多普勒天氣雷達的故障維修及日常維護

李宗昊

（遼寧省氣象裝備保障中心，遼寧 沈陽 110000）

多普勒天氣雷達作為一種性能較強的數(shù)字雷達，由發(fā)射與接收控制系統(tǒng)、天線罩、監(jiān)視器控制系統(tǒng)和終端顯示器等部分組成。它作為監(jiān)測短期天氣預報的一種常用工具，在氣候監(jiān)控與科學研究等過程中均發(fā)揮著重要作用。為確保雷達系統(tǒng)的平穩(wěn)運行，并使其可靠度與觀察性能實現(xiàn)顯著提升，工作人員必須清晰掌握每一個雷達系統(tǒng)的工作原理，同時還要掌握一定的維修維護技術，以確保故障發(fā)生時能夠及時進行處理應對。另外，由于雷達運行時間較長，并且每個組件均位于持續(xù)運行狀況，因此導致故障發(fā)生率較高。基于此，本文結合自身所在氣象局雷達運行的實際情況，重點探討了雷達常見故障維修及日常維護，對于保證多普勒天氣雷達的正常、平穩(wěn)運行等具有重要意義。

1 多普勒天氣雷達的常見故障及維修

1.1 發(fā)射系統(tǒng)故障及維修措施

多普勒天氣雷達當中的發(fā)射機系統(tǒng)主要使用一種功率較大的速調(diào)管線性放大技術，具備有效消除室內(nèi)地表雜音聲波及準確快速測定室內(nèi)風速的技術基礎。由于所有的射頻發(fā)射器都已經(jīng)是全部采用了完全模塊化的結構設計，因此用戶能夠輕松地隨時檢測到并得到任意一個發(fā)射模塊的任何故障。在夏季雷達使用的這個過程中，發(fā)現(xiàn)在該季節(jié)天氣雷達信息極易發(fā)生故障，同時天氣雷達發(fā)射機往往會產(chǎn)生較大的功率，進而產(chǎn)生大量的熱量。若在夏季持續(xù)長時間使用該設備，勢必會影響到變送器系統(tǒng)當中每個模塊的組件參數(shù)。其中以明火燒壞聚焦電源線圈的電源及booster板上的電源、駐波比報警異常等故障最為常見，導致射頻發(fā)射器無法位于正常工作狀態(tài)。為有效應對故障現(xiàn)象，可以根據(jù)當?shù)氐膼毫託夂驐l件狀態(tài)和使用雷達處理機房的設備實際使用具體情況，盡量減少雷達機房的使用空間。可以添加高溫制冷空調(diào)，值班人員應當在沒有飛行或者天氣條件更好的地方進行預報，及時與情況預報工作人員進行溝通。而且還要及時將變送器的高壓關閉，使其持續(xù)運行時間得以減少，應將變送器機房的溫度控制在20℃～21℃，這樣可以延長變送器快速調(diào)管的壽命。同時，要及時采取各項措施以保證變送器能夠不受故障影響，有效地提高其工作效率。

1.2 回波故障及維修

多普勒雷達正常啟動并在一定的高壓下工作運行后，終端實時地處理程序中強度場的返波是正常的，但在一定速度或頻譜寬場中不會有返波，而監(jiān)視程序中每個檢測點也不會收到任何的故障報警。而產(chǎn)生此種問題的原因主要是由于回聲信號和接受器的帶通濾波器之間不能夠分離。按照強度場來判斷以上兩種電路是否位于正常工作狀態(tài)。若數(shù)據(jù)正常傳輸，則網(wǎng)絡與收集器也均正常工作。這時應當對每個模塊的信號輸入或輸出端口進行測試，以查找故障發(fā)生部位。對于回聲式故障的維護方法應首先從一個信號處理器啟動開始，對回聲設備備份進行重啟或更換一個加速版本，若重啟之后故障仍然無法排除，則應當設置信號監(jiān)測面板的開關為檢測檔，以終端信號的強度與頻率場顏色為依據(jù)進行檢測，并根據(jù)循環(huán)式的回波確定信號處理器分支是否發(fā)生故障，若以上內(nèi)容均正常顯示，則應當同時對信號處理面板當中I、Q 等信號輸入端口進行檢查。若出現(xiàn)幾毫伏的量，而且信號波形無法正常顯示，就能夠判定一臺接收機是否有故障。然后打開一臺接收機，依次測試所有相關組件，確定其故障具體位置并及時更換備件，然后再打開高壓回波使其恢復正常運行。

1.3 波導故障及維修

將高壓打開之后，高壓電壓及其輸出的電流、指示燈均正常顯示。在接收范圍之內(nèi)，僅有一個對數(shù)檢波的電壓保持不變，其他均正常顯示。該現(xiàn)象表明，當一個發(fā)射器能夠正常地工作時,很有可能就是接收器或者饋電波導的一個部件出現(xiàn)了故障。此時應當對接收器的靈敏性進行檢查，查看與電纜、廓線部分相互連接的各個波導區(qū)域看是否出現(xiàn)問題。若無異常，則判斷為出現(xiàn)故障所在地點位于天線底座里。打開天線底部的蓋子，發(fā)現(xiàn)隨著天線方位角的扭曲而旋轉，方位角與直波導相互作用而使天線的方位角扭曲或者旋轉。這時，必須要及時地聯(lián)系設備制造商以再次進行波導和改裝，然后更換一個方位旋轉的接頭來解決這一問題。

1.4 雷達天線動態(tài)故障及維修

多普勒雷達系統(tǒng)在使用過程中，天線基座的動態(tài)誤差和備用強制報警系統(tǒng)的不可操作性均屬于雷達天線的動態(tài)故障。引發(fā)上述故障的原因多種多樣，可以從困難到容易進行測試。一是要及時清潔雷達碳刷與滑環(huán)。如果無法排除故障，則應當使用RDASOT 軟件對各個方位角與俯臥傾斜度的連續(xù)運動進行檢測。若信息錯誤，而方位偏差正常，仰角就會發(fā)生波動，并且偏差的角度代碼也會閃亮，表示仰角正確就是這個問題之處。

2 多普勒天氣雷達系統(tǒng)的日常維護維修

2.1 雷達發(fā)射機的保養(yǎng)維護

由于天氣雷達主要位于沙塵較多的區(qū)域，所以機柜和零部件容易積灰，因此應及時清洗高壓零部件上的灰塵，以免產(chǎn)生高壓和強電，造成元件起火。為了避免發(fā)生短路或開路故障，清潔時，最好使用刷子或吹風機，并避免使用碎布，以免損壞組件的焊點，從而導致不必要的開路故障或組件損壞。由于在灰塵清潔過程中很容易觸摸電纜插頭，因此在清潔工作后，需要檢查電纜連接是否良好。

2.2 雷達天線的維護和保養(yǎng)

首先，對于天線罩的內(nèi)部，空氣必須干燥并且通風良好，以避免腐蝕機械部件。其次，對天線軸進行年度檢查，定期潤滑，并及時檢查磨損情況。主要部件（例如軸承和方位軸）應放在通孔箱中。更換潤滑脂時應注意：更換潤滑脂之前，應使用汽油預先清潔殘留的潤滑脂，以防止磨損的金屬雜質重新進入軸承。同時，由于流環(huán)上的絕緣層很容易因天線轉動頻繁產(chǎn)生磨損銅屑，從而導致短路，引起打火而燒毀。最有效的預防方法是使用酒精清潔匯流環(huán)和彈簧觸點，以防止在清潔過程中彈簧觸點變形。重新安裝時，請再次調(diào)節(jié)壓力以使彈簧觸點均勻伸展并保持更好的接觸。最后，對于在市場上難以購買的配件，例如用于方位電機的碳刷，氣象站應提前購買更換的碳刷和其他必要的配件，以避免由于客觀原因（例如交通不便）而延誤設備維護。

2.3 伺服系統(tǒng)的維護維修

伺服系統(tǒng)的維修和保養(yǎng)應集中在天線的保養(yǎng)上。由于天線傳輸是伺服系統(tǒng)的重要組成部分，且它是一臺重型機器，因此其日常維護需要檢查和維修各個零件。例如，在齒輪軸和變槳齒輪軸上添加潤滑油；檢查機械聯(lián)動裝置的形狀；過濾并清潔匯合環(huán)；更新步進電機齒輪油和其他例行維護保養(yǎng)操作。但是，動態(tài)天線錯誤警報經(jīng)常發(fā)生，導致雷達被迫待機。這些類型的故障有很多原因，因此可以從困難到容易進行測試。首先清潔碳刷和雷達滑環(huán)。若無法排除故障，通常應用RDASOT 軟件對各個方位角與仰角的連續(xù)旋轉進行檢測。促使若信息異常，但是方位角正確，仰角會波動，并且角度代碼會閃爍，這表示仰角出現(xiàn)故障。需要進一步對電阻值與波形進行測試，若出現(xiàn)波動，則表明出現(xiàn)舉升故障，應當開展更多的測試；若對5A6 數(shù)字卡和模擬卡進行更換之后仍然無法排除故障，則應測試上下光纖卡；如果找到上下光纖，若單板異常，則應當直接對故障光纖單板的雷達天線進行更換，使雷達天線恢復正常。

3 結語

氣象雷達保證了國家的經(jīng)濟建設，奠定了社會穩(wěn)定的基礎，其作用不容忽視。它為改善我國的生態(tài)環(huán)境提供了科學的數(shù)據(jù)庫，對減少自然災害對農(nóng)業(yè)和林業(yè)的破壞具有積極的意義和科學的保證。因此，非常有必要進行雷達的日常維護工作，掌握系統(tǒng)原理和故障處理方法。確保雷達系統(tǒng)正常運行效率的方法。