胡如江

（江西省贛州市氣象局，江西 贛州341000）

1 引言

常用的天氣雷達按波段劃分為S波段（10 cm波長）、C波段（5 cm波長）和X波段（3 cm波長）；按發(fā)射信號分為脈沖天氣雷達和連續(xù)波天氣雷達等；按照天線掃描方式分類，分為機械掃描雷達、相控陣雷達等；按雷達體制劃分有常規(guī)天氣雷達（也叫非相干天氣雷達）、多普勒天氣雷達（也叫相干天氣雷達）、雙偏振多普勒天氣雷達、雙偏振相控陣多普勒天氣雷達等；按照用途劃分有測雨雷達、測風雷達、測云雷達等。天氣雷達的有效作用距離為150～250 km。

天氣雷達在夏季雷雨季節(jié)發(fā)揮著無可替代的作用，氣象部門尤其注重天氣雷達的維護、維修和保養(yǎng)工作，但是對天氣雷達的維修，可能會因為維修人員之間的經歷不同、閱歷不同、思路不同、技能不同或知識領域的差異會有不同的維修效果，維修水平的差異最終會在雷達運行效率和產品質量方面得以體現(xiàn)。

2 天氣雷達故障診斷和維修方法

天氣雷達發(fā)生故障后會由雷達保障人員進行維修。由于天氣雷達通常在無人值守的情況下工作，所以雷達發(fā)生故障時保障人員并不知道故障是怎么發(fā)生的，只能到達現(xiàn)場后根據(jù)故障的現(xiàn)象和雷達的工作原理進行分析判斷，雷達硬件發(fā)生故障時通常也會用到中醫(yī)問診的方式即“望”“聞”“問”“切”方式進行故障診斷。

所謂“望”，就是通過仔細觀察雷達設備各個分機及其元器件和板件是否有損壞、燒毀的跡象，以此判斷損壞的部位或器件；“聞”，就是在現(xiàn)場是否可以聞到異樣的氣味，如燒焦燒煳的氣味，以此判斷元器件或板件在使用過程中被燒壞的可能性；“問”，就是向現(xiàn)場使用人員了解雷達故障發(fā)生的過程，并排除人員操作失誤造成的人為損壞；“切”，就是根據(jù)雷達工作原理以及分析的過程最終判定故障的部位，給出維修的方案，排除故障恢復雷達正常工作的整個過程。維修雷達方法：若硬件出現(xiàn)故障，找出出現(xiàn)故障的元器件或板件進行維修或更換，就能排除故障恢復正常工作；若是軟件出現(xiàn)故障，重新安裝相關的軟件或重新進行軟件配置就可以恢復正常工作。

3 電磁屏蔽法在天氣雷達維修中的應用

實際工作中，經常碰到天氣雷達會發(fā)生一些莫名其妙的現(xiàn)象，也就是所謂的“軟故障”，如開關分機機柜門時會造成發(fā)射、接收信號不穩(wěn)定、時好時壞，或造成發(fā)射機功率不穩(wěn)定時高時低，或者雷達低壓狀態(tài)一直正常，只要打開雷達高壓收發(fā)分機就會突然掉電，其他分機工作正常等，表現(xiàn)出來就是有的雷達可以工作但是不穩(wěn)定，有的并非是雷達故障但是卻影響雷達的工作效率和產品質量，針對以上這些現(xiàn)象，采用更換元器件、重新安裝軟件、重新配置軟件等方法和手段都無法根本解決問題。

鑒于此，本文推薦一種解決此類軟故障的方法，即電磁屏蔽法。所謂屏蔽是對兩個空間區(qū)域之間進行隔離，以控制電場、磁場和電磁波由一個區(qū)域對另一個區(qū)域的感應和輻射。屏蔽分為內屏蔽或外屏蔽兩種，防止內部對外部的干擾即內屏蔽，用屏蔽體將元部件、電路、組合件、電纜或整個系統(tǒng)的干擾源包圍起來，防止干擾電磁場向外擴散；防止外部對內部的干擾即為外屏蔽，用屏蔽體將接收電路、設備或系統(tǒng)包圍起來，防止它們受到外界電磁場的影響。屏蔽按機理可分為電場屏蔽、磁場屏蔽和電磁場屏蔽。電磁屏蔽是用導電材料減少交變電磁場向指定區(qū)域穿透的屏蔽。電磁屏蔽的原理是利用屏蔽體對電磁能流的反射、吸收和引導作用，阻止其與屏蔽結構表面和屏蔽體內部感生的電荷、電流與極化現(xiàn)象。采用電磁屏蔽法修復天氣雷達故障的案例如下。

3.1 案例1

某地714C天氣雷達與空軍警戒雷達相距太近，空軍警戒雷達工作時，714C天氣雷達工作時出現(xiàn)以下問題：①雷達終端計算機顯示器磁保護關閉（黑屏）；②雷達磁控管電流升高，磁控管燒毀；③脈沖變壓器燒毀；④接收系統(tǒng)及天控系統(tǒng)無損壞性故障。分析認為空軍警戒雷達工作時其發(fā)射觸發(fā)脈沖通過電纜疊加在714C天氣雷達發(fā)射脈沖的調制信號中，增加了714C天氣雷達的磁控管調制脈沖密度，從而造成調制電壓升高、磁控電流升高而燒毀，進而導致脈沖變壓器負載異常而被損壞。

排除方法：利用8目和16目雙層銅線網對雷達機房環(huán)境進行電磁屏蔽，所有屏蔽網焊接成一體并統(tǒng)一接地，阻止警戒雷達的電磁輻射到714C雷達機房，徹底消除了電磁干擾。

3.2 案例2

某機場安裝調試雙偏振天氣雷達過程中，發(fā)現(xiàn)雷達低壓預熱一切正常，但是準加高壓指示燈亮后開高壓，收發(fā)機柜突然掉電，反復試驗N次故障現(xiàn)象依舊。排查過程中，用抗干擾屏蔽錫箔紙包裹好發(fā)射高壓電纜進行開電試驗，雷達工作正常，后經檢查是因位于雷達天氣底座的四端環(huán)流器變形，安裝好后仍有縫隙，開高壓時高頻電磁波通過該縫隙泄漏導致附近發(fā)射高壓電纜頭電磁短路而掉電。采用抗干擾屏蔽錫箔紙包裹好發(fā)射高壓電纜就是利用屏蔽法阻止了高能電磁波對高壓電纜的輻射，后來更換了一個好的四端環(huán)流器后恢復正常。

3.3 案例3

使用某雙偏振多普勒天氣雷達過程中，發(fā)射功率經常不穩(wěn)定且偏小，速調管電流時大時小，尤其在發(fā)射機柜、接收機柜開關門時變化更為明顯。該現(xiàn)象持續(xù)時間較長，廠家工程師已經進行過多次維修、調試并多次更換了速調管，故障現(xiàn)象依舊。根據(jù)開關分機機柜的門、發(fā)射功率發(fā)生變化，分析可能是雷達微波電纜接地不良，機柜存在電磁輻射，導致與雷達發(fā)射功率檢測有關的微波電纜受到干擾，于是采用電磁屏蔽法，利用抗干擾屏蔽錫箔紙包裹好收發(fā)機柜的高頻電纜，屏蔽機柜內的電磁干擾，一定程度上確保雷達發(fā)射功率正常穩(wěn)定，若要根本消除機房環(huán)境的電磁干擾，還需對雷達所有分機的接地情況進行細致檢查和分析，最終確保所有分機的信號接地、電源接地以及機殼接地都在雷達機房的同一等電位體上。

4 小結

本文分析了在使用天氣雷達過程中發(fā)生的用常規(guī)維修方法無法修復的一些軟故障，介紹了采用電磁屏蔽法解決天氣雷達發(fā)生“軟故障”的一些案例，希望給從事天氣雷達維修工作的人員提供一些修復天氣雷達軟故障的借鑒經驗，以期提高天氣雷達的運行效率和產品質量。