GFE(L)1型二次测风雷达典型故障分析与维修

2014-01-29龙智明肖方荣李争凯段文静

中低纬山地气象 2014年5期

龙智明，肖方荣，李争凯，段文静

(1. 湖南省怀化市防雷中心，湖南怀化 418000;2. 湖南省怀化市高空气象探测站，湖南怀化 418000)

1 引言

GFE(L)1 型二次测风雷达是一种体制较新、自动化程度较高的新型雷达，它采用假单脉冲二次雷达工作体制，实现了角度自动跟踪、自动测距、自动数据处理，具有较高的自动化程度。它与GTS1 型数字式探空仪配合，能测定高空的风向、风速、气温、气压、湿度等气象要素。该雷达自检板(11－5)能对雷达印刷电路板上的16个参量进行自检，一旦出现故障，立即发出声音报警，并在显示器上用中文提示哪个参量发生了变化。但是自检范围有限，在实际使用中可能出现的故障多种多样，不可能全部自检提示，很多故障须通过故障现象进行分析，逐段检查，确定故障部位，最终按排除故障的维修程序进行排除。怀化GFE(L)1 型二次测风雷达从2007年1月使用至今，出现过各种各样的故障，现就该站较常出现的几种典型故障进行分析，总结积累经验，提升雷达维护维修能力。

2 典型故障分析与维修

2.1 雷达接收信号能力偏弱

2.1.1 故障现象雷达能接收到信号，但接收信号能力较弱，100 hPa 左右，接收信号越来越差，然后接收不到信号，不能观测到球炸。

2.1.2 故障原因分析开机检查接收机性能，发现接收机增益明显偏大，在地面有探空信号时自动增益达到70 dB，跟踪茅草的增益在140 dB;如果雷达正常，在地面有探空信号时接收机增益应该在30 dB 左右，跟踪茅草的增益在100 dB 左右，这说明接收机接收信号能力减弱，雷达灵敏度下降，故障应在接收分系统及通道。

雷达接收分系统由两部分组成，即接收前端(室外，置于天线座仓内)及后端(室内，置于主控箱内)，中间由50 m 电缆连接。当抛开高频组件时，雷达能正常跟踪茅草(其增益为115 dB)，且4 条亮线平齐，由此判断故障出现在接收前端。

2.1.3 故障排除方法 ①更换限幅器，由于本雷达有3个限幅器(两个在和差箱内，一个在天线座内)，而备件箱内只有一个，因此采用替代法，把确定完好的限幅器一个一个更换，如果某个限幅器更换后雷达能达到正常增益值时，则故障出在该处，如达不到要求，再更换另外的限幅器。

②如3个限幅器更换后，跟踪探空信号、茅草增益仍较大，则再更换前置高放或高频组件直至增益达到正常值，故障排除。

2.2 测角状态显示信号亮线两两不齐

2.2.1 故障现象当雷达在测角状态时，显示器上、下与左、右两组亮线顶部不在一个平面上，4 条亮线两两不齐;该现象连续多次出现，排除旁瓣抓球，说明此现象是由雷达故障引起。

2.2.2 故障原因分析与排除方法信号两两不齐出现的原因主要在两个方面:

①天控单元11－6 本身产生的程序方波有问题，可以更换天控板11－6。

②程序方波已经送到了和差箱，但是和差箱内开关管套出现问题。可以用万用表对程序方波上、下、左、右正向对地电阻进行测量，正常情况下各路电阻值是一样的，如果发现有一路电阻值与其它的不一样，说明这一路开关管套有问题，把开关管套拆下，对二极管VK105 进行测量，如坏则更换。在测量上、下、左、右正向对地电阻时，还有一个较简单的方法判断是哪一路出了问题，在观察四条亮线时，如果是方位两根亮线比仰角亮线长，判断为方位的左右开关管套出了问题，反之则是仰角的上下开关管套。

2.3 探空后期飞点较多

2.3.1 故障现象探测初期雷达各方面的数据都正常，探测后期(40 min 以后)测风信号较好，但是探空信号飞点较多。

2.3.2 故障原因分析与排除方法因为测风信号较好，可以排除雷达接收系统出现故障，判断是译码部分出现故障。检查探空通道单元11－1 号板上集成块LM393 上第5 脚电压，正常应该是－6.5 V，如果到－6.3 V 就会出现飞点特别多的现象，调整LM393 旁边的电位器至－6.5～－6.6 V，故障排除。

2.4 测距时显示无凹口

2.4.1 故障现象雷达测距状态显示无凹口。打开高压开关，终端软件上磁控管电流为零，即发射机加不上高压。

2.4.2 故障原因分析与排除方法发射机加不上高压有几种可能:

①发射触发控制信号没有送出去。检查发射触发单元11－2 板的第6 头，正常情况下它应该是12 V 的直流电压，当打开高压开关时就变成低电平，这时会听到发射机上有继电器跳的声音，如果这些现象正常了说明控制信号没问题，如果没有，可更换11－2 板。

②发射机本身不工作，如果控制信号已经送出，但发射机还是不能正常工作，可能是脉冲变压器的输出电压没有送到磁控管上或者是磁控管本身有问题，解决方法是更换脉冲变压器或磁控管。

2.5 探测过程中测距不自动跟踪

2.5.1 故障现象雷达放在测距自动跟踪位置，不能自动跟踪凹口。

2.5.2 排除方法这种现象在怀化站出现次数比较多，每年都会出现几次，经过多次检查雷达硬件方面没有故障，后来发现只要重启雷达即能恢复正常运行，分析应该是雷达与计算机通信连接该项未激活。注意事项:在探测过程中，重启雷达要谨慎，避免在高仰角和整分钟时开、关雷达，高仰角时由于方位变化较快，重启雷达容易造成丢球，整分钟启动时则可能会造成该分钟仰角方位角数据缺测，因此建议在观测20 min 后的非整分钟时段重启雷达。同时，由于重启了雷达，雷达开机后会恢复到初始状态，天控开关、高压开关、斜距自动跟踪开关会恢复到手动跟踪或关闭状态，因此在重启雷达后必须马上打开天控开关至自动跟踪状态，否则会造成丢球，然后开启其它开关，保证观测正常进行。

2.6 高差突然变大

2.6.1 故障现象雷达测高与探空仪所测高度(即气高)差值突然变大。

2.6.2 原因分析与排除方法此故障比较隐蔽，因为雷达显示的各种数据都是正常的，如果不注意，就可能会把该故障漏掉，致使资料存在较大误差。在业务处理软件中，从雷达与探空仪的高差曲线上与前几次观测的差值进行比较，如果偶尔一次偏差较大可能是由于探空仪气压感应元件变性所致，如果一直都差值很大(与前几次观测数据比较)，则可能是雷达的电轴产生了变化，造成了仰角的误差，致使雷达所测高度不准确。由于光电轴按要求是每个月检查一次，为保证这种电轴偏离的情况能及时发现，机务员应把每次雷达测高和气高的差值与前几次观测比较，一旦出现这种情况就能及时排除，该方法能判断仰角零点几度的误差。

排除方法:对光电轴一致性重新进行标定，如果天气较好(无云)，可在正点放球时进行调整，如果天气不允许，则可用系留气球法进行标定。

3 维护维修经验

①必须弄清L 波段雷达的基本原理，做到维修起来心中有数。

②做好雷达的维护维修登记。同一部雷达同一故障反复多次出现，故障部位也大多相同，因此做好登记有助于迅速判断故障部位，缩短维修时间。

③做好雷达的日常维护工作。许多情况下，尘垢、腐蚀、生锈和霉变等是造成故障的原因，通过细致地、经常地对各部分进行电气和机械的检查维护工作，可以预防和减少故障的发生，把故障排除在初级阶段，避免出现大的或损坏性的故障，以保证设备连续的正常工作。

④做好雷达的防潮防漏水工作。由于L 波段雷达室外天线部分无天线罩，经常日晒雨淋，如果不采取措施，雨水很容易渗入到机内造成故障。另外当气温出现急剧下降的时候，密封在天线座仓及和差箱内空气水分因温度降至其露点临界温度而凝聚在元器件上引发故障。平时在天线座、和差箱内最好放置干燥剂，放好后把舱门用胶封好，每隔一段时间更换一次，当气温即将快速下降时，应及时更换新的干燥剂，各电缆头也用703 胶封好。

⑤熟记雷达在正常工作时的各种参数，如接收机增益、雷达工作频率、磁控管电流等，当某个参数出现变化时，能迅速找出故障部位。