CINRAD/CD天氣雷達故障事例淺析

羅紅　李青建

摘要：都勻CINRAD/CD 型天氣雷達的發射、接收、天饋、監控與終端系統四個部分的故障實例進行分類分析、處理、總結，為臺站級機務員工作人員累積一定的經驗。

關鍵詞：天氣雷達；典型故障；分析；總結

都勻新一代氣象雷達在2005日3月成功驗收后已投入運行領域長達12年，充分發揮了新一代天氣雷達的優點和強對流天氣過程監測的特點，包括短時強降水、強降雨、冰雹、雷電，在我州各類重大社會活動中發揮了應有的作用。截止到2017年6月30日，發生三極故障百余次，其中發射系統約占總故障數的40%；接收系統約占總故障數的20%；天饋系統約占總故障數的30%；終端與監控系統約10次，占總故障數的10%。

1 雷達系統組成及簡介

發射機、接收機、天饋、監控和終端組成的雷達工作圖[1]。發射機采用固態射頻功率，剛性調制器和硬開關電源技術；接收機接收回波信號，提供激勵信號給發射機，并對回波信號進行處理；天線定向輻射（或接收）電磁波，饋線輻射（或接收）發射機高頻脈沖信號或傳輸接收信號到接收機；監控與終端通過包括對雷達整機電源通斷的遙控、收發機高低通斷的遙控、天線運行狀態等操作，同時在計算機終端顯示雷達探測數據處理出來的圖像產品[2]。

2 故障實例

2.1 發射系統故障實例淺析

發射機故障現象：（2005年10月出現無法加高壓現象，測得發射功率偏低，低于200KW，CD型雷達正常發射功率應大于250KW，低于正常值太多；（2010年3月同樣也出現無法加高壓現象，測試得發射功率出現不穩定狀況。

分析及處理：（2005年10月的故障在排除調制部分故障后，通過適當調整高壓電壓可獲得較高的發射功率，可調整發射功率值到最高也只能到200KW，同時調整激勵信號也不能提升發射功率到額定值，那么故障指向在速調管及其附屬部分，計算其使用時間約為5040小時，速調管也未超過標稱時間，測試其燈絲電壓略偏低有4.5V，正常值有5V，讀取注電流也比正常略偏低，分析可能是因為供給的燈絲電壓略偏低，速調管是燈絲電壓低于正常值的情況下運行的，雖然可以在這種情況下維持速調管的運行，在較低燈絲電壓的情況下，電子管中的陰極被迫逼出，陰極很容易拔出損壞，從而導致注電流隨時間的減少，由于發現得早注電流相對較小，最終可判斷速調管雖達未到使用壽命但因供給的燈絲電壓長期偏低導致速調管過早的老化，需更換。（2010年3月的同樣在排除其他部位可能出現故障的情況下出現無高壓現象，測試得發射功率不穩定，功率時有時無，且與05年出現的情況很相似，測得燈絲電壓非常，直接讀取鈦泵電壓、電流同樣低于正常值很多，同樣注電流值低于正常值的50%，從時間上算起，從上次更換速調管至今已經5年，此時可充分判定速調管超過使用壽命已經失效。

通過以上兩次發射功率相似故障現象可說明，燈絲、鈦泵、注電流等參數速是調管重要技術指標，在外部環境都正常的情況下，可通過注電流等技術指標和服役時間判斷速調管是否失效[3]。

2.2 接收系統故障實例淺析

數字中頻故障故障現象：2005年4月，回波時有時無。

分析及處理：在天線可正常轉動情況下，無回波現象可考慮發射部分或接收部分，測試發射部分無可疑，那么檢查重點應放在接收部分，接收部分大多屬微波器件，大多帶有密封性，只有通過檢測有無信號的輸入輸出來特性判斷器件的好壞，根據回波信號的路徑，測試前置中頻放大器、混頻器、高放等信號接收處理模塊均正常，最后發現頻綜的本振輸出時有時無，更換頻綜的銅信號線后，出現了雷達回波；5月初該故障又重新出現，檢測結果仍然是頻綜的本振輸出時有時無，這次直接更換了頻綜部件，出現了雷達回波；本月的15日故障又再次出現，那么前兩次的維修都沒有找到故障點，利用故障重現方法，將前兩次更換掉的銅信號線和頻綜都復原，檢測頻率合成器的信號處理部分，后分別檢查了rvp7頻率合成器，接收信號通道、綜合測試、檢查后，發現由數字中頻輸出造成的損害所致，更數字中頻后故障再無出現。

采用用故障重現措施解決了同一故障反復出現在同一部位的難點，在廠家生產雷達中，并沒有出現此類故障現象，數字中頻是處理小信號部件，需要弱電流、低電壓，損壞的機率是很小的。

2.3 天饋系統故障實例淺析

故障現象：（2007年9月，體掃天線的方位不轉動，方位電機故障；（2007年10月，體掃天線的俯仰無法正常抬升，俯仰驅動電機故障；（2009年5月出現匯流環故障，完成一個體掃時間很長，有時一次體掃甚至需要20分鐘，每次提掃到第7層時，仰角的角碼跳動較大，仰角穩定不下來，長時間在第7層掃描，仰角無法正常上升。

分析及處理：（出現體掃天線方位不能轉動，天線數控不受控制，那么可換到手控控制天線，可用應急控制，將直流電直接加于方位電機上，用于測試方位電機的好壞，方位電機也不受控制，那么可初步斷定故障出現在方位電機，用手推動電機，感覺阻力特別大，那么可以確定方位電機損壞，檢查發現方位電機的轉軸出現偏心運動，電機的永磁定子已從電機殼的粘結處脫落，定子與轉子互相卡死，更換電機后正常；（同年10月出現與9月類似的故障，體掃時天線的俯仰無法正常抬升，根據9月故障的類似方法，檢查發現俯仰電機損壞，更換新電機后，天線俯仰不受數控，那么考慮故障控制俯仰的伺服驅動部分，檢查發現控制俯仰驅動模塊IGBT無輸出，更換備件后，俯仰正常；（2009年5月的故障在排除電機故障的前提下，逐步檢查俯仰的驅動、放大等環節，均正常，俯仰模數轉換的匯流環上，拆開面板后發現匯流環殘留有磨損的碳刷粉末，更換電刷和清洗腔體后恢復正常運行，但經過約兩周的運行時間后，同樣的故障再次發生，排除電機故障所致，這時考慮匯流環故障，更換后備件后此種故障現象消失。

兩次電機的故障都使用了相似的解決方法，在日常的維護中應每3個月對

電機碳刷腔清洗一次，電刷清洗電機腔時，碳刷的磨損應更換，匯流環是天線的關鍵部件，每次2000小時后用刷子清洗一次[4]。

2.4 監控系統故障實例淺析

故障現象：雷達監控系統報告燈絲過電流、脈沖調制紅燈、風扇壓力不足、風扇故障缺相。

分析及處理：根據監控系統每次報出的故障，檢查發現雷達本機都正常運行，所報故障均屬于誤報，那么故障出在監控系統終端，檢查監控終端懷疑監控計算機出現接觸不良，導致采集的監控信號不正常，出現誤報現象，反復插拔監控計算機的相關板卡和每處接口線路，并對插曹處除塵處理，誤報現象不在出現[5]。

雷達監控系統的報警可作為初步判斷故障的輔助方法，有時雷達的報警僅可作為該次報警的參考，需結合實際分析，報警的位置是否為實際故障出現的位置。

3 總結

充分掌握發射、接收、天饋、監控與終端作為雷達的組成部分的工作原理，任何部位發生故障時，尤其在雷達汛期期間保障雷達正常運行，有效監測災害性天氣過程，發揮天氣探測最大作用十分重要，臺站級機務員要具備快速、有效的方法判別故障、短時間內縮小故障范圍，達到最終解決故障的目的[6]。

參考文獻：

[1]國營第七八四廠.714CND型天氣雷達技術說明書[G].成都：國營第七八四廠，2003.

[2]馬傳成，魏玉鵬，崔曉飛，等.CINRAD/SC天氣雷達接收系統故障分析[J].山東氣象，2015，26（1）：4648.

[3]羅紅，陳熹.CINRAD/CD型天氣雷達發射機速調管故障診斷分析[J].貴州氣象，2012，36（6）：5355.

[4]藍天飛，杜世曄，黃銳.兩種CINRAD/SB天氣雷達匯流環常見故障及維護技巧[J].氣象水文海洋儀器，2014，31（2）：109111.

[5]楊金紅，高玉春，柴秀梅.新一代天氣雷達運行保障能力分析[J].氣象科技，2014，42（1）：3137.

[6]舒毅，李棟，任雍.數字示波器在雷達維護維修中的應用[J].氣象水文海洋儀器，2012，29（2）：7780.

作者簡介：羅紅（1984），女，漢族，四川南充人，工學學士，工程師，從事天氣雷達探測和保障工作。