關于多普勒天氣雷達換季維護方案的設計

曹敦波　范大偉　陳福康　祁珊

摘? 要：為保障ADWR雷達系統在業務運行中的技術狀態，提高雷達系統的工作可靠性，在每半年需對ADWR雷達系統進行一次換季，文章設計雷達設備換季檢查及維護流程，對系統工作狀態和主要技術指標作較全面的檢查、測試情況進行記錄，供氣象同行參考。

關鍵詞：ADWR;換季維護;技術指標

中圖分類號：N959.4? ? ? ? ?文獻標志碼：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）是由安徽四創電子股份有限公司設計、開發研制的新一代大型C波段全相參脈沖多普勒天氣雷達。ADWR于2009年1月18日投入調試運行，分析中小尺度天氣系統，警戒強對流危險天氣，制作短時天氣預報，為預報員、管制員和航空用戶提供更為及時、準確的服務，是保障民航飛行安全的強有力的工具。

為保障ADWR雷達系統在業務運行中的技術狀態，提高雷達系統的工作可靠性，在每半年需對ADWR雷達系統進行一次換季，本文設計雷達設備換季檢查及維護流程，對系統工作狀態和主要技術指標作較全面的檢查、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 換季內容

2.1 結構件維護

對雷達部分結構設備，如天線、轉臺、匯流環、抽風通道、充氣機等進行檢查和維護，主要內容和記錄詳見《ADWR雷達設備（結構件）維護記錄》。雷達設備維護，主要目的在于檢查雷達在安裝運行一段時間后，結構各部件是否已經達到疲勞強度，是否存在著安全隱患，并將存在的問題有效的解決，最終使其能持續穩定的工作。雷達結構件維護檢查內容包括：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、生銹等現象。天線座：配重塊各聯接部分是否完好，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;檢查旋轉變壓器固定夾有無生銹現象。俯仰轉臺：內部所有連接電纜是否有嚴重老化現象;減速器外表面是否有滲油現象，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;檢查旋轉變壓器固定夾有無生銹現象;檢查旋轉變壓器固定夾有無生銹現象。方位轉臺：回轉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象，工作聲音是否正常;匯流環的工作情況，觀察碳刷和導電環有無過磨損現象，各塑料件是否有開裂現象;內部所有連接電纜是否有嚴重老化現象;各支承受力件有無異常現象;所有聯接螺釘有無嚴重生銹現象和安全隱患;方位與俯仰臺之間的罩旁有無灰塵堆積現象。工作機柜：各受力件是否有變形疲勞現象;進風板上灰塵是否需要清理;雷達設備接地是否完好、可靠。饋線系統：波導固定是否安全可靠，螺釘是否松動、生銹;進行氣密性檢查，有無嚴重漏氣器件;進行氣密性檢查，有無嚴重漏氣器件。顯控機柜：抽拉導軌是否運動自如;門是否開關自如。

2.1.1 雷達結構換季維護檢查步驟、重點與方法

雷達結構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，避免出現大的事故。雷達結構維護步驟應該是從外到內，從上到下進行。用眼觀、耳聽、手觸等方式進行多方位的檢查。

雷達結構維護重點是雷達天線轉臺內的傳動機構維護和保養，每隔一定時間后（一般為1年），需對傳動機構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，需做相應的的清潔工作，應仔細檢查齒根、環圈有無異物，并且檢查有無松動現象、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如沙塵、金屬顆粒等。軸承和回轉支承的維護方法：加脂時，須慢速轉動至少兩圈，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中會產生運動疲勞，所以要檢查所有緊固螺栓是否有松動現象，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線圈下的6根螺釘，需要將其擰緊，以防止其與線圈接觸發生短路。

2.1.2 雷達結構維護記錄表

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

2.2 主要指標測試

根據現場條件和設備情況，對雷達主要技術指標進行測試，測試內容和記錄見《ADWR雷達主要技術指標換季測試記錄》

2.2.1 發射射頻脈沖包絡

測量方法：用示波器直接讀出發射射頻脈沖信號經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 發射功率測量

采用機內功率檢測設備，在多種工作狀態下進行測量，由終端直接讀出峰值功率值，做好記錄。

2.2.3 接收機噪聲系數測量

將固態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），根據下面的公式計算出噪聲系數。

計算公式：

式中：Ne為固態噪聲源的超噪比，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NF（dB）。

2.2.4 單庫FFT譜分析法測量系統極限改善因子

用單庫FFT譜分析法：將發射主波信號經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。

2.2.5 系統相干性

目前尚無一種直接測試系統相干性的方法，經試驗，測量I、Q值計算相位噪聲來表征系統相干性，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的相干性。

I、Q相角法：

系統相干性能用I、Q相角法進行測試、計算相位噪聲。

將雷達發射微波脈沖信號經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相干性。記錄系統相干性測試數據注：根據指標要求，系統相位噪聲σφ≤0.3°，用L=-20log（sinσφ）估算系統的地物對消能力應≥45.6dB。

2.2.6 雷達波束指向定標檢查

采用太陽標定法檢查雷達系統定標數據。

2.2.7 天線伺服系統控制誤差

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 雷達狀態記錄

對雷達系統的工作狀態和重要參數進行記錄，以便于建立完整的產品資料，便于后期的技術保障工作。

3 結束語

為保障ADWR雷達系統在業務運行中的技術狀態，提高雷達系統的工作可靠性，在每半年需對ADWR雷達系統進行一次換季，本文設計了ADWR雷達系統換季檢查、維護流程及各類記錄模板，按照流程可完成對系統工作狀態和主要技術指標進行相對全面的檢查和測試。如有更高需求可聯系廠家帶專業設備到現在巡檢并出具巡檢報告。

參考文獻：

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