氣象雷達常見故障分析

丁頁 李冀寧 劉洪林 宮正 王文武

摘 ? 要：氣象雷達是氣象情況的重要監測工具。從實際應用領域而言，氣象雷達可以用于機場周邊風雨雷電等氣象問題的檢測，同時，還可以用于災害性天氣的預警工作，為工、農業生產以及人們的日常出行提供天氣預報。目前，氣象雷達因自身設備引起的故障問題并不是很多，但是由于知識儲備不足、專業技術掌握不全面等問題，維護人員無法針對常見故障做好防護措施，使氣象雷達的使用效益大打折扣。本文將以氣象雷達的工作原理為切入點，對其故障原因及其處理措施進行闡述分析。

關鍵詞：氣象雷達 ?常見故障 ?處理辦法

中圖分類號：V249.3 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）07（b）-0105-02

1 ?工作原理

氣象雷達發射的雷達波接觸到目標物質后產生回波，經信號接收裝置處理后，判斷目標體的方位與特性。雷達波的反射能力與目標物質的導電性能息息相關：導電性能越好，反射面積越大，反射能力越強，產生的發射能量越高。同時，反射能量還受雷達波波長與目標物的外形尺寸間的差值的影響。當差距較小時，反射能量變大;差距較大時，發射能量會明顯變弱。

氣象雷達主要有3大系統：其一，發射系統。組要構成部件有固態功放、脈沖調速管。其作用是可以實現小功率射頻脈沖信號到大功率射頻脈沖信號的轉化，再通過饋線系統把信號傳輸到天線系統中，進而完成輻射任務，進行氣象檢測。其二，接收系統。雷達回波信號經由放大、變頻、再放大等一系列處理后，利用中頻轉換器以光信號的形式被傳送至信號處理器中。其三，伺服系統。可以細化為天線方位伺服系統和俯仰伺服系統，主要職能是控制、管理天線，以保證與天線相關的各項工作均能有效、順利的開展。

2 ?常見故障與解決措施

2.1 軟件故障

所謂軟件故障就是指氣象雷達本身的元器件沒有出現破損，而是因為監控系統報警影響采集數據的真實性、有效性，或者導致無法連續進行氣象觀測等這一類故障。氣象雷達的軟件故障主要有3種，分別為UCP程序故障、天線故障、寬帶通訊故障。

2.1.1 UCP程序故障

該類故障，大多數是由于RPG（Radar Product Generation，雷達產品生成子系統）計算機出現內存溢出現象引起的。主要表現為正常運行的UCP（Unit Control Panel，雷達控制臺）閃退，不久后，Rdasc程序也不再運行。尤其是在轉換體掃模式期間，UCP程序故障頻發，這說明UCP的設計過程存在缺陷，應積極進行技改。

故障分析處理：依次重啟 UCP以及Rdasc程序，并采取有效措施，修復系統Bug，進一步優化設計。

2.1.2 天線故障

天線故障是指天線出現迫停，無法回歸PARK位置的現象。該故障通常是由天線程序進入死循環、天線座存在冗余設備不正常運行或者天線電機瞬時過載等問題引起的。

故障分析處理：重啟Rdase程序，在5min以后，系統通常能夠正常運行;否則，再次啟動Rdase程序，然后由維修人員手動復位天線到PARK位置，等待10min左右，系統應恢復正常運行;假如上述兩種方法均無法修復故障，則需要斷開5A2維護面板上的伺服開關，時間維持在3min內，重新接通伺服開關，觀察天線是否屬于正確位置。

2.1.3 寬帶通信故障

在RPG（Radar Product Generation，雷達產品生成子系統）和RDA（Radar Data Acquisition，雷達數據采集子系統）兩個節點之間的網絡通道即為氣象雷達的寬帶。通常情況下，該處的通訊鏈路都是利用Ethernet（以太網）搭建的，其局域網的組成部分主要有主用戶處理器（PUP）、集線器以及光端機等。由于在信號傳輸的過程中，雷達產品生成子系統與主用戶處理器均具有較好的穩定性能，所以，通信故障報警、數據不完整以及雷達產品生成子系統循環測試的持續時間一般不會太長。雖然寬帶通訊故障對于氣象情況的連續觀測不會有太大影響，但是卻會給氣象數據的采集與整理增添難度，從而影響RPG的原始數據儲存功能以及PUP的相關顯示功能。

故障分析處理：該類故障同樣可以通過重啟 UCP以及Rdasc程序解決。與此同時，氣象觀測站該應采取有效措施，提高通信鏈路的穩定性。

2.2 硬件故障

就目前而言，各氣象局使用的氣象雷達對于硬件系統的要求越來越高，可以利用RDASC程序進行聲光預警。一旦雷達出現系統故障，可以第一時間顯示故障信息并根據信號指示燈及時獲得故障元器件所處位置。氣象雷達的硬件系統故障主要有發射系統故障、接收系統故障和伺服系統故障三大類。下面將分別進行具體闡述。

2.2.1 發射系統故障

發射系統故障一種是指發射機故障或者調制脈沖電流超過額定值導致的調制脈沖故障;另一種是在系統提示加高壓，卻在加高壓的過程中，電源空氣開關突然出現跳閘問題。

故障分析處理：對于第一種故障，維修前，需要進行虛故障判斷。我們將能夠通過復位處理解決的發射系統故障稱為“虛故障”。該類故障是在設置雷達監控檢測點時，開關靈敏度過高導致的，通過復位操作即可有效解決;對于第二種故障，則需要檢查調制機柜內部的禁止脈沖信號接頭是否存在接觸不良，脈寬調制器是否存在禁止脈沖信號以及脈沖取樣過程中輸出電壓是否會有較大變化，調制開關（大功率調制模塊）是否存在損壞等。如發現上述異常，則應通過在開關電源整流板上添置高頻二極管，保護內部元器件，減少系統故障發生。

2.2.2 接收系統故障

氣象雷達接收系統故障，就是在接收終端未收到回波的情況下，監測子系統沒有發出任何故障預警。

故障分析處理：信號接收終端無故障報警提示，那么則可以認為雷達監測系統沒有故障，可以對設置檢測點的元器件先不進行檢查，重點排查其他未設置監測點的位置。而終端沒有接收到回波信號，則可以說明監測子系統的回波通道也沒有出現故障。可見，故障極可能是出現在監測點位置以外的回波通道上。維修人員應將工作重心放在接收機內部的回波通道的故障排查上，找到故障點后，再進行深入分析。

3 ?結語

總而言之，由于氣象雷達精密性高、專業性強，且其故障誘發原因多樣化，氣象雷達故障分析工作并不是一件容易的事。因此，相關工作人員應熟悉氣象雷達的運行原理及其基本結構，能夠按步驟、有規律地尋找故障位置、分析故障原因，從而制定行之有效的故障維修方案。除此之外，在日常維護管理中還應注意經驗教訓的總結與整理，定期巡查設備使用狀況，并編制設備故障維修手冊，提高常見氣象雷達故障的分析與排查效率，為氣象雷達的平穩運行保駕護航，不斷提升氣象檢測數據的真實性以及實用價值。

參考文獻

[1] 彭維明，邱雯婷.上饒新一代多普勒天氣雷達（CINRAD/SA）常見故障淺析[J].自然科學：文摘版，2018（1）：309.

[2] 張龍斌，許仕清，曹海維，等.氣象雷達常見故障分析[J]. 科研，2018（10）：55.

[3] 周鐵樁.淺談L波段氣象探空雷達常見故障的維護維修方法[J].山西農經，2017（10）：126.

[4] 劉維成，張宇飛，楊曉軍，等.新一代天氣雷達故障分析與日常維護[J].甘肅科技，2009，25（23）：66-68，100.

[5] 宋玉紅，孫宏宇，劉亞玲，等.通遼新一代天氣雷達故障統計分析[J].農技服務，2017，34（13）：102.