云高仪CT25K维护及典型的故障分析

范大伟，曹敦波

云高仪CT25K维护及典型的故障分析

范大伟，曹敦波

（民航新疆空中交通管理局气象中心，新疆 乌鲁木齐 830000）

简要介绍了云高仪CT25K基本工作原理和周期性维护方法和内容，着重探讨了CT25K云高仪典型故障分析方法和维修处理，供同行参考。

云高仪CT25K；故障维修；垂直距离；航空气象

云高是指云底距机场标高的垂直距离[1]。云高对于航空气象来说是一个非常重要的气象要素，影响飞机起飞和着陆，民航飞行规则中对可以飞行的云高有具体的规定，低于这个规定高度，飞机就不能起降[2-3]。航空气象观测员发布的机场METER报中需要云高数据。目前，云高数据还无法完全通过探测设备获取，主要还是以观测员目测结果为主，云高仪探测数据为辅。由于云高仪只代表设备安装点上空云高数据，因此具有一定的局限性。但作为观测员报告云高的重要参考数据，它的重要性不言而喻。目前乌鲁木齐机场现有两部VAISALA生产的云高仪CT25K，分别安装在跑道的两端。下面将对CT25K工作原理和周期性维护等内容进行介绍，重点对典型故障分析与处理方法进行介绍。

1 云高仪简介

CT25K利用脉冲二极管激光LIDAR技术，在垂直或接近垂直的方向上发射激光脉冲，通过测量激光脉冲从发射端发出后经云底反射被接收端检测到，利用所需的时间来确定云高度[4]，具体测高公式如下：

=/2 （1）

式（1）中：为光速；为激光发射到接收到激光返回信号的时间。

CT25K的组成如图1所示，除了图1中所示组成部分，还包括窗口鼓风机。

2 云高仪周期性维护

周期性维护主要分为周维护和换季维护。周维护工作主要内容为窗口清洁；换季维护内容主要包括性能参数检查、鼓风机状态检查和交扰检查及调整。

2.1 周维护

由于乌鲁木齐地处西北，风沙较多，经常会有窗口污染告警，因此，每周需要对云高仪进行两三次的清洁。

如果窗口被污染，数据信息中就会出现“WINDOW CONTAMINATION”或“CEILMETER RECEIVER OPTICAL CROSS-TALK COMPENSATION POOR”告警信息。系统检测出污染之后，将开启鼓风机以去除如降水等造成的污染，如果在一段时间后告警未消失，则必须清洁窗口。清洁窗口时，用水润湿不起毛的布来清洗窗口，同时不要划伤窗口表面，通常清洁完毕后，告警将会消除。

2.2 季维护

性能参数检查：通过连接维护终端，设置好串口通信参数，输入open和get status命令获取电压状态、发射器和接收器的相关参数和环境温度参数，如果某一参数超范围，则该参数前会有“*”进行提醒。具体的参数信息如图2所示。

检查鼓风机状态：在窗口玻璃上面覆盖1张白纸，1 min内鼓风机会自动启动，覆盖白纸相当于模拟窗口玻璃被污染的情景；使用维护终端检查窗口鼓风机状况。

给出以下命令进行鼓风机开关检测：SET CONTROL BLOWER ON、SET CONTROL BLOWER OFF，如果鼓风机未对命令响应，则应该更换窗口鼓风机。鼓风机使用一定时间后在其叶片上会积聚灰尘，因此建议半年清洁1次鼓风机叶片。

图2 相关参数值

交扰检查和补偿调整：交扰补偿的前提是进行相关参数检查时接收器“COMP”的第一个数值乘以13加上第二个数值，不在300～400之间。交扰补偿时需要使用光学终端罩，交扰补偿的调整位置是从接收器一边看过去所看到的B 螺丝，如图3所示。使用1.5 mm规格的内六角扳手，调整时根据“星星图”，如图4所示，采用凸顺凹逆的方式调整B螺丝，直到“星星图”基本持平为止（“星星图”凸出或凹陷行数小于等于3）。

图3 B点位置

图4 “星星图”

3 云高仪典型故障分析与处理

3.1 故障一

故障现象：云高仪数据丢失，系统显示“///”。

故障分析：将维护终端连接到云高仪的维护口J4上，通过命令open进入与设备对话阶段，输入GET STATUS命令获得状态信息，状态信息显示整个设备正常，根据判断是传输问题。由云高仪组成图可知，影响数据传输的有调制解调板（DMX55）、处理器单元（DMC50B）、电源组件（CTP241）以及母板（DMF51）。但根据状态信息正常，所以排除调制解调板（DMX55）以外的其他部件故障。

故障处理：首先更换调制解调板（DMX55），故障依然存在；排除设备硬件故障后，判断是通信问题。打开外场信号箱（跑道07方向自动气象观测系统设备信号汇总）将云高仪信号线与DXL421连接后接入维护终端，发现无数据，因此判断故障在外场TERMBOX与信号箱之间，打开TERMBOX检查信号线，发现一根信号线受损，经过处理后数据恢复正常。

3.2 故障二

故障现象：“接收器无效”的告警信息。

故障分析：外场查看设备，发现DCT51接口板上的LED D4灯的测量间隔时间比正常的15 s要短很多，同时发出较长的报警音。判断可能是窗口脏、接收器工作不正常或补偿光纤破损。

故障处理：本着先易后难的原则，首先清洁窗口，断电重启设备，故障依旧，排除窗口脏引起故障告警；更换接收器CTR21后，加电连接维护终端查看设备状态，显示正常，说明故障点在接收器CTR21故障。但提示由于更换新的板件，重新设置参数并校准后使用。

3.3 故障三

故障现象：云高数据丢失，显示“////”，提示“CT25K laser failure”告警。

故障分析：将维护终端连接到云高仪维护接口J4上，通过口令open进入与设备对话阶段，输入GET STATUS命令获得状态信息，云高仪所有电压均显示不正常，电压前面均有星号。判断可能的原因为：①激光发射器不正常；②直流供电板 DPS52故障；③光学监测单元 CTL21板不正常。

故障处理：首先更换DPS52板，更换后故障依旧，为了能最大限度地缩小故障范围，先后又更换DMC50B处理器板，DCT51接口板，CTT21发射器板后故障依旧没有排除，查阅云高仪状态信息，依然是所有电压均不正常，且所有电压均为“////”。云高仪母板是一个用于插入处理板DMC50B、云高仪接口板DCT51、DC转换器DPS52和调制解调器DMX55的组件。排除其他硬件之后故障点集中到云高仪母板，经过检查发现母板上与电池相邻处的公共地线已经烧断，用跳线将断的地线重新连接起来后，恢复正常。

4 总结

云高仪作为重要的气象探测设备，对飞行安全起到了非常大的作用。本文通过对云高仪CT25K工作原理及周期性维护进行介绍，并重点对几个主要故障进行了分析。云高仪CT25K是一个集成度非常高的设备，基本实现了模块化，因此故障排除一般不太复杂，关键在于对故障的分析，从以上3个故障分析当中就可以看出，故障排除过程中故障分析占据了大部分时间。熟练掌握工作原理、各模块作用以及各模块间的信号走向对于故障分析至关重要。此外，设备维护人员也应多关注性能参数记录，通过对比前后几次参数的细微变化，做到提前预判，防范于未然。

［1］中国民用航空局空管行业管理办公室.民用航空气象地面观测规范［S］.2012-02-28.

［2］中国民用航空局空中交通管理局.民用航空气象地面观测技术手册［S］.2006-04-13.

［3］中华人民共和国交通运输部.一般运行和飞行规则［S］.2019-01-01.

P45

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.19.019

2095－6835（2019）19－0047－02

〔编辑：张思楠〕