CINRAD/CD雷达原理及故障诊断注意事项

赵超君 寇珂昕 徐亮 祝海扬

摘 要：CD雷达是新一代天气雷达观测网中的重要雷达装备，是省气象台站实施临近预报保障的重要探测装备。所以要定期对雷达设备进行清洁维护和保养，文章着重介绍了对CINRAD/CD型C波段雷达进行定期维护的重要性。

关键词：CINRAD/CD;雷达;维护方法

中图分类号：TN957.3 文献标识码：A

CINRAD/CD型C波段全相参多普勒天气雷达，简称CINRAD/CD型天气雷达，预留双偏振接口，方便升级为双偏振多普勒天气雷达。该雷达为固定式天气雷达，采用C波段双线偏振全相参脉冲多普勒体制，采用大口径高对称性低交叉偏振比双偏振天线技术、大功率双偏振信号的形成技术、双通道幅相一致性技术、C波段大功率双路铰链技术和双偏振大动态数字中频线性接收技术、高精度双偏振信号处理技术以及双偏振雨强计算和水凝结物识别软件设计技术，具有雨区衰减小、探测范围大、测量要素多、参数精度高等特点，是一种大型高精度多参数远程天气探测雷达。

1 CA-D雷达系统主要组成部分

CD雷达是新一代天气雷达观测网中重要的雷达装备，是青海省气象台站实施临近预报保障的重要探测装备。主要用于实时监测强对流性天气的发生、发展和变化，具有测量云内粒子相态、尺度谱等微物理量信息能力，能对冰雹、下击暴流及中尺度气旋等危险性天气预警，监测暴雨和台风等大范围降水。CA-D雷达系统主要由配电柜、发射系统、接收系统、综合控制系统、天伺系统、产品生成（RPG）、产品显示（PUP）及附属件组成，如图1所示。CA采用收发共用天线，将发射机产生的高频、高功率脉冲信号发射到自由空间中;并接收回波信号，通过接收机放大提取有用射频信号，经混频成为中频信号，之后数字化处理，提炼出所需的天气回波多普勒基带信号，最终生成产品并显示。

2 CA-D雷达维护种类

2.1 日维护

每天一次，主要使雷达正常开机30min以上，其中加发射高压时间不少于5min，并检查显示，外部擦拭、吸尘、检查和试机，清洁机房和雷达工作室。

2.2 周维护

每周一次，主要是对雷达各分系统进行有计划、有重点地检查维护。包括清除各机柜、工作台外部灰尘。观察发射监控分机面板上发射分系统速调管注电流指示，检查发射功率是否符合要求，检查天线座上各电缆插头、插座及全机其他所有接插件连接部分是否牢固，检查雷达各机械部件是否正常，维护时间2～4h。

2.3 月维护

每月一次，主要是对复杂或重要部件實施重点维护，有选择地测量某些分系统主要电压（电流）、电阻值和波形，必要时作些调整，维护时间需4～8h，维护内容包括：

检查并用酒精清洗汇流环和同步机集流环和电刷。

将调制、高频机柜内各高压部件经充分放电后清洁处理，并清除机柜内灰尘和杂物。清洁机柜背后下方进风窗口、机柜顶部排风窗口、发射柜后门上风管窗口、风冷柜风管窗口及柜体侧和顶部窗口。

测量发射脉冲频率和功率。

用酒精或计算机专用清洗油擦洗计算机及其外设，检查硬盘内是否有无关软件，用杀毒软件查杀计算机病毒。

根据上个月雷达工作状况，重点测量某些分系统中主要功能电路测试点电压（电流）、电阻、波形。

检查转台油量是否变化，进入上基座内检查汇流环及主发送器外壳上是否有油。如发现漏油，应首先判明漏油位置并及时通知工厂维修，同时应排放接油盘中废油，如油量未超过齿轮面，应及时补充润滑油。

2.4 年维护

每年或两年进行一次，主要是对雷达整机全面检查、保养CD雷达各个单元，测量雷达主要技术参数，并对雷达进行必要整修。维护时间需2～3d。雷达经过年维护后，应基本保持原有技术性能，整机工作稳定。维护内容包括：

对驱动电机进行接线检查和清洁处理。

向俯仰轴承注入适量的ZL7-2润滑脂或钖炼牌3号特种润滑脂。

将方位减速器和俯仰减速器轮系齿面用软刷沾汽油擦洗，彻底清除每个齿轮表面的干、硬油脂，然后用软刷将新润滑脂薄薄地涂在每个齿面上。

拆开天线单元波导部分每节波导，仔细清洁波导内壁，并对波导法兰盘紧固螺钉涂以润滑脂防止生锈。

对于天线装置上所有螺钉、销钉连接部分，以及天线平衡器上螺栓等连接状况进行检查，并涂润滑脂。

进入上基座内，检查转台上方位发送器、方位减速器连接螺栓有无松动、漏油现象，并通过紧固排除故障。

全面检查雷达各分系统，并测量其主要技术参数。

对天线座水平，天线方位及仰角标定复查。

对避雷设施及接地线检查维护。

清理、维护雷达备份器材，并进行增补和登记。

2.5 不定期维护

北部地区严寒季到来前，必须做好防冻保暖准备，全面检修取暖设备。南部地区酷暑季节前，做好防暑降温准备，全面检测通风散热设备。所有区域在雨季到来前，应检查天线罩状态是否正常，能否完成正常功能，否则应采取措施解决问题。不定期维护内容可参照月维护或年维护中内容实施。在雷达停机期间必须定时试机，试机次数每周不少于两次，每次开机时间不少于30min，施加发射高压不少于5min。

3 实施维修、维护操作注意事项

雷达维护必须有组织、有计划按规定实施，维护中应严格遵守操作规程，C波段雷达操作维修时，要求操作人员需经专业技能培训;维修人员需经雷达、计算机专业知识和装备维修技能培训，具有大专以上文化程度;单班操作人数不少于1人。正确使用维护用品，保证人员和装备安全，防止发生事故。注意事项如下[1]：

拆装雷达设备必须在断电情况下进行;维修调制机柜及高频机柜时要充分放电（具体要求见发射系统）。进入天线罩内时，必须将安全开关置于“断”的位置，不随意改变、拆卸元器件和接线，拆装紧固件时应使用专业工具，切忌将螺钉、垫片等掉入机内，以防短路。

不要碰擦镀银器件。不能在需要使用扳手、起子的地方使用其他工具，不留存暂时性连接线，或应该焊接而没有焊接的接线、元件。

不能用汽油、煤油等腐蚀性清洗剂清洁汇流环和电刷。不能用汽油、矿物油或其他溶剂清洗橡胶制品，如橡胶套、橡胶垫圈等。不能用酸性焊剂代替松香焊接。严禁随意调整电路板上可调器件。

有故障要及时排除，雷达不得带故障开机。机柜开门时，应先转动门把手至插销全部缩回，再将门拉开。关门时，先转动门把手至插销全部缩回，再将门关上;观察门上下方同时贴紧机柜框架时，方可转回门把手将门关好。

维护及更换速调管时，须使用铜扳手8×10双头扳手拆卸紧固件，保证波导口联接不受外力，以免速调管受损。同时，要检查后门上胶垫与磁场线圈排风口贴合，以免风道短路。

复查水平、更换俯仰电机，应有人拉住反射体，或俯仰将维修定位锁插入孔内并锁定，以防反射体往上仰或转动。测试、维修接收恒温箱、电源机箱、功放机箱及上反射体时，应将方位和俯仰维修定位锁迁入对应孔内并锁定，才能启动升降机。

维护结束时应严格检查，确认无误后才能通电。认真填写维护记录。

4 维修维护安全注意事项

在日常维修维护中，擦拭机器内部或更换零部件时，严禁通电。通电检查、检修时，要小心谨慎，避免触电，特别要注意高压部分。维修调制机柜及发射机柜时要充分放电。有故障要及时排除，雷达不得带故障开机。进入天线罩内检查维护，应先将安全开关盒上开关置于“断”。天线维护应注意安全，将安全插销拉出，将方位或俯仰按操作位置锁死（此时天线座上安全开关断开）。不要使用不合适的清洁剂清洁机电元件及汇流环。

机柜插销为塑料件，故开门时应先转动门把手，至插销全部缩回后，将门拉开。关门时应先转动门把手，至插销全部缩回后，將门推回。观察门上下方同时贴紧机柜框架时，方可转回门把手将门关好。分机拉出检修，推回前需将两侧导轨上的弹簧片按回，方可推回，以免造成弹簧片损坏。

维护及更换速调管时，将拖车下部前面挡块取下，将吊架导轨对正发射柜导轨，拉出拖车用手动葫芦进行起吊。更换完成后，将拖车推回至后挡块位置，保证波导口联接不受外力，以免速调管受损。同时，要检查后门上胶垫与磁场线圈排风口贴合，以免风道短路。

低温、湿度大，是影响CINRAD/CD雷达天线系统正常工作的主要因素，西宁位于北方高海拔地区，冬夏温差太大。为减少频繁换油的问题，建议冬季对天线座采取加温措施。

5 结语

对雷达设备进行定期维护及检测，可及时发现、消除不可靠因素，使设备处于良好工作状态，减少使用故障。参考中国气象局气象探测中心制定的《天气雷达维护定标项目》内容，应按时保量完成，正常完成周、月、年维护，可以了解雷达设备，熟悉雷达设备工作性能。同时，也能掌握仪表使用方法，为今后的维修打下了基础。

参考文献

[1] 李化泉，李向栋，温芸芸.隆德县气象局CINRAD/CD雷达天线系统的维修[J].通讯世界，2018（2）：15-18.