探析SA天氣雷達天線功率故障的維修維護措施

劉澤琪 潘一銘

摘要：SA天氣雷達是氣象部門對暴雨天氣、熱帶氣旋、風切變、龍卷、冰雹等災害性天氣進行監測的重要工具之一。本文主題要根據SA天氣雷達運行實際，重點對SA天氣雷達天線功率故障進行分析，給出了故障定位方法、故障維修以及維護措施，以供同行參考。

關鍵詞：SA天氣雷達;天線功率故障;維修;維護

引言

SA型天氣雷達是首批在國內布網的S波段多普勒天氣雷達，該雷達產品覆蓋了沿海及內陸大部分省份和城市，構成了規范化的聯網觀測模式，能夠對暴雨天氣、熱帶氣旋、風切變、龍卷、冰雹等災害性天氣的發生、發展以及消亡過程具有較強的監測預報服務能力。SA天氣雷達推廣應用以來取得了十分顯著的經濟、社會效益，是我國現代化觀測系統的重要組成部分。SA天氣雷達主要包含天線系統、收發開關、發射機、接收機以及處理和控制終端等部分構成。SA天氣雷達在長期運行過程中也會發生一些故障問題，影響雷達運行質量。本文主要對SA天氣雷達天線功率故障維修維護措施進行探究，為雷達保障業務的開展提供指導。

1.天線功率報警故障定位方法

1.1天線峰值功率偏高（或過低）報警

一般情況下，此類故障報警主要是發射機造成的。如果發射機功率正常，則其他相關天線功率將不會發出警報。若天線功率發生BITE錯誤警報時，或者當天線功率計的零點超過極限時發生警報時，這是與該方面有關的警報。

1.2天線電源BITE錯誤警報

若發射機功率發生BITE警報時，是由發射機引起造成的，但如果發射機功率正常且其他天線功率沒有警報，則應從發射天線功率測量以及傳輸方面找出原因。

1.3天線功率計零點超限報警

此警報通常與天線功率BITE錯誤警報一同出現，這通常是天線功率的測量或傳輸期間的問題。

1.4虛警

針對后端警報處理器或者計算機導致的虛警問題，需要對雷達系統的整體運行狀況進行檢查和分析。

2.雷達天線功率故障維修措施

2.1天線功率出現報警

假如功率探頭受到損壞，則可以使用天線功率探頭和接收器功率探頭的位置來確定功率探頭有無損壞?？梢赃x用備用功率探頭器進行更換，然后檢查是否可以消除故障警報。如果功率傳感器天線的外部電磁輻射有干擾，則可以蓋上功率傳感器箔包裝或將其移動音調位置。2.2雷達天線動態故障

當雷達的天線基座出現動態錯誤而沒有辦法操作警報時，它將被迫等待系統，這意味著雷達天線具有動態故障。一般導致雷達天線出現此類狀況的因素較多，需要及時進行有效處理。第一，對雷達滑環與碳刷進行清潔。若故障仍然存在，請執行接下來的步驟。通過RDAsOT軟件進行測試，方位角和仰角以不同的速度連續旋轉。假如消息中有錯誤，則有的時候仰角會抖動并閃爍代碼，但是方向沒有差錯，這意味著仰角存在問題。借助于萬用表測試的電機繞組電阻值是正常的。之后，示波器在電阻器R166側波形上測試了抖動，這意味著5A6模板存在問題。比較分析方位角分支得出R63屬于正常頻帶，并且電平相對筆直。然而，R166的兩端仍然存在波形振蕩，這意味著問題主要存在于仰角分支上。假如對5A6數字板和模擬板進行更換之后，故障仍然存在。最后，仔細檢查上下光纖板，發現是光纖板存在問題，此時只需要對其進行更換就可以恢復正常。

2.3雷達開機后，天線失控

開啟雷達，實施無間距操作，意味著伺服驅動器軟件存在故障。通過對伺服系統進行檢測可以獲悉，天線在垂直方向上的移動超出了保護范圍，將天線限位的機械保護裝置撞壞。天線在碰撞受阻的時候形成的一個40A的反激強電流，將驅動電源內的保險燒斷。在對設備進行維修或者更換之后，系統便能夠正常運行。

2.4天線速度不穩定，誤差電壓擺幅幅大，抖動嚴重

雷達的速度不穩定大都是由伺服放大器造成的。此時增益由可調電位器RP6調節，但是天線速度很快再次出現異常。更換LM124之后，問題依然沒有得到解決。深入檢查后，卸下并檢查了方位伺服電機，可以獲悉電機接線插頭中的兩個信號源的速度和驅動器均出現了損壞，此時對損壞的部件進行更換便可以恢復正常。

2.5雷達天線運行時軸角編碼器的輸出數據不穩定

如果旋轉變壓器、RDC，光纖鏈路以及電路傳輸系統等任意組件出現故障，角度顯示值可能會跳變。此時需要要對旋轉變壓器的導線進行檢查，對匯流環、軸角編碼箱進行更換，以恢復雷達天線運行正常。

2.6體掃狀態天線伺服沒有警報時，掃描將停止

伺服系統中沒有警報，意味著伺服系統的電源部分沒有異常，方位驅動器的驅動電壓指示已擴展，CNC出現錯誤信號，意味著伺服系統的正常錯誤信號。主控制單元、測量元件和角度代碼轉換器以及在人工狀態下的伺服系統運行速度很快，可以通過搖動手輪來旋轉天線，但是速度誤差信號較慢。如果方位角驅動電流大，那么就意味著方位角驅動擴展過載，并且初步判斷方位角驅動永磁直流電動機或者天線組機械零件出現了故障。通過檢查之后獲悉，發現天線電阻較大，與直流電動機和減速齒輪分開，之后推動天線自由旋轉，此時可以確定直流電源發電故障，更換之后促使故障問題得到有效解決。

2.7關閉RDAsc操作系統后，天線實際上指示仰角沒有處于零度

在關掉RDAsc操作系統之后，天線事實上指示仰角為負仰角，并且天線狀態指示其已進入“天線死區限位”。天線無法穩定在水平零度，并且“具有自落現象”。啟動RDASC操??作系統的時候，只可以對一次體掃進行接收。等到計算機重啟之后，可以接收下一次，通過反復啟動計算機來運行，無法定期獲取數據。此時可擰松天線固定板的螺釘，卸下螺母，然后增加固定板，“實際上會增加重量”。上下光端機和光纖具有憑借光纖將天線部分信號傳輸到RDASC控制臺的功能。若天線部分的信號無法憑借光纖傳輸到RDAsc控制臺時，需要及時維修，首先要檢查玻璃端子兩端的直流電壓和二極管兩端的直流電壓，查看燃油箱是否處于高電位，檢查光纖板，進行維修或換新。

3.SA天氣雷達天線功率維護措施

為了減少雷達天線功率故障發生幾率，確保雷達天線運行正常，需要注意做好維護管理工作。具體可以做到下述幾點：

（1）天線罩內部的空氣必須保持干燥、流通，以防止機械零件生銹。每年需要檢查天線軸，并更新油脂，特別是對于俯仰箱中的軸承和方位軸等部位應該重點進行維護。在更換油脂之前，必須先用汽油清潔以往的油脂，以有效防止磨損后形成的金屬雜質進入軸承。

（2）由于雷達天線的長期運行，方位電機的碳刷已經受到不同程度的磨損。必須事先準備好相同類型的碳刷以作備用。

（3）由于天線旋轉頻率非常高，容易磨損，在匯流環上會形成更多的銅屑。匯流環之間的短路很容易引起火花，進而使得匯流環上的絕緣層被燒壞。此時可以采取酒精清潔匯流環和彈簧觸頭，在安裝過程中需要重新調節壓力，確保接觸良好、受力均勻。

（4）伺服功放部分經常會發生很多故障，大多數是由天線相關的電路和機械零件引起的。所以，平時需要時常檢查和維護伺服系統，對其基本參數、運行狀態要仔細查看，確保處于正常狀態。

參考文獻：

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[2]賀漢清，李源鋒，楊立洪，等.CINRAD /SA 雷達天線故障定位與技術調整[J].廣東氣象，2008，30（3）：61 -62.

作者簡介：劉澤琪（1990-），男，漢族，廣西壯族自治區蒙山縣人，本科學歷，助理工程師，從事氣象裝備，自動站及雷達工作。