多普勒天氣雷達(dá)的日常維護(hù)及故障維修

李珂

摘 要：多普勒天氣雷達(dá)具有較強(qiáng)的檢測、預(yù)警功能，被廣泛應(yīng)用于各級(jí)氣象部門中。根據(jù)多普勒天氣雷達(dá)多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出集中常見的雷達(dá)故障和相關(guān)的維修辦法，同時(shí)，還提出了相關(guān)的日常維護(hù)措施，以確保雷達(dá)能夠長時(shí)間處于正常運(yùn)行的狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：多普勒天氣雷達(dá)；雷達(dá)維護(hù)；故障維修；天線座體

中圖分類號(hào)：P412.25 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.09.153

多普勒天氣雷達(dá)是一種相干雷達(dá)，它主要采用的是無線電技術(shù)、信息處理技術(shù)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，其被應(yīng)用于氣象探測、追蹤小尺度天氣系統(tǒng)等多方面，具有很強(qiáng)的預(yù)報(bào)和警報(bào)功能。多普勒天氣雷達(dá)是一部高性能數(shù)字化雷達(dá)，主要是由天線罩、天線系統(tǒng)、發(fā)射系統(tǒng)、接收系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)和終端顯示系統(tǒng)等多部分組成的，是中短期臨近天氣預(yù)報(bào)的重要檢測工具，對(duì)氣候監(jiān)測和科研有重要的意義。因此，為了保證雷達(dá)系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，提高其觀測性能，相關(guān)工作人員有必要了解雷達(dá)各系統(tǒng)的工作原理，掌握其維修技巧，防止故障發(fā)生。由于雷達(dá)長期處于運(yùn)行狀態(tài)，各部件的運(yùn)行時(shí)間也比較長，所以，筆者根據(jù)近些年雷達(dá)的使用情況，分析了雷達(dá)使用過程中的日常維護(hù)和故障維修方面的內(nèi)容。

1 日常維護(hù)措施

多普勒天氣雷達(dá)的工作周期比較長，所以，對(duì)雷達(dá)的維護(hù)工作主要分為日維護(hù)、周維護(hù)、月維護(hù)、年維護(hù)和不定期保養(yǎng)，以便能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、排除問題，使設(shè)備恢復(fù)正常的運(yùn)行狀態(tài)。在維護(hù)的過程中，要逐項(xiàng)檢查和記錄工作儀器、元件的相關(guān)情況，以便日常維護(hù)和日后的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。

1.1 天線座體維護(hù)

對(duì)于天線座，可半年檢查一次天線座的水平，超出誤差范圍的要及時(shí)調(diào)平。同時(shí)，要做好天線座的清潔工作，按照規(guī)定的要求，三個(gè)月做一次清潔，注意天線座底各部位端蓋和密封墊是否完好。在清潔其表面時(shí)，要使用清水，內(nèi)部要使用吸塵器清理，禁止使用含水成分的液體清洗內(nèi)部元件。要定期檢查天線座的狀態(tài)，把2個(gè)方位門蓋板和其他檢測點(diǎn)蓋板摘除，檢查內(nèi)部各插頭接觸處是否有松動(dòng)或臟污，導(dǎo)波旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)是否良好，及時(shí)清除元件上的灰塵，并修補(bǔ)劃痕，檢查清理后將蓋板復(fù)原。另外，還要注意天線座的潤滑情況，每3個(gè)月和每12個(gè)月潤滑一次天線座的中齒輪和仰俯減速箱輸出軸承，減速箱和方位油池6個(gè)月?lián)Q一次油。

1.2 發(fā)射機(jī)系統(tǒng)維護(hù)

一般情況下，發(fā)射機(jī)不會(huì)出現(xiàn)故障，即便出現(xiàn)元件故障也是比較容易解決的。為了防止故障的發(fā)生，可進(jìn)行防御性維護(hù)，3個(gè)月進(jìn)行一次，主要清潔發(fā)射機(jī)柜進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口和聚焦線圈進(jìn)風(fēng)口濾塵網(wǎng)上的灰塵。同時(shí)，要定期檢查控制板3AI上指示燈的功能，每年檢查一次脈沖變壓器油箱中的介電強(qiáng)度，每半年檢查一次電表讀數(shù)和測試點(diǎn)波形、參數(shù)等。

1.3 附屬設(shè)施的檢查和維護(hù)

為了保證雷達(dá)的整體性能，要注意其附屬設(shè)施的檢查和維護(hù)工作的落實(shí)情況。附屬設(shè)施主要包括UPS、油機(jī)和配電箱。在檢查時(shí)，要注意檢查UPS輸入輸出電壓等參數(shù)是否在正常范圍內(nèi)，定期測量UPS電池端的電壓，如果長期不停電，則需人為中斷供電，使UPS帶負(fù)載供電，進(jìn)而延長其工作壽命。定期檢查配電柜各接線柱和空氣開關(guān)的工作情況，查看輸入輸出電壓是否正常；定期檢查柴油發(fā)電機(jī)水位、油位，檢查電瓶電壓，及時(shí)更換機(jī)油、空氣和機(jī)油濾清器。另外，在天寒時(shí)節(jié)，要注意添加防凍液，以確保設(shè)備處于正常的待機(jī)狀態(tài)。

2 日常故障及維修

2.1 回波故障

多普勒雷達(dá)正常開機(jī)加高壓運(yùn)行后，終端實(shí)時(shí)處理程序內(nèi)強(qiáng)度場回波正常，但是，速度和譜寬場無回波，監(jiān)控程序各測試點(diǎn)沒有任何故障報(bào)告。發(fā)生此問題是因?yàn)榻邮諜C(jī)帶通濾波器之前回波信號(hào)并未分離，根據(jù)強(qiáng)度場判斷該處以前的電路是否正常，如果傳輸正常，則采集器和網(wǎng)絡(luò)都應(yīng)正常，這時(shí)，可重點(diǎn)測試各模塊信號(hào)輸入輸出端口，找出具體的故障點(diǎn)。對(duì)回波故障的維修應(yīng)先從信號(hào)處理器入手，嘗試更換備份的加速版，如果重新開機(jī)后故障仍存在，則可把信號(hào)處監(jiān)控面板開關(guān)置于檢測檔，根據(jù)終端強(qiáng)度、速度場的色環(huán)回波判斷信號(hào)處理支路是否故障；如果上述內(nèi)容均正常，則需檢測信號(hào)處理面板的I、Q信號(hào)輸入端口。這時(shí)發(fā)現(xiàn)，均只有幾毫伏的量，并且信號(hào)波形異常。由此可以判斷，接收機(jī)故障。打開接收機(jī)的電源，依次測試相關(guān)器件，判斷具體的故障部位，更換備件后，開機(jī)加高壓回波即可恢復(fù)正常。

2.2 雷達(dá)天線動(dòng)態(tài)故障

在多普勒雷達(dá)系統(tǒng)使用的過程中，天線座動(dòng)態(tài)出錯(cuò)、報(bào)警強(qiáng)制系統(tǒng)待機(jī)時(shí)不可操作都屬于雷達(dá)天線動(dòng)態(tài)故障。導(dǎo)致這種故障的原因有多種，所以，可采取由難到易的方式進(jìn)行一次檢測。先清洗雷達(dá)碳刷和滑環(huán)，如果故障仍然存在，可使用RDASOT軟件進(jìn)行不同方位和仰角連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的檢測；如果出現(xiàn)錯(cuò)誤信息，但是，方位正確，仰角出現(xiàn)抖動(dòng)和角碼閃爍時(shí)則說明是仰角的問題。進(jìn)一步測試電阻值和波形，如果出現(xiàn)抖動(dòng)，則說明確實(shí)存在仰角故障，需進(jìn)一步檢測；如果更換5A6數(shù)字板和模擬板，故障仍然存在時(shí)，則需檢測上、下光纖板；如果發(fā)現(xiàn)上、下光纖板存在問題，則可以采取直接更換故障光纖板雷達(dá)天線的方式，這樣雷達(dá)天線便可恢復(fù)到正常的狀態(tài)。

2.3 發(fā)射系統(tǒng)故障

發(fā)射機(jī)采用大功率速調(diào)管線性放大技術(shù)，具有消除地面雜波和精確測量風(fēng)速的基本條件。由于發(fā)射機(jī)按模塊化設(shè)計(jì)，任何一個(gè)模塊故障都容易被檢測到。在使用過程中發(fā)現(xiàn)，夏季故障發(fā)生的概率比較高，由于氣象雷達(dá)發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的功率較大，在使用過程中會(huì)產(chǎn)生高熱。如果在氣溫偏高的夏季長期使用該設(shè)備，可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)射機(jī)系統(tǒng)內(nèi)個(gè)別模塊的元件參數(shù)發(fā)生變化。容易發(fā)生故障的元件有聚焦線圈電源、BOOSTER板電源被燒壞，駐波比告警等故障，嚴(yán)重影響了發(fā)射機(jī)的正常工作。為了避免發(fā)生以上故障，可根據(jù)地方氣候和雷達(dá)機(jī)房的具體情況盡量減小機(jī)房空間，在高溫時(shí)節(jié)可增設(shè)降溫空調(diào)，值班人員要及時(shí)與預(yù)報(bào)員溝通，在沒有航班或天氣較好的情況下，要關(guān)閉發(fā)射機(jī)的高壓，減少其持續(xù)工作的時(shí)間，使機(jī)房溫度保持在20°～21°的范圍內(nèi)，延長速調(diào)管的使用壽命，采取多種措施，確保發(fā)射機(jī)不受故障的干擾，有效地提高工作效率。

2.4 波導(dǎo)故障

開啟高壓接通后，高壓電壓、高壓電流和指示燈顯示都正常。在接收監(jiān)控分機(jī)中，除了對(duì)數(shù)檢波電壓無變化外，其他均正常。這說明，當(dāng)發(fā)射機(jī)正常工作時(shí)，可能是接收機(jī)或饋線部分各波導(dǎo)段發(fā)生故障。鑒于此，可檢查接收機(jī)的靈敏度、連接電纜和饋線中的波導(dǎo)段是否正常，如果發(fā)現(xiàn)都沒有異常，則可判斷故障位于天線座內(nèi)。打開天線座上的倉蓋發(fā)現(xiàn)，方位旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上的直波導(dǎo)隨天線方位旋轉(zhuǎn)被扭斷。這時(shí)，需聯(lián)系設(shè)備廠商重做波導(dǎo)，并更換方位旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，以排除故障。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：白潔〕