關(guān)于多普勒天氣雷達換季維護方案的設(shè)計

曹敦波　范大偉　陳福康　祁珊

摘? 要：為保障ADWR雷達系統(tǒng)在業(yè)務(wù)運行中的技術(shù)狀態(tài)，提高雷達系統(tǒng)的工作可靠性，在每半年需對ADWR雷達系統(tǒng)進行一次換季，文章設(shè)計雷達設(shè)備換季檢查及維護流程，對系統(tǒng)工作狀態(tài)和主要技術(shù)指標(biāo)作較全面的檢查、測試情況進行記錄，供氣象同行參考。

關(guān)鍵詞：ADWR;換季維護;技術(shù)指標(biāo)

中圖分類號：N959.4? ? ? ? ?文獻標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）06-0075-03

Abstract： In order to ensure the technical state of the ADWR radar system in the business operation and improve the reliability of the radar system， it is necessary to make seasonal maintenance to the ADWR radar system every half a year. This paper designs the process of seasonal inspection and maintenance of radar equipment， and records the working status and main technical indicators of the system comprehensively， which can be used as a reference for meteorological practitioners.

Keywords： ADWR; seasonal maintenance; technical indicators

引言

烏魯木齊機場多普勒天氣雷達（以下簡稱 ADWR）是由安徽四創(chuàng)電子股份有限公司設(shè)計、開發(fā)研制的新一代大型C波段全相參脈沖多普勒天氣雷達。ADWR于2009年1月18日投入調(diào)試運行，分析中小尺度天氣系統(tǒng)，警戒強對流危險天氣，制作短時天氣預(yù)報，為預(yù)報員、管制員和航空用戶提供更為及時、準(zhǔn)確的服務(wù)，是保障民航飛行安全的強有力的工具。

為保障ADWR雷達系統(tǒng)在業(yè)務(wù)運行中的技術(shù)狀態(tài)，提高雷達系統(tǒng)的工作可靠性，在每半年需對ADWR雷達系統(tǒng)進行一次換季，本文設(shè)計雷達設(shè)備換季檢查及維護流程，對系統(tǒng)工作狀態(tài)和主要技術(shù)指標(biāo)作較全面的檢查、測試情況進行記錄。

1 換季檢查及維護流程

換季人員、儀表配備：

換季人員一般為3～4人，所需要的主要儀表：固態(tài)噪聲源WAB053055HNB 1個、示波器100MHz 1臺、檢波器、衰減器等C波段1套。

2 換季內(nèi)容

2.1 結(jié)構(gòu)件維護

對雷達部分結(jié)構(gòu)設(shè)備，如天線、轉(zhuǎn)臺、匯流環(huán)、抽風(fēng)通道、充氣機等進行檢查和維護，主要內(nèi)容和記錄詳見《ADWR雷達設(shè)備（結(jié)構(gòu)件）維護記錄》。雷達設(shè)備維護，主要目的在于檢查雷達在安裝運行一段時間后，結(jié)構(gòu)各部件是否已經(jīng)達到疲勞強度，是否存在著安全隱患，并將存在的問題有效的解決，最終使其能持續(xù)穩(wěn)定的工作。雷達結(jié)構(gòu)件維護檢查內(nèi)容包括：天線罩：天線罩板塊間的連接是否完好、有無滲水情況;天線罩四周的螺釘是否有松動、生銹等現(xiàn)象。天線座：配重塊各聯(lián)接部分是否完好，有無安全隱患;限位擋塊上的緩沖塊是否老化損壞;配重的位置是否合適。天線反射面：觀察天線是否有裂痕、變形等異常情況;檢查旋轉(zhuǎn)變壓器固定夾有無生銹現(xiàn)象。俯仰轉(zhuǎn)臺：內(nèi)部所有連接電纜是否有嚴(yán)重老化現(xiàn)象;減速器外表面是否有滲油現(xiàn)象，工作聲音是否正常;軸承工作時有無異常聲音，潤滑脂是否變性;傳動齒輪工作是否異常，有無異常磨損情況;俯仰軸兩端的緊固螺母是否松動;檢查旋轉(zhuǎn)變壓器固定夾有無生銹現(xiàn)象;檢查旋轉(zhuǎn)變壓器固定夾有無生銹現(xiàn)象。方位轉(zhuǎn)臺：回轉(zhuǎn)支承工作時有無異常聲音，觀察齒輪有無異常磨損，潤滑脂是否變性;減速器外表面是否有滲油現(xiàn)象，工作聲音是否正常;匯流環(huán)的工作情況，觀察碳刷和導(dǎo)電環(huán)有無過磨損現(xiàn)象，各塑料件是否有開裂現(xiàn)象;內(nèi)部所有連接電纜是否有嚴(yán)重老化現(xiàn)象;各支承受力件有無異?，F(xiàn)象;所有聯(lián)接螺釘有無嚴(yán)重生銹現(xiàn)象和安全隱患;方位與俯仰臺之間的罩旁有無灰塵堆積現(xiàn)象。工作機柜：各受力件是否有變形疲勞現(xiàn)象;進風(fēng)板上灰塵是否需要清理;雷達設(shè)備接地是否完好、可靠。饋線系統(tǒng)：波導(dǎo)固定是否安全可靠，螺釘是否松動、生銹;進行氣密性檢查，有無嚴(yán)重漏氣器件;進行氣密性檢查，有無嚴(yán)重漏氣器件。顯控機柜：抽拉導(dǎo)軌是否運動自如;門是否開關(guān)自如。

2.1.1 雷達結(jié)構(gòu)換季維護檢查步驟、重點與方法

雷達結(jié)構(gòu)方面的換季重點在于檢查各運動件的運動情況和各受力件的長時間受力有無變形或存在安全隱患等情況。主要是為了解決一些細小的問題，避免出現(xiàn)大的事故。雷達結(jié)構(gòu)維護步驟應(yīng)該是從外到內(nèi)，從上到下進行。用眼觀、耳聽、手觸等方式進行多方位的檢查。

雷達結(jié)構(gòu)維護重點是雷達天線轉(zhuǎn)臺內(nèi)的傳動機構(gòu)維護和保養(yǎng)，每隔一定時間后（一般為1年），需對傳動機構(gòu)補充油脂以保持潤滑。齒輪要進行防氧化保護，重新給齒輪上脂前，需做相應(yīng)的的清潔工作，應(yīng)仔細檢查齒根、環(huán)圈有無異物，并且檢查有無松動現(xiàn)象、嚙合是否正確、齒輪全齒寬上的負載是否均勻、磨損情況如何等，須擦掉舊的油脂并檢查有無污染物質(zhì)如沙塵、金屬顆粒等。軸承和回轉(zhuǎn)支承的維護方法：加脂時，須慢速轉(zhuǎn)動至少兩圈，保證潤滑脂完全覆蓋運動表面。所有運動件上的緊固件在工作當(dāng)中會產(chǎn)生運動疲勞，所以要檢查所有緊固螺栓是否有松動現(xiàn)象，并且對各緊固件重新進行予緊。這里需要特別注意的地方是匯流環(huán)線圈下的6根螺釘，需要將其擰緊，以防止其與線圈接觸發(fā)生短路。

2.1.2 雷達結(jié)構(gòu)維護記錄表

檢查轉(zhuǎn)臺水平度（合像水平儀），如果差值超過30″，則需要作相應(yīng)的調(diào)整，并作好記錄。

2.2 主要指標(biāo)測試

根據(jù)現(xiàn)場條件和設(shè)備情況，對雷達主要技術(shù)指標(biāo)進行測試，測試內(nèi)容和記錄見《ADWR雷達主要技術(shù)指標(biāo)換季測試記錄》

2.2.1 發(fā)射射頻脈沖包絡(luò)

測量方法：用示波器直接讀出發(fā)射射頻脈沖信號經(jīng)檢波后的視頻脈沖寬度、上升沿時間、下降沿時間、頂部起伏等，并記錄。

2.2.2 發(fā)射功率測量

采用機內(nèi)功率檢測設(shè)備，在多種工作狀態(tài)下進行測量，由終端直接讀出峰值功率值，做好記錄。

2.2.3 接收機噪聲系數(shù)測量

將固態(tài)噪聲源接至接收機前端（RF回波輸入端），在雷達終端顯示器上讀出噪聲源加電和不加電時的噪聲功率的比值ΔP（dB），根據(jù)下面的公式計算出噪聲系數(shù)。

計算公式：

式中：Ne為固態(tài)噪聲源的超噪比，ΔP為噪聲源加電和不加電時的噪聲功率的比值（dB），算出：噪聲源加電時噪聲功率、噪聲源不加電時噪聲功率、噪聲系數(shù)NF（dB）。

2.2.4 單庫FFT譜分析法測量系統(tǒng)極限改善因子

用單庫FFT譜分析法：將發(fā)射主波信號經(jīng)耦合延遲衰減后送入射頻接收機，在終端顯示器觀察信號處理器對該信號作FFT處理的輸出譜線（不加地物抑制）。記錄信號和噪聲的功率譜密度比值（S/N），計算出極限改善因子（I）。計算公式：I=S/N-10lgN式中：I極限改善因子（dB）;S/N信號噪聲比（dB）;N單庫FFT處理點數(shù)。

2.2.5 系統(tǒng)相干性

目前尚無一種直接測試系統(tǒng)相干性的方法，經(jīng)試驗，測量I、Q值計算相位噪聲來表征系統(tǒng)相干性，對新一代天氣雷達較為合適。故采用上述方法來檢驗雷達系統(tǒng)的相干性。

I、Q相角法：

系統(tǒng)相干性能用I、Q相角法進行測試、計算相位噪聲。

將雷達發(fā)射微波脈沖信號經(jīng)衰減延遲后注入接收機前端，對該信號放大、相位檢波后的I、Q值進行多次（如1024）采樣，由每次采樣的I、Q值計算出信號的相位，求相位的均方根誤差（σφ），用σφ表征信號的相位噪聲。在驗收測試時，取其10次相位誤差σφ的平均值來表征系統(tǒng)相干性。記錄系統(tǒng)相干性測試數(shù)據(jù)注：根據(jù)指標(biāo)要求，系統(tǒng)相位噪聲σφ≤0.3°，用L=-20log（sinσφ）估算系統(tǒng)的地物對消能力應(yīng)≥45.6dB。

2.2.6 雷達波束指向定標(biāo)檢查

采用太陽標(biāo)定法檢查雷達系統(tǒng)定標(biāo)數(shù)據(jù)。

2.2.7 天線伺服系統(tǒng)控制誤差

天線控制精度檢驗包括方位控制精度和仰角控制精度， 檢驗時以控制的設(shè)置值與終端顯示器角度指示值差值的均方根誤差來表征。

2.2.8 可控硅性能檢測

在斷電情況下，使用萬用表依次測量每塊可控硅的電阻，阻值在200～300k之間正常，阻值低于200k時需及時更換可控硅塊。

2.3 雷達狀態(tài)記錄

對雷達系統(tǒng)的工作狀態(tài)和重要參數(shù)進行記錄，以便于建立完整的產(chǎn)品資料，便于后期的技術(shù)保障工作。

3 結(jié)束語

為保障ADWR雷達系統(tǒng)在業(yè)務(wù)運行中的技術(shù)狀態(tài)，提高雷達系統(tǒng)的工作可靠性，在每半年需對ADWR雷達系統(tǒng)進行一次換季，本文設(shè)計了ADWR雷達系統(tǒng)換季檢查、維護流程及各類記錄模板，按照流程可完成對系統(tǒng)工作狀態(tài)和主要技術(shù)指標(biāo)進行相對全面的檢查和測試。如有更高需求可聯(lián)系廠家?guī)I(yè)設(shè)備到現(xiàn)在巡檢并出具巡檢報告。

參考文獻：

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