716A-43氣象雷達伺服系統原理分析及故障維修

宋文佳 鄭標

摘要：本文對本場716A-43氣象雷達伺服系統原理進行深入分析，分析了故障現象及原因，通過對伺服分系統板卡上的電路進行深入的了解，從而順利的找出伺服系統故障的原因和定位故障模塊。通過利用現有的報廢模塊上的相應模塊進行有效替換，從而快速的修復雷達故障，有力的保證了氣象雷達設備正常運行。本文對處理其他雷達板卡故障有一定的借鑒意義。

關鍵詞：氣象雷達;伺服控制;R/D板

中圖分類號：S163文獻標識碼：A文章編號：1672-9129（2020）14-0035-01

引言：氣象雷達作為監視雷雨天氣的重要工具之一，越來越受到重視。716A-43雷達屬于C波段兩坐標一次脈沖雷達，是一種非相干常規數字化天氣雷達。716A-43雷達主要用于探測機場周圍的雷雨、暴雨、大范圍降水等氣象目標;也可以用于對冰雹、臺風等強對流災害性天氣實施監測。它可以探測500km范圍內的氣象目標，定量測量250km范圍內氣象目標的降水強度，強度的空間分布，以及測定、反演出降水云場和氣象研究等提供實時的空中氣象情報，它是氣象等短時預報的有力工具。本文通過對716雷達的伺服系統進行了深入系統的分析，通過對系統的深入了解，精準的將雷達伺服控制系統故障鎖定到控制板卡的元件級別。然后通過原有的報廢板卡巧妙的將故障板卡修復，為以后其他雷達故障維修提供參考。

1716A-43雷達伺服系統組成及工作原理

1.1功能。716A-43伺服系統接受監控系統的指令，控制天線做多種方式的掃描運動，以滿足氣象觀測的需要;將天線運動的狀態信息和角度數據以及伺服系統的故障信息反饋給監控系統。

1.2組成。伺服系統主要有伺服分機和天線座內的傳動機構、傳感器兩部分組成。伺服分機包括伺服控制板、方位R/D變換板、俯仰R/D變換板、方位驅動器、俯仰驅動器及開關電源等6部分。

伺服控制板是伺服系統的核心電路。伺服控制板接收監控系統送來的天線控制指令和R/D變換板輸出的角度碼，經過軟件運算處理后輸出頻率可變的脈沖信號給驅動器，控制天線轉動。同時，伺服控制板檢測系統的故障，并將伺服系統的故障信息、工作狀態回送給監控系統。

R/D變換板接收天線座上旋轉變壓器輸出的模擬角度信號，對其進行A/D變換。經計算處理后，變成14位二進制數字角度碼。以串行同步方式送到監控系統，通過總線送到伺服控制板。

驅動器接收伺服控制板送來的脈沖信號，控制電機運轉。電機的轉速與脈沖信號的頻率成正比，無脈沖時電機不轉。同時，將驅動器的工作狀態送至伺服控制板。

開關電源將交流220V變換成一路5V的直流穩壓電源，一路±15V直流穩壓電源。5V電源供給伺服控制板、R/D變換板使用;±15V直流穩壓電源共給R/D變換板使用。

天線座中裝有伺服系統的執行機構—交流伺服電機、機械傳動機構—減速器位置傳感器—旋轉變壓器。方位電機到方位軸的減速比為300：1，俯仰電機到俯仰軸的減速比為300：1。[1]

2716A-43雷達伺服控制系統故障的分析

716A-43雷達自帶伺服系統的故障檢測功能，根據自帶的故障提示功能，便可初步判斷伺服系統的故障部位。分析如下：

電源：指示5V電源是否正常。若指示燈不亮，應檢查開關電源是否正常。

故障：指示伺服控制板是否正常。若指示燈量，應檢查PC104模塊是否正常。

方位電源故障：指示方位驅動器是否正常。若指示燈亮，應檢查方位電源開關是否打開，方位驅動器是否正常。

俯仰電源故障：指示俯仰驅動器是否正常。若指示燈亮，應檢查俯仰電源開關是否打開，俯仰驅動器是否正常。

R/D故障：指示R/D變換模板是否正常。若指示燈亮，應檢查R/D變換板上的故障指示燈，確定是方位還是俯仰R/D變換板有故障。

3雷達伺服控制系統故障處理

2020年8月18日，預報員反饋氣象雷達故障，無法使用。經檢查發現雷達天線俯仰無法控制，重新上電亦無反應。經故障分析排查測試，問題點最終指為雷達伺服系統R/D板，R/D板故障導致雷達天線無法正常工作。

為了盡快恢復雷達正常工作。將R/D板進行全面得信號測試檢查。

XP2-1：數字地

XP2-5：14位二進制碼的同步時鐘。

XP2-17：14位二進制碼得數據。

XP2-7：60V/400Hz激勵電源。

XP2-8：旋轉變壓器得輸出信號SINθ。

XP2-9：旋轉變壓器得輸出信號COSθ。[2]

經過測試，發現R/D轉換板上的硬件變換模塊HRDC2114存在異常，在檢測另一塊報廢R/D轉換板正常的情況下，將正常模塊HRDC2114更換到故障轉換板上。上機測試，R/D轉換板恢復正常，氣象雷達恢復正常工作。

4小結

雷達伺服系統雖然不是雷達的核心部件，但是一旦出現故障將會直接導致雷達無法使用。在維護雷達時，需要加強對伺服等非核心部件的日常保養。另外，在日常維護過程中，對雷達部件的深入研究有利于更好的維護設備，尤其是在對設備深層電路深入了解之后，可以有效的判斷故障原因，可以充分利用現有的故障備件來對設備故障進行修復，既能節省維修費用還能夠將維修時間壓縮到最短。

參考文獻：

[1] 安徽四創電子股份有限公司. 716A-43雷達技術說明書 2002年：8-2.

[2] 安徽四創電子股份有限公司. 716A-43雷達技術說明書 2002年：8-15.