劉澤琪 潘一銘

摘要：SA天氣雷達(dá)是氣象部門對暴雨天氣、熱帶氣旋、風(fēng)切變、龍卷、冰雹等災(zāi)害性天氣進(jìn)行監(jiān)測的重要工具之一。本文主題要根據(jù)SA天氣雷達(dá)運(yùn)行實際，重點(diǎn)對SA天氣雷達(dá)天線功率故障進(jìn)行分析，給出了故障定位方法、故障維修以及維護(hù)措施，以供同行參考。

關(guān)鍵詞：SA天氣雷達(dá);天線功率故障;維修;維護(hù)

引言

SA型天氣雷達(dá)是首批在國內(nèi)布網(wǎng)的S波段多普勒天氣雷達(dá)，該雷達(dá)產(chǎn)品覆蓋了沿海及內(nèi)陸大部分省份和城市，構(gòu)成了規(guī)范化的聯(lián)網(wǎng)觀測模式，能夠?qū)Ρ┯晏鞖狻釒庑?、風(fēng)切變、龍卷、冰雹等災(zāi)害性天氣的發(fā)生、發(fā)展以及消亡過程具有較強(qiáng)的監(jiān)測預(yù)報服務(wù)能力。SA天氣雷達(dá)推廣應(yīng)用以來取得了十分顯著的經(jīng)濟(jì)、社會效益，是我國現(xiàn)代化觀測系統(tǒng)的重要組成部分。SA天氣雷達(dá)主要包含天線系統(tǒng)、收發(fā)開關(guān)、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)以及處理和控制終端等部分構(gòu)成。SA天氣雷達(dá)在長期運(yùn)行過程中也會發(fā)生一些故障問題，影響雷達(dá)運(yùn)行質(zhì)量。本文主要對SA天氣雷達(dá)天線功率故障維修維護(hù)措施進(jìn)行探究，為雷達(dá)保障業(yè)務(wù)的開展提供指導(dǎo)。

1.天線功率報警故障定位方法

1.1天線峰值功率偏高（或過低）報警

一般情況下，此類故障報警主要是發(fā)射機(jī)造成的。如果發(fā)射機(jī)功率正常，則其他相關(guān)天線功率將不會發(fā)出警報。若天線功率發(fā)生BITE錯誤警報時，或者當(dāng)天線功率計的零點(diǎn)超過極限時發(fā)生警報時，這是與該方面有關(guān)的警報。

1.2天線電源BITE錯誤警報

若發(fā)射機(jī)功率發(fā)生BITE警報時，是由發(fā)射機(jī)引起造成的，但如果發(fā)射機(jī)功率正常且其他天線功率沒有警報，則應(yīng)從發(fā)射天線功率測量以及傳輸方面找出原因。

1.3天線功率計零點(diǎn)超限報警

此警報通常與天線功率BITE錯誤警報一同出現(xiàn)，這通常是天線功率的測量或傳輸期間的問題。

1.4虛警

針對后端警報處理器或者計算機(jī)導(dǎo)致的虛警問題，需要對雷達(dá)系統(tǒng)的整體運(yùn)行狀況進(jìn)行檢查和分析。

2.雷達(dá)天線功率故障維修措施

2.1天線功率出現(xiàn)報警

假如功率探頭受到損壞，則可以使用天線功率探頭和接收器功率探頭的位置來確定功率探頭有無損壞。可以選用備用功率探頭器進(jìn)行更換，然后檢查是否可以消除故障警報。如果功率傳感器天線的外部電磁輻射有干擾，則可以蓋上功率傳感器箔包裝或?qū)⑵湟苿右粽{(diào)位置。2.2雷達(dá)天線動態(tài)故障

當(dāng)雷達(dá)的天線基座出現(xiàn)動態(tài)錯誤而沒有辦法操作警報時，它將被迫等待系統(tǒng)，這意味著雷達(dá)天線具有動態(tài)故障。一般導(dǎo)致雷達(dá)天線出現(xiàn)此類狀況的因素較多，需要及時進(jìn)行有效處理。第一，對雷達(dá)滑環(huán)與碳刷進(jìn)行清潔。若故障仍然存在，請執(zhí)行接下來的步驟。通過RDAsOT軟件進(jìn)行測試，方位角和仰角以不同的速度連續(xù)旋轉(zhuǎn)。假如消息中有錯誤，則有的時候仰角會抖動并閃爍代碼，但是方向沒有差錯，這意味著仰角存在問題。借助于萬用表測試的電機(jī)繞組電阻值是正常的。之后，示波器在電阻器R166側(cè)波形上測試了抖動，這意味著5A6模板存在問題。比較分析方位角分支得出R63屬于正常頻帶，并且電平相對筆直。然而，R166的兩端仍然存在波形振蕩，這意味著問題主要存在于仰角分支上。假如對5A6數(shù)字板和模擬板進(jìn)行更換之后，故障仍然存在。最后，仔細(xì)檢查上下光纖板，發(fā)現(xiàn)是光纖板存在問題，此時只需要對其進(jìn)行更換就可以恢復(fù)正常。

2.3雷達(dá)開機(jī)后，天線失控

開啟雷達(dá)，實施無間距操作，意味著伺服驅(qū)動器軟件存在故障。通過對伺服系統(tǒng)進(jìn)行檢測可以獲悉，天線在垂直方向上的移動超出了保護(hù)范圍，將天線限位的機(jī)械保護(hù)裝置撞壞。天線在碰撞受阻的時候形成的一個40A的反激強(qiáng)電流，將驅(qū)動電源內(nèi)的保險燒斷。在對設(shè)備進(jìn)行維修或者更換之后，系統(tǒng)便能夠正常運(yùn)行。

2.4天線速度不穩(wěn)定，誤差電壓擺幅幅大，抖動嚴(yán)重

雷達(dá)的速度不穩(wěn)定大都是由伺服放大器造成的。此時增益由可調(diào)電位器RP6調(diào)節(jié)，但是天線速度很快再次出現(xiàn)異常。更換LM124之后，問題依然沒有得到解決。深入檢查后，卸下并檢查了方位伺服電機(jī)，可以獲悉電機(jī)接線插頭中的兩個信號源的速度和驅(qū)動器均出現(xiàn)了損壞，此時對損壞的部件進(jìn)行更換便可以恢復(fù)正常。

2.5雷達(dá)天線運(yùn)行時軸角編碼器的輸出數(shù)據(jù)不穩(wěn)定

如果旋轉(zhuǎn)變壓器、RDC，光纖鏈路以及電路傳輸系統(tǒng)等任意組件出現(xiàn)故障，角度顯示值可能會跳變。此時需要要對旋轉(zhuǎn)變壓器的導(dǎo)線進(jìn)行檢查，對匯流環(huán)、軸角編碼箱進(jìn)行更換，以恢復(fù)雷達(dá)天線運(yùn)行正常。

2.6體掃狀態(tài)天線伺服沒有警報時，掃描將停止

伺服系統(tǒng)中沒有警報，意味著伺服系統(tǒng)的電源部分沒有異常，方位驅(qū)動器的驅(qū)動電壓指示已擴(kuò)展，CNC出現(xiàn)錯誤信號，意味著伺服系統(tǒng)的正常錯誤信號。主控制單元、測量元件和角度代碼轉(zhuǎn)換器以及在人工狀態(tài)下的伺服系統(tǒng)運(yùn)行速度很快，可以通過搖動手輪來旋轉(zhuǎn)天線，但是速度誤差信號較慢。如果方位角驅(qū)動電流大，那么就意味著方位角驅(qū)動擴(kuò)展過載，并且初步判斷方位角驅(qū)動永磁直流電動機(jī)或者天線組機(jī)械零件出現(xiàn)了故障。通過檢查之后獲悉，發(fā)現(xiàn)天線電阻較大，與直流電動機(jī)和減速齒輪分開，之后推動天線自由旋轉(zhuǎn)，此時可以確定直流電源發(fā)電故障，更換之后促使故障問題得到有效解決。

2.7關(guān)閉RDAsc操作系統(tǒng)后，天線實際上指示仰角沒有處于零度

在關(guān)掉RDAsc操作系統(tǒng)之后，天線事實上指示仰角為負(fù)仰角，并且天線狀態(tài)指示其已進(jìn)入“天線死區(qū)限位”。天線無法穩(wěn)定在水平零度，并且“具有自落現(xiàn)象”。啟動RDASC操??作系統(tǒng)的時候，只可以對一次體掃進(jìn)行接收。等到計算機(jī)重啟之后，可以接收下一次，通過反復(fù)啟動計算機(jī)來運(yùn)行，無法定期獲取數(shù)據(jù)。此時可擰松天線固定板的螺釘，卸下螺母，然后增加固定板，“實際上會增加重量”。上下光端機(jī)和光纖具有憑借光纖將天線部分信號傳輸?shù)絉DASC控制臺的功能。若天線部分的信號無法憑借光纖傳輸?shù)絉DAsc控制臺時，需要及時維修，首先要檢查玻璃端子兩端的直流電壓和二極管兩端的直流電壓，查看燃油箱是否處于高電位，檢查光纖板，進(jìn)行維修或換新。

3.SA天氣雷達(dá)天線功率維護(hù)措施

為了減少雷達(dá)天線功率故障發(fā)生幾率，確保雷達(dá)天線運(yùn)行正常，需要注意做好維護(hù)管理工作。具體可以做到下述幾點(diǎn)：

（1）天線罩內(nèi)部的空氣必須保持干燥、流通，以防止機(jī)械零件生銹。每年需要檢查天線軸，并更新油脂，特別是對于俯仰箱中的軸承和方位軸等部位應(yīng)該重點(diǎn)進(jìn)行維護(hù)。在更換油脂之前，必須先用汽油清潔以往的油脂，以有效防止磨損后形成的金屬雜質(zhì)進(jìn)入軸承。

（2）由于雷達(dá)天線的長期運(yùn)行，方位電機(jī)的碳刷已經(jīng)受到不同程度的磨損。必須事先準(zhǔn)備好相同類型的碳刷以作備用。

（3）由于天線旋轉(zhuǎn)頻率非常高，容易磨損，在匯流環(huán)上會形成更多的銅屑。匯流環(huán)之間的短路很容易引起火花，進(jìn)而使得匯流環(huán)上的絕緣層被燒壞。此時可以采取酒精清潔匯流環(huán)和彈簧觸頭，在安裝過程中需要重新調(diào)節(jié)壓力，確保接觸良好、受力均勻。

（4）伺服功放部分經(jīng)常會發(fā)生很多故障，大多數(shù)是由天線相關(guān)的電路和機(jī)械零件引起的。所以，平時需要時常檢查和維護(hù)伺服系統(tǒng)，對其基本參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)要仔細(xì)查看，確保處于正常狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳少峰，李源鴻，郭澤.CINRAD/SA雷達(dá)分系統(tǒng)常見故障的分析處理[J].氣象水文海洋儀器，2009（3）.

[2]賀漢清，李源鋒，楊立洪，等.CINRAD /SA 雷達(dá)天線故障定位與技術(shù)調(diào)整[J].廣東氣象，2008，30（3）：61 -62.

作者簡介：劉澤琪（1990-），男，漢族，廣西壯族自治區(qū)蒙山縣人，本科學(xué)歷，助理工程師，從事氣象裝備，自動站及雷達(dá)工作。