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        GFE(L)1型二次測(cè)風(fēng)雷達(dá)典型故障分析與維修

        2014-01-29 07:35:16龍智明肖方榮李爭(zhēng)凱段文靜
        中低緯山地氣象 2014年5期
        關(guān)鍵詞:探空儀探空仰角

        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.

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