電離層測高儀介紹及其維護(hù)

沈 萍，樊 超，張 強(qiáng)，張海洋

(1.長安區(qū)氣象局，陜西長安 710100；2.閻良區(qū)氣象局，陜西閻良 710089)

電離層測高儀介紹及其維護(hù)

沈 萍1，樊 超1，張 強(qiáng)1，張海洋2

(1.長安區(qū)氣象局，陜西長安 710100；2.閻良區(qū)氣象局，陜西閻良 710089)

電離層測高儀是目前地面垂直探測研究電離層的主要常規(guī)設(shè)備，在電離層無線電探測中有著重要作用。介紹了電離層測高儀的基本原理等和其基礎(chǔ)維護(hù)及常見故障處理。

電離層測高儀；原理；維護(hù)

20世紀(jì)初，電離層垂直探測方法的發(fā)明證實(shí)了電離層的存在，為探測電離層空間環(huán)境，電離層測高儀成為地面垂直觀測電離層的主要設(shè)備[1]。電離層是高層大氣的電離部分，由太陽輻射生成。受到太陽活動影響，電離層會發(fā)生各種變化與擾動，嚴(yán)重影響無線電通信，需要進(jìn)行監(jiān)測與預(yù)報[2-3]。目前，中國氣象局國家衛(wèi)星氣象中心已經(jīng)在新疆克州、青海都蘭、陜西長安、廣西南寧、福建廈門、湖北武漢六地建成了電離層測高儀。以長安基地電離層測高儀為例，介紹電離層測高儀的基本原理等和其基礎(chǔ)維護(hù)及常見故障處理。

1 電離層測高儀介紹

1.1 工作原理

電離層測高儀(又稱垂測儀)是從地面對電離層進(jìn)行探測的常規(guī)設(shè)備，工作頻率在寬廣的范圍(0.5～30 MHz)內(nèi)連續(xù)改變，是一部短波脈沖雷達(dá)。電離層測高儀通常由發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、天線、頻率綜合器、程序控制器、顯示記錄器等部分組成。電離層垂直探測的主要技術(shù)手段是利用測高儀對空間電離層進(jìn)行觀測，通過從地面垂直向上發(fā)射載頻隨時間變化的無線電脈沖，并通過接收機(jī)在同一地點(diǎn)接收電離層的脈沖反射信號，從而得出電波從地面至電離層發(fā)射接收時間差，獲得反射高度與頻率的關(guān)系曲線，即電離圖。

長安電離層測高儀為加拿大生產(chǎn)的電離層數(shù)字測高儀(CADI),垂直探測高度：90～1 024 km，每15 min觀測一次，相對于之前其它電離層數(shù)字測高儀而言,其價格便宜,具有良好的二次開發(fā)條件。CADI天線均采用三角型天線的天線方案。其中，發(fā)射天線采用雙線結(jié)構(gòu)，雙線間距為0.5 m。2只接收天線采用單線結(jié)構(gòu)。

1.2 產(chǎn)品軟件和網(wǎng)絡(luò)傳輸

利用生產(chǎn)商提供的配套軟件，可實(shí)現(xiàn)對長安電離層測高儀監(jiān)測數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)控、采集和存儲等功能，得到數(shù)據(jù)采用后期開發(fā)軟件進(jìn)行分析處理得出結(jié)果，進(jìn)一步投入到預(yù)警預(yù)報的應(yīng)用。

長安電離層測高儀觀測站的數(shù)據(jù)傳輸主要通過兩種方式保證數(shù)據(jù)上傳的準(zhǔn)確性和時效性。首先通過由陜西省信息中心自主研發(fā)的自動傳輸軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)電子郵件的自動發(fā)送，其次通過光纜，即中國氣象局氣象專網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸至國家空間天氣監(jiān)測預(yù)警中心的數(shù)據(jù)存儲機(jī)。

2 設(shè)備基礎(chǔ)維護(hù)和常見故障處理

2.1 設(shè)備基礎(chǔ)維護(hù)

對測高儀軟硬件及場所進(jìn)行日巡查和月、年維護(hù)制度，以保障設(shè)備正常運(yùn)行。日維護(hù)包括:檢查儀器電源、空調(diào)開啟狀況，確保不間斷電源(UPS)和機(jī)房空調(diào)正常工作；巡查天線外觀是否正常；檢查觀測儀器和網(wǎng)絡(luò)通信是否正常；檢查電離圖質(zhì)量并核實(shí)前一日觀測數(shù)據(jù)完整性。月(季)維護(hù)包括：檢查儀器采集和通信計(jì)算機(jī)性能、存儲空間，檢查防雷設(shè)施。年維護(hù)包括:按廠家要求檢查測高儀各項(xiàng)工作參數(shù)，檢測防雷設(shè)施和系統(tǒng)的接地電阻。

每日維護(hù)記錄全部及時記入值班日記中，妥善保存觀測設(shè)備資料、工具等。

2.2 常見故障處理

(1)數(shù)據(jù)傳輸故障

在數(shù)據(jù)傳輸方面，出現(xiàn)測高儀所有設(shè)備工作正常，但數(shù)據(jù)無法正常上傳的情況。經(jīng)過排查發(fā)現(xiàn)，由于機(jī)房突然斷電引起網(wǎng)絡(luò)設(shè)備操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置文件丟失導(dǎo)致無法正常工作。通過廠商對交換機(jī)重新導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)設(shè)備操作系統(tǒng)文件盒相應(yīng)的配置文件后網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常傳輸。防止此類故障需要維護(hù)人員及時進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備操作系統(tǒng)和配置文件備份或在機(jī)房接入ups電源，防止突然斷電引起的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備故障。

(2)接收異常故障

在機(jī)房電路和各種儀器單獨(dú)上電正常的情況下，出現(xiàn)發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、天線、頻率綜合器、程序控制器、顯示記錄器等設(shè)備不工作的情況。排查發(fā)現(xiàn)，測高儀建在樹林中，遇有降水或者刮風(fēng)天氣時，由于樹枝搭到天線上引起短路現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致電離層測高儀整體設(shè)備不工作，經(jīng)過重新修剪樹枝，保證電離層測高儀正常運(yùn)行。

[1] 黃翠仙，林阿玲.廈門市電離層垂直探測站建設(shè)經(jīng)驗(yàn)介紹[J].科技信息，2010(27):830-831.

[2] 朱正平，王峰，陳錕，等.電離層數(shù)字測高儀實(shí)時控制處理系統(tǒng)[J].傳感器與儀器儀表，2009(25):139-140.

[3] 蔣和榮，楊美華，楊征宇，等.國際參考電離層模式在東亞幾個站的適應(yīng)性研究[J].電波科學(xué)學(xué)報， 1994(3):83-86.

沈萍，樊超，張強(qiáng)，等.長安基地電離層測高儀介紹及維護(hù)[J].陜西氣象，2014(3)：44-45.

1006-4354(2014)03-0044-02

2013-03-29

沈萍(1974—)，女，江蘇張家港人，漢族，工程師，從事大氣探測和綜合辦公工作。

陜西省氣象局創(chuàng)新基金項(xiàng)目(2013M-32)

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