GFE(L)1型二次測風雷達典型故障分析與維修

龍智明，肖方榮，李爭凱，段文靜

(1. 湖南省懷化市防雷中心，湖南 懷化 418000;2. 湖南省懷化市高空氣象探測站，湖南 懷化 418000)

1 引言

GFE(L)1 型二次測風雷達是一種體制較新、自動化程度較高的新型雷達，它采用假單脈沖二次雷達工作體制，實現了角度自動跟蹤、自動測距、自動數據處理，具有較高的自動化程度。它與GTS1 型數字式探空儀配合，能測定高空的風向、風速、氣溫、氣壓、濕度等氣象要素。該雷達自檢板(11－5)能對雷達印刷電路板上的16個參量進行自檢，一旦出現故障，立即發(fā)出聲音報警，并在顯示器上用中文提示哪個參量發(fā)生了變化。但是自檢范圍有限，在實際使用中可能出現的故障多種多樣，不可能全部自檢提示，很多故障須通過故障現象進行分析，逐段檢查，確定故障部位，最終按排除故障的維修程序進行排除。懷化GFE(L)1 型二次測風雷達從2007年1月使用至今，出現過各種各樣的故障，現就該站較常出現的幾種典型故障進行分析，總結積累經驗，提升雷達維護維修能力。

2 典型故障分析與維修

2.1 雷達接收信號能力偏弱

2.1.1 故障現象 雷達能接收到信號，但接收信號能力較弱，100 hPa 左右，接收信號越來越差，然后接收不到信號，不能觀測到球炸。

2.1.2 故障原因分析 開機檢查接收機性能，發(fā)現接收機增益明顯偏大，在地面有探空信號時自動增益達到70 dB，跟蹤茅草的增益在140 dB;如果雷達正常，在地面有探空信號時接收機增益應該在30 dB 左右，跟蹤茅草的增益在100 dB 左右，這說明接收機接收信號能力減弱，雷達靈敏度下降，故障應在接收分系統及通道。

雷達接收分系統由兩部分組成，即接收前端(室外，置于天線座倉內)及后端(室內，置于主控箱內)，中間由50 m 電纜連接。當拋開高頻組件時，雷達能正常跟蹤茅草(其增益為115 dB)，且4 條亮線平齊，由此判斷故障出現在接收前端。

2.1.3 故障排除方法 ①更換限幅器，由于本雷達有3個限幅器(兩個在和差箱內，一個在天線座內)，而備件箱內只有一個，因此采用替代法，把確定完好的限幅器一個一個更換，如果某個限幅器更換后雷達能達到正常增益值時，則故障出在該處，如達不到要求，再更換另外的限幅器。

②如3個限幅器更換后，跟蹤探空信號、茅草增益仍較大，則再更換前置高放或高頻組件直至增益達到正常值，故障排除。

2.2 測角狀態(tài)顯示信號亮線兩兩不齊

2.2.1 故障現象 當雷達在測角狀態(tài)時，顯示器上、下與左、右兩組亮線頂部不在一個平面上，4 條亮線兩兩不齊;該現象連續(xù)多次出現，排除旁瓣抓球，說明此現象是由雷達故障引起。

2.2.2 故障原因分析與排除方法 信號兩兩不齊出現的原因主要在兩個方面:

①天控單元11－6 本身產生的程序方波有問題，可以更換天控板11－6。

②程序方波已經送到了和差箱，但是和差箱內開關管套出現問題?？梢杂萌f用表對程序方波上、下、左、右正向對地電阻進行測量，正常情況下各路電阻值是一樣的，如果發(fā)現有一路電阻值與其它的不一樣，說明這一路開關管套有問題，把開關管套拆下，對二極管VK105 進行測量，如壞則更換。在測量上、下、左、右正向對地電阻時，還有一個較簡單的方法判斷是哪一路出了問題，在觀察四條亮線時，如果是方位兩根亮線比仰角亮線長，判斷為方位的左右開關管套出了問題，反之則是仰角的上下開關管套。

2.3 探空后期飛點較多

2.3.1 故障現象 探測初期雷達各方面的數據都正常，探測后期(40 min 以后)測風信號較好，但是探空信號飛點較多。

2.3.2 故障原因分析與排除方法 因為測風信號較好，可以排除雷達接收系統出現故障，判斷是譯碼部分出現故障。檢查探空通道單元11－1 號板上集成塊LM393 上第5 腳電壓，正常應該是－6.5 V，如果到－6.3 V 就會出現飛點特別多的現象，調整LM393 旁邊的電位器至－6.5～－6.6 V，故障排除。

2.4 測距時顯示無凹口

2.4.1 故障現象 雷達測距狀態(tài)顯示無凹口。打開高壓開關，終端軟件上磁控管電流為零，即發(fā)射機加不上高壓。

2.4.2 故障原因分析與排除方法 發(fā)射機加不上高壓有幾種可能:

①發(fā)射觸發(fā)控制信號沒有送出去。檢查發(fā)射觸發(fā)單元11－2 板的第6 頭，正常情況下它應該是12 V 的直流電壓，當打開高壓開關時就變成低電平，這時會聽到發(fā)射機上有繼電器跳的聲音，如果這些現象正常了說明控制信號沒問題，如果沒有，可更換11－2 板。

②發(fā)射機本身不工作，如果控制信號已經送出，但發(fā)射機還是不能正常工作，可能是脈沖變壓器的輸出電壓沒有送到磁控管上或者是磁控管本身有問題，解決方法是更換脈沖變壓器或磁控管。

2.5 探測過程中測距不自動跟蹤

2.5.1 故障現象 雷達放在測距自動跟蹤位置，不能自動跟蹤凹口。

2.5.2 排除方法 這種現象在懷化站出現次數比較多，每年都會出現幾次，經過多次檢查雷達硬件方面沒有故障，后來發(fā)現只要重啟雷達即能恢復正常運行，分析應該是雷達與計算機通信連接該項未激活。注意事項:在探測過程中，重啟雷達要謹慎，避免在高仰角和整分鐘時開、關雷達，高仰角時由于方位變化較快，重啟雷達容易造成丟球，整分鐘啟動時則可能會造成該分鐘仰角方位角數據缺測，因此建議在觀測20 min 后的非整分鐘時段重啟雷達。同時，由于重啟了雷達，雷達開機后會恢復到初始狀態(tài)，天控開關、高壓開關、斜距自動跟蹤開關會恢復到手動跟蹤或關閉狀態(tài)，因此在重啟雷達后必須馬上打開天控開關至自動跟蹤狀態(tài)，否則會造成丟球，然后開啟其它開關，保證觀測正常進行。

2.6 高差突然變大

2.6.1 故障現象 雷達測高與探空儀所測高度(即氣高)差值突然變大。

2.6.2 原因分析與排除方法 此故障比較隱蔽，因為雷達顯示的各種數據都是正常的，如果不注意，就可能會把該故障漏掉，致使資料存在較大誤差。在業(yè)務處理軟件中，從雷達與探空儀的高差曲線上與前幾次觀測的差值進行比較，如果偶爾一次偏差較大可能是由于探空儀氣壓感應元件變性所致，如果一直都差值很大(與前幾次觀測數據比較)，則可能是雷達的電軸產生了變化，造成了仰角的誤差，致使雷達所測高度不準確。由于光電軸按要求是每個月檢查一次，為保證這種電軸偏離的情況能及時發(fā)現，機務員應把每次雷達測高和氣高的差值與前幾次觀測比較，一旦出現這種情況就能及時排除，該方法能判斷仰角零點幾度的誤差。

排除方法:對光電軸一致性重新進行標定，如果天氣較好(無云)，可在正點放球時進行調整，如果天氣不允許，則可用系留氣球法進行標定。

3 維護維修經驗

①必須弄清L 波段雷達的基本原理，做到維修起來心中有數。

②做好雷達的維護維修登記。同一部雷達同一故障反復多次出現，故障部位也大多相同，因此做好登記有助于迅速判斷故障部位，縮短維修時間。

③做好雷達的日常維護工作。許多情況下，塵垢、腐蝕、生銹和霉變等是造成故障的原因，通過細致地、經常地對各部分進行電氣和機械的檢查維護工作，可以預防和減少故障的發(fā)生，把故障排除在初級階段，避免出現大的或損壞性的故障，以保證設備連續(xù)的正常工作。

④做好雷達的防潮防漏水工作。由于L 波段雷達室外天線部分無天線罩，經常日曬雨淋，如果不采取措施，雨水很容易滲入到機內造成故障。另外當氣溫出現急劇下降的時候，密封在天線座倉及和差箱內空氣水分因溫度降至其露點臨界溫度而凝聚在元器件上引發(fā)故障。平時在天線座、和差箱內最好放置干燥劑，放好后把艙門用膠封好，每隔一段時間更換一次，當氣溫即將快速下降時，應及時更換新的干燥劑，各電纜頭也用703 膠封好。

⑤熟記雷達在正常工作時的各種參數，如接收機增益、雷達工作頻率、磁控管電流等，當某個參數出現變化時，能迅速找出故障部位。

4 結束語

①當出現雷達接收信號明顯偏弱現象時，檢查發(fā)現接收機在跟蹤探空信號和茅草增益明顯偏大，首先考慮雷達的高放或者是接收機前端是否出現問題。

②當出現測角狀態(tài)顯示信號亮線兩兩不齊時，首先排除旁瓣抓球，然后檢查程序方波，再檢查和差箱內開關管套是否有問題。

③當出現探空后期飛點較多時，檢查探空通道單元11－1 號板上集成塊LM393 上第5 腳電壓，恢復至－6.5～－6.6V。

④當出現測距時顯示無凹口時，首先檢查雷達發(fā)射機是否能正常工作。

⑤探測過程中測距不自動跟蹤，在觀測20 min后，在非整分鐘時段重新開啟雷達，并立即開啟天控自動開關。

⑥機務員應把每次雷達測高與探空儀所測高度(氣高)的差值與前幾次觀測比較，當出現雷達測高與探空儀所測高度(氣高)差值突然變大時，應對光電軸一致性重新標定。

［1］潘志祥，李艾卿. 高空氣象觀測［M］. 北京:氣象出版社，2013.