CINRAD/SC型多普勒天气雷达常见故障及检修

摘要：CINRAD/SC 型多普勒天气雷达具有探测降水，台风，暴雨，飑线，冰雹等气象目标的功能。可以及时、准确、连续的探测半径 500 公里范围内目标物的强度变化和移动路径。它主要由天线馈线系统、发射系统、接收系统、伺服系统、配电系统等几部分组成。本文分析了 CINRAD/SC 新一代天气雷达的接收系统的基本工作原理，在此基础上对近几年出现的故障进行分析，并给出了故障排除方法，为今后新一代天气雷达的维护维修提供参考。

关键词：CINRAD/SC型多普勒天气雷达;常见故障;维修检测

引言：气象观测是气象服务的基础，观测业务是气象现代化、自动化和科技化的重要组成部分，随着气象和业务的发展，气象观测越来越趋向自动化。多普勒效应是澳大利亚物理学家从运动着的发声源中发现的现象，多普勒天气雷达的工作原理即以多普勒效益为基础，当降水粒子相对雷达发射波束相对运动时，可以测定接收信号与发射信号的高频频率之间存在的差异，从而得出所需的信息。运用这种原理，可以测定散射体相对于雷达的速度，在一定条件下反演出大气风场、气流垂直速度的分布以及湍流情况等。这对研究降水的形成，分析中小尺度天气系统，警戒强对流天气等具有重要意义。CINRAD/SC型多普勒天气雷达工作过程中难免会出现各式各样的故障，因此气象部门需要加强CINRAD/SC型多普勒天气雷达的日常维护以及管理工作，保证观测质量。

1.CINRAD/SC 型多普勒天气雷达常特点

1.1总体特点

CINRAD/SC 型多普勒天气雷达全相参多普勒天气雷达技术体制，具备很强的探测能力，地杂波抑制能力-50dbB，具有很高的频率稳定性，引用WSR-88D、CINRAD/SA雷达天线体扫描（VCP）模式设计以及移用WSR-88D、CINRAD/SA雷达的全套RDA软件，雷达在线校准标定功能和机内测试和监控功能，数据质量控制技术，雷达可靠性高，可实现遥控和连续不间断运行。[1]

1.2技术特点

发射机设计方案与CINRAD/SA雷达基本相同，保持了CINRAD/SA雷达发射机的主要功能和对外接口关系，软硬件相结合，实现工作状态监控、故障隔离定位、告警。完善增强了故障保护、安全连锁和重复循环诊断功能，出现故障可在微秒时间内切断高压。[2]接收机具有实时标定校准功能以及具有干扰检测功能。而且数字式天线伺服系统在监控系统控制下工作，闭环系统保证直径为 4.5m 抛物面天线转动平稳， 不抖动，超调最小，达到规定的扫描速度精度要求， 能根据天气目标性质、地物干扰分布特点选择不同的天线扫描模式，并采用了交流伺服电机替代常用的直流电机。

2.主要设备

2.1触发信号发生器

触发信号发生器（控制钟）是整个雷达的控制系统，它周期性地产生一个脉冲式的触发信号，触发脉冲输送到调制解调器和显示器，指挥它们开始工作。

2.2调制解调器

在触发脉冲的触发作用下，调制解调器产生调制脉冲。调制解调器具有固定的脉冲宽度，调制脉冲提供一个合适的视频波形具有足够的幅度，以便使下一级电路发射机正常工作。

2.3天线转换开关

天线转换开关是将天线、发射机和接收机连接起来的一种装置。当天线和发射机接通时，发射机输出的特高频振荡脉冲电磁波顺利地到达天线，在这个时间内天线与接收机切断连通，电磁波不能进入接收机。在探测脉冲发射的间歇期，转换开关接通接收机，使天线接收到的回波信号能全部进入接收机。波导管是一种空心矩形金属管状导体，其内径大小随所携带信号的波长而异，脉冲信号经它传送到天线其损耗极小。

2.4接收机和显示器

接收机接收来自目标物的回波信号，经过放大后送往显示器进行显示。回波信号常常非常微弱，接收机必须具有接收微弱信号的能力，这种能力称为灵敏度。灵敏度用最小可辨功率表示。它是回波信号刚刚能从噪声信号中分辨出来时的回波功率。平面显示器一般有平面位置显示器和距离高度显示器。平面位置显示器是天气雷达中最常用的一种显示器。电子束一方面以脉冲重复频率自屏幕的中心向外作等速的径向扫描，通过天线传动装置，使径向扫描为同步地随天线绕垂直轴旋转，当有回波信号进入时，在相应的距离和方位上扫描线增亮，从而显示出回波，其亮度取决于回波信号的强度，近代采用了视频积分处理器，将回波信号按不同的强度用不同的灰度或彩色显示出来。距离高度显示器用来显示垂直剖面，纵坐标是高度，横坐标为水平距离，高度坐标放大，所显示的回波在垂直方向被拉长了。

3.常见故障及检测

3.1天线馈线系统

馈线系统的功能是传输、控制和分配射频电磁信号。发射机产生的强大射频电磁信号通过馈线系统传输至天线，天线馈线系统常见的故障有很多。当加固螺钉没上紧高压后馈线部分内部打火，可能是波导管连接处抗流法兰的密闭圈环，密闭不好，环流器有故障。可以拆开清洁处理后，换密封圈，上紧螺钉;手摸环流器，若烫手，应关机。拆下检查，维护后再装上，若仍有灯火声，则换件。若出现旋转阻流关节转动不平稳，摆动幅度大的情况，可能是机械安装不妥。排除方法：拆下重新正常安装。

3.2发射系统存在故障

当发射系统存在故障时，发射监控分机面板上低压故障区“钛泵”灯就会熄灭，可能存在钛泵电流超过规定值。排除方法：对钛泵电源通电，使电流减小到规定值。可以对钛泵电源通电，使电流减小到规定值。当钛泵电源面板上电流，电压，均无指示时，可能时保险丝故障，要及时对保险丝进行检查和更换。发射监控分机面板上高压故障区的“缺相”灯灭时，可能时风机的三相电输入缺相，工作人员需要检查调制机柜底板上的保险丝FU1，FU2，FU3，发现问题并及时更换。

3.3伺服系统

当天线方位，俯仰都不转时，查看天线安全开关是否接触，有没有断线或插头接触不良的现象。伺服分机遥控或本控的中间继电器K1是否存在不吸合或者接点接触不良。遇到伺服电源分机“工作”开关接触不良，“应急”开关常闭的现象时，需要检查、维修，严重的需要更换。从伺服分机到天线座逐段检查路线，修复断线，旋紧插头或更换;更换K1;更换“工作”或“应急”开关的接触组合头。当天线方位只能正转不能反转时，可能是伺服分机伺服放大器中继电器K3常闭接点虚焊，接触不良，可以检查修复或者更换K3。如果有俯仰驱动电压输出，但天线不转。可能是连接电缆断线或插头座虚焊以及驱动电机碳刷松劲，移位，接触不良造成的。维修人员需要及时检查，及时修复，如果焊接不牢固，重新焊牢，定期更换碳刷。当一开驱动，立即过流时，可能是驱动模块IGBT被击穿，要对驱动模块进行更换。

3.4配电系统

当存在不能遥控的现象时，可能是继电器K1或K2坏，需要定期检查更换继电器。当本控或遥控转换失效时，可能是互锁开关SA1或SA2损坏，继电器K6或K7损坏，可以更换检查更换坏的器件。

结论：

随着科技的进步和发展，气象观测自动化程度越来越高，气象观测仪器也越来越智能化，CINRAD/SC 型多普勒天气雷达具有探测降水，台风，暴雨，飑线，冰雹，龙券等气象目标的功能。因此，对设备的保障工作要求也越来越高。一线业务人员只有在不断的实践中总结经验，才能提升维护本领，相关部门要建立健全相应的设备保障体系，制定相应的故障应急处置流程，确保出现仪器故障不慌乱、有序应对及时采取措施。要做到对设备的清洁维护工作，定期检查仪器的工作状态，发现异常及时处理。

参考文献：

[1]马传成，魏玉鹏，崔晓飞.CINRAD/SC天气雷达接收系统故障分析[J].山东气象，2015，35（1）：46-48.

[2]姜领军.多普勒天气雷达发射分系統故障分析与处理[J].空中交通，2015，0（7）：53-55.

作者简介：陈贵（1985-）男，汉族，四川省达州市人，本科学历，助理工程师，从事研究方向或职业：气象保障。