俞傳龍

摘 要：航空器在飛行中的氣象要素有能見(jiàn)度，云底高度，風(fēng)向風(fēng)速及氣壓。而在航空氣象服務(wù)中，風(fēng)向、風(fēng)速是航空器起降過(guò)程中尤為重要的一個(gè)重要?dú)庀笠?，?shù)據(jù)的準(zhǔn)確與否，直接影響航空器飛行安全。浦東機(jī)場(chǎng)在用的機(jī)械風(fēng)傳感器由風(fēng)速傳感器（WAA151）及（WAV151）組成。在浦東機(jī)場(chǎng)工作的7年來(lái)，我通過(guò)自己的工作經(jīng)驗(yàn)結(jié)合實(shí)際故障對(duì)浦東機(jī)場(chǎng)在用的WAA151、WAV151機(jī)械風(fēng)速風(fēng)向傳感器淺談一些個(gè)人心得體會(huì)。

關(guān)鍵詞：航空氣象；風(fēng)向風(fēng)速傳感器；故障分析；浦東機(jī)場(chǎng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）11-0046-01

1 WAA151、WAV151原理解析

風(fēng)向、風(fēng)速傳感器為機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)式傳感器，浦東機(jī)場(chǎng)風(fēng)桿高度10米，通過(guò)測(cè)量空氣流動(dòng)的矢量值經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換及格雷碼變換經(jīng)由MODEM傳輸至內(nèi)場(chǎng)處理單元，經(jīng)處理后傳送至各工作站。

1.1 WAA151風(fēng)速傳感器工作原理

連接轉(zhuǎn)動(dòng)軸的鋸齒形圓盤(pán)在光耦發(fā)光二極管與光敏三極管之間轉(zhuǎn)動(dòng)，鋸齒形圓盤(pán)上有14個(gè)齒，每個(gè)齒代表0狀態(tài)，每個(gè)切口代表1狀態(tài)。當(dāng)圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光敏三極管輸出脈沖，脈沖數(shù)正比于風(fēng)速。

1.2 WAV151風(fēng)向傳感器工作原理

紅外發(fā)光二極管和光敏三極管組裝、連接在風(fēng)向標(biāo)軸上的編碼盤(pán)六條碼軌的兩邊。當(dāng)風(fēng)向標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生六位格雷碼脈沖，脈沖由光電三極管接收，每變化5.63度，格雷碼變化一次，風(fēng)向數(shù)據(jù)也隨之變化一次。風(fēng)向傳感器測(cè)量范圍為0～360°，包含64個(gè)方位。

2 浦東機(jī)場(chǎng)常見(jiàn)故障實(shí)例分析

2.1 跑道兩端風(fēng)向數(shù)據(jù)相反報(bào)錯(cuò)故障處理

格雷碼錯(cuò)誤導(dǎo)致的跑道兩端風(fēng)向數(shù)據(jù)相反。

風(fēng)向傳感器主要依據(jù)風(fēng)標(biāo)方位及其產(chǎn)生的格雷碼對(duì)照進(jìn)行檢測(cè)。6位格雷碼有64個(gè)方位，檢測(cè)時(shí)優(yōu)先選擇0°、90°、180°、270°此四個(gè)角度所對(duì)應(yīng)的格雷碼判斷檢測(cè)。檢查WAV151維護(hù)手冊(cè)中的格雷碼對(duì)應(yīng)表可知，四個(gè)典型方位與其格雷碼對(duì)應(yīng)關(guān)系為：

0°（360°） 000000

90° 110000

180° 101000

270° 011000

斷開(kāi)傳感器的信號(hào)連線，僅留+12V與地線連接供電，對(duì)傳感器進(jìn)行格雷碼檢測(cè)。分別把風(fēng)標(biāo)轉(zhuǎn)至0°、90°、180°、270°，用萬(wàn)用表測(cè)量斷開(kāi)所有信號(hào)線的電平，12V為格雷碼的高電平，由1表示；0V為格雷碼的低電平，由0表示。此時(shí)測(cè)量出的格雷碼必須是四個(gè)方向所對(duì)應(yīng)的格雷碼。這樣可判斷傳感器內(nèi)格雷碼盤(pán)、脈沖整形電路、穩(wěn)壓防護(hù)電路等是否正常。

從四個(gè)典型方向的格雷碼表中可看出，在上面的檢測(cè)中，三個(gè)低位碼的變化尚未檢測(cè)。因此，為了排除三個(gè)低位碼對(duì)應(yīng)的三對(duì)LED發(fā)光管和光敏管的好壞，還必須用指針式萬(wàn)用表進(jìn)一步測(cè)量。萬(wàn)用表分別連接于六根信號(hào)線上測(cè)量六次，測(cè)量時(shí)隨意轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)標(biāo)（至少必須轉(zhuǎn)動(dòng)一圈以上），每根信號(hào)線上的電平都必須至少在0～12V兩個(gè)點(diǎn)上變動(dòng)一次。這樣檢測(cè)之后，即可判斷傳感器內(nèi)三對(duì)LED發(fā)光管和光敏管的好壞，這樣才能對(duì)風(fēng)向傳感器進(jìn)行完全的檢測(cè)和判斷。

2.2 風(fēng)速數(shù)據(jù)丟失短時(shí)間內(nèi)自動(dòng)回復(fù)

風(fēng)速數(shù)據(jù)丟失是非常常見(jiàn)的風(fēng)速傳感器故障，在浦東機(jī)場(chǎng)主要由鳥(niǎo)類(lèi)干擾引起。對(duì)于是否是線路（或傳感器本身）故障還是由鳥(niǎo)類(lèi)干擾引起的故障進(jìn)行判斷可以有一個(gè)簡(jiǎn)單的鑒別方法，內(nèi)場(chǎng)打開(kāi)Sensor Terminal，連接風(fēng)數(shù)據(jù)，查看風(fēng)源代碼中是否在結(jié)尾有“V*”標(biāo)示，若含有，一般優(yōu)先判斷是由鳥(niǎo)類(lèi)干擾引起，可以通過(guò)聯(lián)系驅(qū)鳥(niǎo)隊(duì)來(lái)解決。

2.3 處理器故障導(dǎo)致風(fēng)數(shù)據(jù)長(zhǎng)時(shí)間DATA MISSING

由于是傳感器本身故障，而風(fēng)速傳感器輸出的信號(hào)為脈沖頻率信號(hào)，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先檢查與傳感器相連的主設(shè)備箱內(nèi)相關(guān)風(fēng)速數(shù)據(jù)處理板電路是否正常。斷開(kāi)傳感器，用低頻信號(hào)發(fā)生器模擬風(fēng)速信號(hào)輸出給風(fēng)速處理電路，幅度調(diào)于5～12V之間，頻率為100Hz（如果對(duì)此信號(hào)吃不準(zhǔn)，可用示波器查看）。信號(hào)發(fā)生器輸出接在風(fēng)速信號(hào)的輸入端，處理設(shè)備上應(yīng)得到10m/s的風(fēng)速數(shù)據(jù)（測(cè)試終端為計(jì)算機(jī)或手持式維護(hù)終端）。并根據(jù)轉(zhuǎn)換公式變換低頻信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率，模擬高、中、低各幾組風(fēng)速信號(hào)，對(duì)應(yīng)測(cè)試終端的顯示進(jìn)行多次驗(yàn)證。在此推薦直接倒風(fēng)桿進(jìn)行處理器的更換，對(duì)故障恢復(fù)時(shí)間有明顯幫助。

2.4 風(fēng)向傳感器卡滯故障

風(fēng)向卡滯于239°導(dǎo)致的風(fēng)向數(shù)據(jù)僵死。通過(guò)維修經(jīng)驗(yàn)及手冊(cè)分析可以得知，風(fēng)向239°時(shí)7位格雷碼固定為1狀態(tài)，即高電平狀態(tài)。此時(shí)先將傳感器卸下清潔旋轉(zhuǎn)口，再將傳感器信號(hào)線開(kāi)路，檢查鏈接電纜，用移動(dòng)終端連接，人工手動(dòng)撥動(dòng)風(fēng)向標(biāo)軸，若風(fēng)數(shù)據(jù)值不出現(xiàn)239°，則說(shuō)明風(fēng)向傳感器中有紅外發(fā)光二極管壞死。更換風(fēng)向傳感器后恢復(fù)。

3 結(jié)語(yǔ)

在浦東II跑道MID加裝機(jī)械風(fēng)后，隨著浦東機(jī)場(chǎng)III（A）運(yùn)行的開(kāi)始，在日常工作中，對(duì)風(fēng)速風(fēng)向的維護(hù)將會(huì)更加頻繁。除本文所述檢測(cè)方法之外，風(fēng)傳感器的維護(hù)維修工作還包含轉(zhuǎn)動(dòng)軸承的清洗或更換、指北調(diào)整、風(fēng)標(biāo)平衡調(diào)節(jié)、傳感器的模擬器測(cè)試、防雷接線檢查、（A/D）處理通信模塊的維護(hù)檢查等，必須在充分掌握傳感器及其相關(guān)連接設(shè)備的原理、信號(hào)格式、處理方式、通信傳輸方式等的情況下進(jìn)行系統(tǒng)性的維護(hù)和維修工作，為航空飛行安全提供良好的氣象服務(wù)保障。

參考文獻(xiàn)

[1]《WAA151運(yùn)行手冊(cè)》[K].

[2]《WAV151運(yùn)行手冊(cè)》[K].