龍智明，肖方榮，李爭(zhēng)凱，段文靜

(1. 湖南省懷化市防雷中心，湖南 懷化 418000;2. 湖南省懷化市高空氣象探測(cè)站，湖南 懷化 418000)

1 引言

GFE(L)1 型二次測(cè)風(fēng)雷達(dá)是一種體制較新、自動(dòng)化程度較高的新型雷達(dá)，它采用假單脈沖二次雷達(dá)工作體制，實(shí)現(xiàn)了角度自動(dòng)跟蹤、自動(dòng)測(cè)距、自動(dòng)數(shù)據(jù)處理，具有較高的自動(dòng)化程度。它與GTS1 型數(shù)字式探空儀配合，能測(cè)定高空的風(fēng)向、風(fēng)速、氣溫、氣壓、濕度等氣象要素。該雷達(dá)自檢板(11－5)能對(duì)雷達(dá)印刷電路板上的16個(gè)參量進(jìn)行自檢，一旦出現(xiàn)故障，立即發(fā)出聲音報(bào)警，并在顯示器上用中文提示哪個(gè)參量發(fā)生了變化。但是自檢范圍有限，在實(shí)際使用中可能出現(xiàn)的故障多種多樣，不可能全部自檢提示，很多故障須通過(guò)故障現(xiàn)象進(jìn)行分析，逐段檢查，確定故障部位，最終按排除故障的維修程序進(jìn)行排除。懷化GFE(L)1 型二次測(cè)風(fēng)雷達(dá)從2007年1月使用至今，出現(xiàn)過(guò)各種各樣的故障，現(xiàn)就該站較常出現(xiàn)的幾種典型故障進(jìn)行分析，總結(jié)積累經(jīng)驗(yàn)，提升雷達(dá)維護(hù)維修能力。

2 典型故障分析與維修

2.1 雷達(dá)接收信號(hào)能力偏弱

2.1.1 故障現(xiàn)象 雷達(dá)能接收到信號(hào)，但接收信號(hào)能力較弱，100 hPa 左右，接收信號(hào)越來(lái)越差，然后接收不到信號(hào)，不能觀測(cè)到球炸。

2.1.2 故障原因分析 開(kāi)機(jī)檢查接收機(jī)性能，發(fā)現(xiàn)接收機(jī)增益明顯偏大，在地面有探空信號(hào)時(shí)自動(dòng)增益達(dá)到70 dB，跟蹤茅草的增益在140 dB;如果雷達(dá)正常，在地面有探空信號(hào)時(shí)接收機(jī)增益應(yīng)該在30 dB 左右，跟蹤茅草的增益在100 dB 左右，這說(shuō)明接收機(jī)接收信號(hào)能力減弱，雷達(dá)靈敏度下降，故障應(yīng)在接收分系統(tǒng)及通道。

雷達(dá)接收分系統(tǒng)由兩部分組成，即接收前端(室外，置于天線座倉(cāng)內(nèi))及后端(室內(nèi)，置于主控箱內(nèi))，中間由50 m 電纜連接。當(dāng)拋開(kāi)高頻組件時(shí)，雷達(dá)能正常跟蹤茅草(其增益為115 dB)，且4 條亮線平齊，由此判斷故障出現(xiàn)在接收前端。

2.1.3 故障排除方法 ①更換限幅器，由于本雷達(dá)有3個(gè)限幅器(兩個(gè)在和差箱內(nèi)，一個(gè)在天線座內(nèi))，而備件箱內(nèi)只有一個(gè)，因此采用替代法，把確定完好的限幅器一個(gè)一個(gè)更換，如果某個(gè)限幅器更換后雷達(dá)能達(dá)到正常增益值時(shí)，則故障出在該處，如達(dá)不到要求，再更換另外的限幅器。

②如3個(gè)限幅器更換后，跟蹤探空信號(hào)、茅草增益仍較大，則再更換前置高放或高頻組件直至增益達(dá)到正常值，故障排除。

2.2 測(cè)角狀態(tài)顯示信號(hào)亮線兩兩不齊

2.2.1 故障現(xiàn)象 當(dāng)雷達(dá)在測(cè)角狀態(tài)時(shí)，顯示器上、下與左、右兩組亮線頂部不在一個(gè)平面上，4 條亮線兩兩不齊;該現(xiàn)象連續(xù)多次出現(xiàn)，排除旁瓣抓球，說(shuō)明此現(xiàn)象是由雷達(dá)故障引起。

2.2.2 故障原因分析與排除方法 信號(hào)兩兩不齊出現(xiàn)的原因主要在兩個(gè)方面:

①天控單元11－6 本身產(chǎn)生的程序方波有問(wèn)題，可以更換天控板11－6。

②程序方波已經(jīng)送到了和差箱，但是和差箱內(nèi)開(kāi)關(guān)管套出現(xiàn)問(wèn)題?？梢杂萌f(wàn)用表對(duì)程序方波上、下、左、右正向?qū)Φ仉娮柽M(jìn)行測(cè)量，正常情況下各路電阻值是一樣的，如果發(fā)現(xiàn)有一路電阻值與其它的不一樣，說(shuō)明這一路開(kāi)關(guān)管套有問(wèn)題，把開(kāi)關(guān)管套拆下，對(duì)二極管VK105 進(jìn)行測(cè)量，如壞則更換。在測(cè)量上、下、左、右正向?qū)Φ仉娮钑r(shí)，還有一個(gè)較簡(jiǎn)單的方法判斷是哪一路出了問(wèn)題，在觀察四條亮線時(shí)，如果是方位兩根亮線比仰角亮線長(zhǎng)，判斷為方位的左右開(kāi)關(guān)管套出了問(wèn)題，反之則是仰角的上下開(kāi)關(guān)管套。

2.3 探空后期飛點(diǎn)較多

2.3.1 故障現(xiàn)象 探測(cè)初期雷達(dá)各方面的數(shù)據(jù)都正常，探測(cè)后期(40 min 以后)測(cè)風(fēng)信號(hào)較好，但是探空信號(hào)飛點(diǎn)較多。

2.3.2 故障原因分析與排除方法 因?yàn)闇y(cè)風(fēng)信號(hào)較好，可以排除雷達(dá)接收系統(tǒng)出現(xiàn)故障，判斷是譯碼部分出現(xiàn)故障。檢查探空通道單元11－1 號(hào)板上集成塊LM393 上第5 腳電壓，正常應(yīng)該是－6.5 V，如果到－6.3 V 就會(huì)出現(xiàn)飛點(diǎn)特別多的現(xiàn)象，調(diào)整LM393 旁邊的電位器至－6.5～－6.6 V，故障排除。

2.4 測(cè)距時(shí)顯示無(wú)凹口

2.4.1 故障現(xiàn)象 雷達(dá)測(cè)距狀態(tài)顯示無(wú)凹口。打開(kāi)高壓開(kāi)關(guān)，終端軟件上磁控管電流為零，即發(fā)射機(jī)加不上高壓。

2.4.2 故障原因分析與排除方法 發(fā)射機(jī)加不上高壓有幾種可能:

①發(fā)射觸發(fā)控制信號(hào)沒(méi)有送出去。檢查發(fā)射觸發(fā)單元11－2 板的第6 頭，正常情況下它應(yīng)該是12 V 的直流電壓，當(dāng)打開(kāi)高壓開(kāi)關(guān)時(shí)就變成低電平，這時(shí)會(huì)聽(tīng)到發(fā)射機(jī)上有繼電器跳的聲音，如果這些現(xiàn)象正常了說(shuō)明控制信號(hào)沒(méi)問(wèn)題，如果沒(méi)有，可更換11－2 板。

②發(fā)射機(jī)本身不工作，如果控制信號(hào)已經(jīng)送出，但發(fā)射機(jī)還是不能正常工作，可能是脈沖變壓器的輸出電壓沒(méi)有送到磁控管上或者是磁控管本身有問(wèn)題，解決方法是更換脈沖變壓器或磁控管。

2.5 探測(cè)過(guò)程中測(cè)距不自動(dòng)跟蹤

2.5.1 故障現(xiàn)象 雷達(dá)放在測(cè)距自動(dòng)跟蹤位置，不能自動(dòng)跟蹤凹口。

2.5.2 排除方法 這種現(xiàn)象在懷化站出現(xiàn)次數(shù)比較多，每年都會(huì)出現(xiàn)幾次，經(jīng)過(guò)多次檢查雷達(dá)硬件方面沒(méi)有故障，后來(lái)發(fā)現(xiàn)只要重啟雷達(dá)即能恢復(fù)正常運(yùn)行，分析應(yīng)該是雷達(dá)與計(jì)算機(jī)通信連接該項(xiàng)未激活。注意事項(xiàng):在探測(cè)過(guò)程中，重啟雷達(dá)要謹(jǐn)慎，避免在高仰角和整分鐘時(shí)開(kāi)、關(guān)雷達(dá)，高仰角時(shí)由于方位變化較快，重啟雷達(dá)容易造成丟球，整分鐘啟動(dòng)時(shí)則可能會(huì)造成該分鐘仰角方位角數(shù)據(jù)缺測(cè)，因此建議在觀測(cè)20 min 后的非整分鐘時(shí)段重啟雷達(dá)。同時(shí)，由于重啟了雷達(dá)，雷達(dá)開(kāi)機(jī)后會(huì)恢復(fù)到初始狀態(tài)，天控開(kāi)關(guān)、高壓開(kāi)關(guān)、斜距自動(dòng)跟蹤開(kāi)關(guān)會(huì)恢復(fù)到手動(dòng)跟蹤或關(guān)閉狀態(tài)，因此在重啟雷達(dá)后必須馬上打開(kāi)天控開(kāi)關(guān)至自動(dòng)跟蹤狀態(tài)，否則會(huì)造成丟球，然后開(kāi)啟其它開(kāi)關(guān)，保證觀測(cè)正常進(jìn)行。

2.6 高差突然變大

2.6.1 故障現(xiàn)象 雷達(dá)測(cè)高與探空儀所測(cè)高度(即氣高)差值突然變大。

2.6.2 原因分析與排除方法 此故障比較隱蔽，因?yàn)槔走_(dá)顯示的各種數(shù)據(jù)都是正常的，如果不注意，就可能會(huì)把該故障漏掉，致使資料存在較大誤差。在業(yè)務(wù)處理軟件中，從雷達(dá)與探空儀的高差曲線上與前幾次觀測(cè)的差值進(jìn)行比較，如果偶爾一次偏差較大可能是由于探空儀氣壓感應(yīng)元件變性所致，如果一直都差值很大(與前幾次觀測(cè)數(shù)據(jù)比較)，則可能是雷達(dá)的電軸產(chǎn)生了變化，造成了仰角的誤差，致使雷達(dá)所測(cè)高度不準(zhǔn)確。由于光電軸按要求是每個(gè)月檢查一次，為保證這種電軸偏離的情況能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，機(jī)務(wù)員應(yīng)把每次雷達(dá)測(cè)高和氣高的差值與前幾次觀測(cè)比較，一旦出現(xiàn)這種情況就能及時(shí)排除，該方法能判斷仰角零點(diǎn)幾度的誤差。

排除方法:對(duì)光電軸一致性重新進(jìn)行標(biāo)定，如果天氣較好(無(wú)云)，可在正點(diǎn)放球時(shí)進(jìn)行調(diào)整，如果天氣不允許，則可用系留氣球法進(jìn)行標(biāo)定。

3 維護(hù)維修經(jīng)驗(yàn)

①必須弄清L 波段雷達(dá)的基本原理，做到維修起來(lái)心中有數(shù)。

②做好雷達(dá)的維護(hù)維修登記。同一部雷達(dá)同一故障反復(fù)多次出現(xiàn)，故障部位也大多相同，因此做好登記有助于迅速判斷故障部位，縮短維修時(shí)間。

③做好雷達(dá)的日常維護(hù)工作。許多情況下，塵垢、腐蝕、生銹和霉變等是造成故障的原因，通過(guò)細(xì)致地、經(jīng)常地對(duì)各部分進(jìn)行電氣和機(jī)械的檢查維護(hù)工作，可以預(yù)防和減少故障的發(fā)生，把故障排除在初級(jí)階段，避免出現(xiàn)大的或損壞性的故障，以保證設(shè)備連續(xù)的正常工作。

④做好雷達(dá)的防潮防漏水工作。由于L 波段雷達(dá)室外天線部分無(wú)天線罩，經(jīng)常日曬雨淋，如果不采取措施，雨水很容易滲入到機(jī)內(nèi)造成故障。另外當(dāng)氣溫出現(xiàn)急劇下降的時(shí)候，密封在天線座倉(cāng)及和差箱內(nèi)空氣水分因溫度降至其露點(diǎn)臨界溫度而凝聚在元器件上引發(fā)故障。平時(shí)在天線座、和差箱內(nèi)最好放置干燥劑，放好后把艙門用膠封好，每隔一段時(shí)間更換一次，當(dāng)氣溫即將快速下降時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換新的干燥劑，各電纜頭也用703 膠封好。

⑤熟記雷達(dá)在正常工作時(shí)的各種參數(shù)，如接收機(jī)增益、雷達(dá)工作頻率、磁控管電流等，當(dāng)某個(gè)參數(shù)出現(xiàn)變化時(shí)，能迅速找出故障部位。

4 結(jié)束語(yǔ)

①當(dāng)出現(xiàn)雷達(dá)接收信號(hào)明顯偏弱現(xiàn)象時(shí)，檢查發(fā)現(xiàn)接收機(jī)在跟蹤探空信號(hào)和茅草增益明顯偏大，首先考慮雷達(dá)的高放或者是接收機(jī)前端是否出現(xiàn)問(wèn)題。

②當(dāng)出現(xiàn)測(cè)角狀態(tài)顯示信號(hào)亮線兩兩不齊時(shí)，首先排除旁瓣抓球，然后檢查程序方波，再檢查和差箱內(nèi)開(kāi)關(guān)管套是否有問(wèn)題。

③當(dāng)出現(xiàn)探空后期飛點(diǎn)較多時(shí)，檢查探空通道單元11－1 號(hào)板上集成塊LM393 上第5 腳電壓，恢復(fù)至－6.5～－6.6V。

④當(dāng)出現(xiàn)測(cè)距時(shí)顯示無(wú)凹口時(shí)，首先檢查雷達(dá)發(fā)射機(jī)是否能正常工作。

⑤探測(cè)過(guò)程中測(cè)距不自動(dòng)跟蹤，在觀測(cè)20 min后，在非整分鐘時(shí)段重新開(kāi)啟雷達(dá)，并立即開(kāi)啟天控自動(dòng)開(kāi)關(guān)。

⑥機(jī)務(wù)員應(yīng)把每次雷達(dá)測(cè)高與探空儀所測(cè)高度(氣高)的差值與前幾次觀測(cè)比較，當(dāng)出現(xiàn)雷達(dá)測(cè)高與探空儀所測(cè)高度(氣高)差值突然變大時(shí)，應(yīng)對(duì)光電軸一致性重新標(biāo)定。

［1］潘志祥，李艾卿. 高空氣象觀測(cè)［M］. 北京:氣象出版社，2013.