多普勒天氣雷達日常維護與故障維修

鄭 勇，閔 峰

(61902部隊，四川 宜賓 644000)

0 引言

LLX06C型機動式多普勒天氣雷達工作于X波段，采用全相參脈沖多普勒(PD)體制，能夠在地雜波背景下測量氣象回波強度及區(qū)域分布特性，同時測量散射體徑向速度和速度譜寬。采用高穩(wěn)定主振放大式發(fā)射機、低噪聲大動態(tài)范圍數(shù)字接收機、低副瓣天線、數(shù)字信號處理、實時圖像顯示終端等新技術，具有靈敏度高、動態(tài)范圍大、可靠性高、使用維護方便等特點。由于天線裝置采用液壓倒伏機構，架設、撤收時間大大縮短，是一部性能良好的機動式天氣雷達。目前，LLX06C型機動式多普勒天氣雷達應用廣泛，為保證其良好的應用性能，必須加強對其的日常維護與故障維修。

1 LLX06C型機動式多普勒天氣雷達

LLX06C型機動式多普勒天氣雷達以100 MHz高穩(wěn)晶振為基準，由頻率綜合器產(chǎn)生雷達系統(tǒng)所需的多種頻率資源，即本振源、發(fā)射信號、時鐘信號以及由數(shù)字中頻接收機所產(chǎn)生的多路時序信號等。能夠在地雜波背景下測量氣象回波強度及區(qū)域分布特性，同時測量散射體徑向速度和速度譜寬。雷達終端二次產(chǎn)品軟件根據(jù)探測資料，可反演出大氣風場、氣流速度的分布以及湍流情況，對中尺度風暴、強風切變、冰雹、龍卷、大風等災害性天氣具有實時監(jiān)測和報警能力，為氣象臺站提供氣象保障和氣象服務。

LLX06C機動式多普勒天氣雷達主要由雷達設備、車載運輸設備以及相關輔助設備等組成。雷達設備主要包括天線系統(tǒng)、發(fā)射系統(tǒng)、接收系統(tǒng)、頻綜系統(tǒng)、數(shù)字中頻接收機、信號處理系統(tǒng)、伺服測角系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、配電系統(tǒng)。車載運輸設備主要由軍用越野汽車底盤、方艙和千斤頂?shù)冉M成。輔助設備主要有電子羅盤、傾斜儀、UPS電源以及發(fā)電機等。

2 主要功能與優(yōu)越性分析

2.1 主要功能

利用云、降水對電磁波的后向散射和晴空大氣對電磁波的衍射作用探測大氣中的天氣現(xiàn)象。監(jiān)測陣地周圍高度20 km以下，300 km范圍內(nèi)天氣目標的位置、強度，150 km范圍內(nèi)天氣目標的位置、強度、平均多普勒速度和速度譜寬等多個參數(shù)以及下?lián)舯┝?、中尺度氣旋、陣風鋒等危險天氣。

強度的探測距離有75 km、150 km和300 km 3個量程，降水的可測最低強度為-10 dBz，可測最大強度70 dBz.速度的探測有8 m/s、24 m/s、36 m/s 3個量程。由于采用了PD體制設計，使得LLX06C型機動式多普勒天氣雷達能夠在地雜波背景下測量氣象回波強度及區(qū)域分布特性，同時可測量散射體徑向速度和速度譜寬。

2.2 優(yōu)越性

1)雷達系統(tǒng)整體安裝、機動性好。所有雷達設備集成在一輛運輸單車上，運輸時整車封閉，滿足鐵路、公路、空運、海運運輸要求。工作時，天線艙蓋開啟，能在30 min內(nèi)升起天線，并由運輸狀態(tài)轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)，15 min內(nèi)可由工作狀態(tài)轉(zhuǎn)入運輸狀態(tài)，安裝了電子羅盤，實現(xiàn)快速標定。

2)測速范圍大。利用4/3雙重復頻率可將測速范圍擴展到±36 m/s(150 km)。

3)可靠性高，維修性好。LLX06C型機動式多普勒天氣雷達為主振放大式發(fā)射機。前級放大器為固態(tài)放大器，所采用的功放管和微波功放模塊已在多個產(chǎn)品中被成功應用，電路成熟可靠；末級高頻放大器選用中國科學院電子所研制的KX-4071B型速調(diào)管，功率可達100 kW，現(xiàn)設計輸出脈沖峰值功率為75 kW，速調(diào)管功率降額使用，采用這個方法，既滿足雷達作用距離的要求，又大大延長了速調(diào)管的壽命；同時控保電路提供保護和故障定位功能，調(diào)制器采用了固態(tài)軟管調(diào)制器，具有技術先進、體積小、重量輕、效率高、可靠性高、便于維護、容易實現(xiàn)模塊化設計的優(yōu)點，產(chǎn)品工作穩(wěn)定可靠。

發(fā)射機、接收、信號處理、伺服、雷達終端等設備，大量采用超大規(guī)模器件，印制板數(shù)量少，雷達各系統(tǒng)廣泛采用模塊化設計，互換性好，調(diào)整少。因此，LLX06C型機動式多普勒天氣雷達可靠性大大提高，MTBF大于300 h。

3 日常維護要點

3.1 發(fā)射機維護要點

發(fā)射機必須7 d加1次低壓，時間不得少于20 min。14 d加1次高壓，時間不得少于10 min。發(fā)射機轉(zhuǎn)場完畢后，應檢查發(fā)射機油箱有無滲漏，輕微滲漏，必須用棉紗擦拭干凈方可開發(fā)射機；若滲漏嚴重，則必須立即找廠家維修，不得開機。

3.2 伺服系統(tǒng)維護要點

由于匯流環(huán)使用的是免維護匯流環(huán)，所以不需要維護。但要定期檢查匯流環(huán)艙是否有滲水、發(fā)霉跡象，保證匯流環(huán)的使用環(huán)境。另外，方位、俯仰驅(qū)動裝置都安裝在室外，要定期檢查艙蓋是否有螺絲松動、滲水等現(xiàn)象。當雷達工作5 000 h時，應對傳動齒輪加極低溫潤滑脂。

3.3 天線翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)維護要點

由于天線翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)使用液壓裝置，所以要定期檢查油管是否有滲油、漏油現(xiàn)象，滲油嚴重時，要通知廠家進行修理。當液壓油偏少時，要添加航空液壓油。

3.4 艙蓋打開裝置維護要點

艙蓋裝置的控制是通過安裝在支架上的上下限位開關，實現(xiàn)到位后自動停止，所以要定期檢查2個限位開關鎖緊裝置是否有松動，移位現(xiàn)象，保證艙蓋正常使用。

4 故障維修要點

4.1 發(fā)射機典型故障檢修要點

維修發(fā)射機的先決條件是根據(jù)發(fā)射機控制狀態(tài)和故障狀態(tài)正確判斷故障部位。當發(fā)射機工作出現(xiàn)故障時，首先檢測是虛警還是實警。虛警指發(fā)射機總體控制顯示界面報警而分機面板相應指示燈正常，此時應檢查是發(fā)射機控制板受到干擾還是通信線接觸不好;實警是指總體控制顯示界面報警、分機面板相應指示燈也報故障。下面對燈絲電源故障和低壓電源故障2個典型故障進行分析，發(fā)射機常見故障如表1所示。

表1 發(fā)射機常見故障表

無論用算法診斷故障，還是用本地指示診斷故障，有時只能將可疑故障部位縮小到盡可能小的范圍，還須通過讀取電表讀數(shù)，或觀察組件單元測試點的波形/電壓，并與典型數(shù)據(jù)或歷史記錄相比較，才能進一步確定故障部位。

4.2 接收機典型故障檢修要點

該雷達接收分系統(tǒng)是一個串聯(lián)系統(tǒng)，一旦信號處理軟件輸出數(shù)據(jù)不正常，便可反向檢查主中輸出、前端輸出信號、頻率合成源是否正常。

接收分系統(tǒng)工作異常現(xiàn)象，首先檢查供電系統(tǒng)是否正常。在供電系統(tǒng)正常情況下，則需要分別對頻率合成源、時鐘信號盒、調(diào)制盒、上變頻組件和下變頻組件進行檢查，若發(fā)現(xiàn)問題則需要進行組件更換。

4.3 數(shù)字中頻接收機典型故障檢修要點

若出現(xiàn)數(shù)字中頻接收機不工作，信號處理軟件無數(shù)據(jù)輸出的情況。需要分辨檢查數(shù)字中頻接收機的供電是否為5.2 V。檢查80 MHz時鐘信號輸入是否正常，幅度0 dBm左右。檢查光纖連接是否正確，收發(fā)是否接反。另外，檢查數(shù)字中頻接收機驅(qū)動程序是否安裝。然后根據(jù)檢查結(jié)果，科學選擇處理措施。

4.4 伺服系統(tǒng)故障檢修要點

伺服系統(tǒng)作為多普勒雷達的重要構成部分，進行故障維修十分必要，其故障檢修要點如表2所示。

表2 伺服系統(tǒng)故障檢修要點表

4.5 電源分系統(tǒng)典型故障檢修要點

電源分系統(tǒng)的典型故障主要包括3個：配電箱上表頭無數(shù)據(jù)；打開照明燈后沒電以及按發(fā)射機按鈕后，按鈕燈不亮。針對這些故障，需要分別采取措施。針對表頭無數(shù)據(jù)的情況對電源電壓模塊進行檢查，發(fā)現(xiàn)問題則更換表頭，同時需要對整機供電進行檢查。針對打開照明燈后沒電的情況需要對其進行檢查，以排除故障。另外，按發(fā)射機按鈕后，按鈕燈不亮的情況，需要檢查電源模塊，出現(xiàn)問題及時更換。其故障檢修要點如表3所示。

表3 電源分系統(tǒng)故障檢修要點表

5 結(jié)語

對于電子設備，由于長期使用，設備中可能會出現(xiàn)元器件老化和失效等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象會導致雷達無法正常使用，出現(xiàn)故障。當雷達設備出現(xiàn)故障時，先由專人按標準的故障解決方法進行故障排除;如果不能排除，請盡快和生產(chǎn)廠家聯(lián)系。同時，為保障雷達正常運行，還必須做好日常維護工作。