(fā)脈沖。確定為控制端RDA計算機信號處理器HSP–B 板U6芯片壞了，更換后恢復正常。

（3）故障燈全亮，報發(fā)射機/DAU接口故障，無法進行故障復位。故障簡析及處理：開始認為是由于打火引起，經(jīng)過更換調(diào)制器內(nèi)部分高壓線，并檢查相關(guān)部件并無發(fā)現(xiàn)問題后進行拷機，但在運行幾個小時后，出現(xiàn)相同故障現(xiàn)象，在對接口板3A1A1檢查后，發(fā)現(xiàn)多處芯片燒壞，更換后能開機運行但是人工線電壓無法達到指標要求。隨后幾天的拷機過程中，相同故障現(xiàn)象反復出現(xiàn)。經(jīng)過最后查找，發(fā)現(xiàn)為觸發(fā)器3A11偶爾丟失放電脈沖，致使調(diào)制器人工線過壓從而導致故障的重復出現(xiàn)，驚對觸發(fā)器3A11處理后，系統(tǒng)恢復正常。

2.接受系統(tǒng)常見故障。多普勒天氣雷達的檢測功能單元沒有故障報警，但是假若接收機系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則多數(shù)時候表現(xiàn)為終端產(chǎn)品無回波或是產(chǎn)品上面出現(xiàn)大量噪聲回波。在工廠對CINRAD/SA天氣雷達進行數(shù)字改造之前，此類現(xiàn)象多是由于頻率源出現(xiàn)問題或者AGC控制器、IF數(shù)控衰減器、I/Q相位檢波器這幾個部件之一運行不穩(wěn)定引起，在工廠對CINRAD/SA天氣雷達進行數(shù)字改造后，運行比較問題，因此不再討論。

3.伺服天線系統(tǒng)常見故障。俯仰伺服系統(tǒng)與天線方位伺服系統(tǒng)共同構(gòu)成了多普勒天氣雷達的伺服系統(tǒng)，其主要功能就是對雷達天線進行必要的操作和控制，進而讓雷達天線依照指令完成各種任務(wù)。

（1）在雷達開機之后，天線出現(xiàn)“飛車”問題。故障簡析及處理：在雷達正常開機之后，沒有下達俯仰RHI掃描動作指令，表示軟件失去對伺服驅(qū)動的控制作用。對雷達的伺服系統(tǒng)進行檢查，發(fā)現(xiàn)發(fā)揮天線限位作用的機械保護部件撞毀，是由于運動于垂直方向上的天線超出保護范圍所致。碰撞受阻之后的天線會產(chǎn)生較大的反激強電流，導致驅(qū)動電源保險被燒毀。更換以上元器件之后，雷達系統(tǒng)的工作狀態(tài)恢復正常。

（2）仰角死限位，角碼顯示異常。故障簡析及處理：根據(jù)現(xiàn)象，我們首先可以大概知道有關(guān)的部位，位于RDA計算機下面的數(shù)字控制單元對天線運轉(zhuǎn)起控制與角碼狀態(tài)顯示功能，光纖鏈路主要傳輸天線狀態(tài)等信號，軸角編碼盒則是傳輸指令以及對有關(guān)狀態(tài)處理后通過光纖鏈路把數(shù)據(jù)發(fā)送回來。因此我們重點對這些部位進行檢查，通過排查，最后軸角編碼盒發(fā)現(xiàn)無勵磁信號輸出，經(jīng)更換軸角編碼盒后，故障恢復。