多普勒天氣雷達(dá)的故障維修及日常維護(hù)

李宗昊

（遼寧省氣象裝備保障中心，遼寧 沈陽(yáng) 110000）

多普勒天氣雷達(dá)作為一種性能較強(qiáng)的數(shù)字雷達(dá)，由發(fā)射與接收控制系統(tǒng)、天線(xiàn)罩、監(jiān)視器控制系統(tǒng)和終端顯示器等部分組成。它作為監(jiān)測(cè)短期天氣預(yù)報(bào)的一種常用工具，在氣候監(jiān)控與科學(xué)研究等過(guò)程中均發(fā)揮著重要作用。為確保雷達(dá)系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行，并使其可靠度與觀察性能實(shí)現(xiàn)顯著提升，工作人員必須清晰掌握每一個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)的工作原理，同時(shí)還要掌握一定的維修維護(hù)技術(shù)，以確保故障發(fā)生時(shí)能夠及時(shí)進(jìn)行處理應(yīng)對(duì)。另外，由于雷達(dá)運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，并且每個(gè)組件均位于持續(xù)運(yùn)行狀況，因此導(dǎo)致故障發(fā)生率較高。基于此，本文結(jié)合自身所在氣象局雷達(dá)運(yùn)行的實(shí)際情況，重點(diǎn)探討了雷達(dá)常見(jiàn)故障維修及日常維護(hù)，對(duì)于保證多普勒天氣雷達(dá)的正常、平穩(wěn)運(yùn)行等具有重要意義。

1 多普勒天氣雷達(dá)的常見(jiàn)故障及維修

1.1 發(fā)射系統(tǒng)故障及維修措施

多普勒天氣雷達(dá)當(dāng)中的發(fā)射機(jī)系統(tǒng)主要使用一種功率較大的速調(diào)管線(xiàn)性放大技術(shù)，具備有效消除室內(nèi)地表雜音聲波及準(zhǔn)確快速測(cè)定室內(nèi)風(fēng)速的技術(shù)基礎(chǔ)。由于所有的射頻發(fā)射器都已經(jīng)是全部采用了完全模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，因此用戶(hù)能夠輕松地隨時(shí)檢測(cè)到并得到任意一個(gè)發(fā)射模塊的任何故障。在夏季雷達(dá)使用的這個(gè)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)在該季節(jié)天氣雷達(dá)信息極易發(fā)生故障，同時(shí)天氣雷達(dá)發(fā)射機(jī)往往會(huì)產(chǎn)生較大的功率，進(jìn)而產(chǎn)生大量的熱量。若在夏季持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間使用該設(shè)備，勢(shì)必會(huì)影響到變送器系統(tǒng)當(dāng)中每個(gè)模塊的組件參數(shù)。其中以明火燒壞聚焦電源線(xiàn)圈的電源及booster板上的電源、駐波比報(bào)警異常等故障最為常見(jiàn)，導(dǎo)致射頻發(fā)射器無(wú)法位于正常工作狀態(tài)。為有效應(yīng)對(duì)故障現(xiàn)象，可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐膼毫託夂驐l件狀態(tài)和使用雷達(dá)處理機(jī)房的設(shè)備實(shí)際使用具體情況，盡量減少雷達(dá)機(jī)房的使用空間。可以添加高溫制冷空調(diào)，值班人員應(yīng)當(dāng)在沒(méi)有飛行或者天氣條件更好的地方進(jìn)行預(yù)報(bào)，及時(shí)與情況預(yù)報(bào)工作人員進(jìn)行溝通。而且還要及時(shí)將變送器的高壓關(guān)閉，使其持續(xù)運(yùn)行時(shí)間得以減少，應(yīng)將變送器機(jī)房的溫度控制在20℃～21℃，這樣可以延長(zhǎng)變送器快速調(diào)管的壽命。同時(shí)，要及時(shí)采取各項(xiàng)措施以保證變送器能夠不受故障影響，有效地提高其工作效率。

1.2 回波故障及維修

多普勒雷達(dá)正常啟動(dòng)并在一定的高壓下工作運(yùn)行后，終端實(shí)時(shí)地處理程序中強(qiáng)度場(chǎng)的返波是正常的，但在一定速度或頻譜寬場(chǎng)中不會(huì)有返波，而監(jiān)視程序中每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)也不會(huì)收到任何的故障報(bào)警。而產(chǎn)生此種問(wèn)題的原因主要是由于回聲信號(hào)和接受器的帶通濾波器之間不能夠分離。按照強(qiáng)度場(chǎng)來(lái)判斷以上兩種電路是否位于正常工作狀態(tài)。若數(shù)據(jù)正常傳輸，則網(wǎng)絡(luò)與收集器也均正常工作。這時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)每個(gè)模塊的信號(hào)輸入或輸出端口進(jìn)行測(cè)試，以查找故障發(fā)生部位。對(duì)于回聲式故障的維護(hù)方法應(yīng)首先從一個(gè)信號(hào)處理器啟動(dòng)開(kāi)始，對(duì)回聲設(shè)備備份進(jìn)行重啟或更換一個(gè)加速版本，若重啟之后故障仍然無(wú)法排除，則應(yīng)當(dāng)設(shè)置信號(hào)監(jiān)測(cè)面板的開(kāi)關(guān)為檢測(cè)檔，以終端信號(hào)的強(qiáng)度與頻率場(chǎng)顏色為依據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)循環(huán)式的回波確定信號(hào)處理器分支是否發(fā)生故障，若以上內(nèi)容均正常顯示，則應(yīng)當(dāng)同時(shí)對(duì)信號(hào)處理面板當(dāng)中I、Q 等信號(hào)輸入端口進(jìn)行檢查。若出現(xiàn)幾毫伏的量，而且信號(hào)波形無(wú)法正常顯示，就能夠判定一臺(tái)接收機(jī)是否有故障。然后打開(kāi)一臺(tái)接收機(jī)，依次測(cè)試所有相關(guān)組件，確定其故障具體位置并及時(shí)更換備件，然后再打開(kāi)高壓回波使其恢復(fù)正常運(yùn)行。

1.3 波導(dǎo)故障及維修

將高壓打開(kāi)之后，高壓電壓及其輸出的電流、指示燈均正常顯示。在接收范圍之內(nèi)，僅有一個(gè)對(duì)數(shù)檢波的電壓保持不變，其他均正常顯示。該現(xiàn)象表明，當(dāng)一個(gè)發(fā)射器能夠正常地工作時(shí),很有可能就是接收器或者饋電波導(dǎo)的一個(gè)部件出現(xiàn)了故障。此時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)接收器的靈敏性進(jìn)行檢查，查看與電纜、廓線(xiàn)部分相互連接的各個(gè)波導(dǎo)區(qū)域看是否出現(xiàn)問(wèn)題。若無(wú)異常，則判斷為出現(xiàn)故障所在地點(diǎn)位于天線(xiàn)底座里。打開(kāi)天線(xiàn)底部的蓋子，發(fā)現(xiàn)隨著天線(xiàn)方位角的扭曲而旋轉(zhuǎn)，方位角與直波導(dǎo)相互作用而使天線(xiàn)的方位角扭曲或者旋轉(zhuǎn)。這時(shí)，必須要及時(shí)地聯(lián)系設(shè)備制造商以再次進(jìn)行波導(dǎo)和改裝，然后更換一個(gè)方位旋轉(zhuǎn)的接頭來(lái)解決這一問(wèn)題。

1.4 雷達(dá)天線(xiàn)動(dòng)態(tài)故障及維修

多普勒雷達(dá)系統(tǒng)在使用過(guò)程中，天線(xiàn)基座的動(dòng)態(tài)誤差和備用強(qiáng)制報(bào)警系統(tǒng)的不可操作性均屬于雷達(dá)天線(xiàn)的動(dòng)態(tài)故障。引發(fā)上述故障的原因多種多樣，可以從困難到容易進(jìn)行測(cè)試。一是要及時(shí)清潔雷達(dá)碳刷與滑環(huán)。如果無(wú)法排除故障，則應(yīng)當(dāng)使用RDASOT 軟件對(duì)各個(gè)方位角與俯臥傾斜度的連續(xù)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)。若信息錯(cuò)誤，而方位偏差正常，仰角就會(huì)發(fā)生波動(dòng)，并且偏差的角度代碼也會(huì)閃亮，表示仰角正確就是這個(gè)問(wèn)題之處。

2 多普勒天氣雷達(dá)系統(tǒng)的日常維護(hù)維修

2.1 雷達(dá)發(fā)射機(jī)的保養(yǎng)維護(hù)

由于天氣雷達(dá)主要位于沙塵較多的區(qū)域，所以機(jī)柜和零部件容易積灰，因此應(yīng)及時(shí)清洗高壓零部件上的灰塵，以免產(chǎn)生高壓和強(qiáng)電，造成元件起火。為了避免發(fā)生短路或開(kāi)路故障，清潔時(shí)，最好使用刷子或吹風(fēng)機(jī)，并避免使用碎布，以免損壞組件的焊點(diǎn)，從而導(dǎo)致不必要的開(kāi)路故障或組件損壞。由于在灰塵清潔過(guò)程中很容易觸摸電纜插頭，因此在清潔工作后，需要檢查電纜連接是否良好。

2.2 雷達(dá)天線(xiàn)的維護(hù)和保養(yǎng)

首先，對(duì)于天線(xiàn)罩的內(nèi)部，空氣必須干燥并且通風(fēng)良好，以避免腐蝕機(jī)械部件。其次，對(duì)天線(xiàn)軸進(jìn)行年度檢查，定期潤(rùn)滑，并及時(shí)檢查磨損情況。主要部件（例如軸承和方位軸）應(yīng)放在通孔箱中。更換潤(rùn)滑脂時(shí)應(yīng)注意：更換潤(rùn)滑脂之前，應(yīng)使用汽油預(yù)先清潔殘留的潤(rùn)滑脂，以防止磨損的金屬雜質(zhì)重新進(jìn)入軸承。同時(shí)，由于流環(huán)上的絕緣層很容易因天線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)頻繁產(chǎn)生磨損銅屑，從而導(dǎo)致短路，引起打火而燒毀。最有效的預(yù)防方法是使用酒精清潔匯流環(huán)和彈簧觸點(diǎn)，以防止在清潔過(guò)程中彈簧觸點(diǎn)變形。重新安裝時(shí)，請(qǐng)?jiān)俅握{(diào)節(jié)壓力以使彈簧觸點(diǎn)均勻伸展并保持更好的接觸。最后，對(duì)于在市場(chǎng)上難以購(gòu)買(mǎi)的配件，例如用于方位電機(jī)的碳刷，氣象站應(yīng)提前購(gòu)買(mǎi)更換的碳刷和其他必要的配件，以避免由于客觀原因（例如交通不便）而延誤設(shè)備維護(hù)。

2.3 伺服系統(tǒng)的維護(hù)維修

伺服系統(tǒng)的維修和保養(yǎng)應(yīng)集中在天線(xiàn)的保養(yǎng)上。由于天線(xiàn)傳輸是伺服系統(tǒng)的重要組成部分，且它是一臺(tái)重型機(jī)器，因此其日常維護(hù)需要檢查和維修各個(gè)零件。例如，在齒輪軸和變槳齒輪軸上添加潤(rùn)滑油；檢查機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置的形狀；過(guò)濾并清潔匯合環(huán)；更新步進(jìn)電機(jī)齒輪油和其他例行維護(hù)保養(yǎng)操作。但是，動(dòng)態(tài)天線(xiàn)錯(cuò)誤警報(bào)經(jīng)常發(fā)生，導(dǎo)致雷達(dá)被迫待機(jī)。這些類(lèi)型的故障有很多原因，因此可以從困難到容易進(jìn)行測(cè)試。首先清潔碳刷和雷達(dá)滑環(huán)。若無(wú)法排除故障，通常應(yīng)用RDASOT 軟件對(duì)各個(gè)方位角與仰角的連續(xù)旋轉(zhuǎn)進(jìn)行檢測(cè)。促使若信息異常，但是方位角正確，仰角會(huì)波動(dòng)，并且角度代碼會(huì)閃爍，這表示仰角出現(xiàn)故障。需要進(jìn)一步對(duì)電阻值與波形進(jìn)行測(cè)試，若出現(xiàn)波動(dòng)，則表明出現(xiàn)舉升故障，應(yīng)當(dāng)開(kāi)展更多的測(cè)試；若對(duì)5A6 數(shù)字卡和模擬卡進(jìn)行更換之后仍然無(wú)法排除故障，則應(yīng)測(cè)試上下光纖卡；如果找到上下光纖，若單板異常，則應(yīng)當(dāng)直接對(duì)故障光纖單板的雷達(dá)天線(xiàn)進(jìn)行更換，使雷達(dá)天線(xiàn)恢復(fù)正常。

3 結(jié)語(yǔ)

氣象雷達(dá)保證了國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)，奠定了社會(huì)穩(wěn)定的基礎(chǔ)，其作用不容忽視。它為改善我國(guó)的生態(tài)環(huán)境提供了科學(xué)的數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)減少自然災(zāi)害對(duì)農(nóng)業(yè)和林業(yè)的破壞具有積極的意義和科學(xué)的保證。因此，非常有必要進(jìn)行雷達(dá)的日常維護(hù)工作，掌握系統(tǒng)原理和故障處理方法。確保雷達(dá)系統(tǒng)正常運(yùn)行效率的方法。