多普勒天气雷达的故障维修及日常维护

2021-12-01李宗昊

农业技术与装备 2021年9期

李宗昊

（辽宁省气象装备保障中心，辽宁沈阳 110000）

多普勒天气雷达作为一种性能较强的数字雷达，由发射与接收控制系统、天线罩、监视器控制系统和终端显示器等部分组成。它作为监测短期天气预报的一种常用工具，在气候监控与科学研究等过程中均发挥着重要作用。为确保雷达系统的平稳运行，并使其可靠度与观察性能实现显著提升，工作人员必须清晰掌握每一个雷达系统的工作原理，同时还要掌握一定的维修维护技术，以确保故障发生时能够及时进行处理应对。另外，由于雷达运行时间较长，并且每个组件均位于持续运行状况，因此导致故障发生率较高。基于此，本文结合自身所在气象局雷达运行的实际情况，重点探讨了雷达常见故障维修及日常维护，对于保证多普勒天气雷达的正常、平稳运行等具有重要意义。

1 多普勒天气雷达的常见故障及维修

1.1 发射系统故障及维修措施

多普勒天气雷达当中的发射机系统主要使用一种功率较大的速调管线性放大技术，具备有效消除室内地表杂音声波及准确快速测定室内风速的技术基础。由于所有的射频发射器都已经是全部采用了完全模块化的结构设计，因此用户能够轻松地随时检测到并得到任意一个发射模块的任何故障。在夏季雷达使用的这个过程中，发现在该季节天气雷达信息极易发生故障，同时天气雷达发射机往往会产生较大的功率，进而产生大量的热量。若在夏季持续长时间使用该设备，势必会影响到变送器系统当中每个模块的组件参数。其中以明火烧坏聚焦电源线圈的电源及booster板上的电源、驻波比报警异常等故障最为常见，导致射频发射器无法位于正常工作状态。为有效应对故障现象，可以根据当地的恶劣气候条件状态和使用雷达处理机房的设备实际使用具体情况，尽量减少雷达机房的使用空间。可以添加高温制冷空调，值班人员应当在没有飞行或者天气条件更好的地方进行预报，及时与情况预报工作人员进行沟通。而且还要及时将变送器的高压关闭，使其持续运行时间得以减少，应将变送器机房的温度控制在20℃～21℃，这样可以延长变送器快速调管的寿命。同时，要及时采取各项措施以保证变送器能够不受故障影响，有效地提高其工作效率。

1.2 回波故障及维修

多普勒雷达正常启动并在一定的高压下工作运行后，终端实时地处理程序中强度场的返波是正常的，但在一定速度或频谱宽场中不会有返波，而监视程序中每个检测点也不会收到任何的故障报警。而产生此种问题的原因主要是由于回声信号和接受器的带通滤波器之间不能够分离。按照强度场来判断以上两种电路是否位于正常工作状态。若数据正常传输，则网络与收集器也均正常工作。这时应当对每个模块的信号输入或输出端口进行测试，以查找故障发生部位。对于回声式故障的维护方法应首先从一个信号处理器启动开始，对回声设备备份进行重启或更换一个加速版本，若重启之后故障仍然无法排除，则应当设置信号监测面板的开关为检测档，以终端信号的强度与频率场颜色为依据进行检测，并根据循环式的回波确定信号处理器分支是否发生故障，若以上内容均正常显示，则应当同时对信号处理面板当中I、Q 等信号输入端口进行检查。若出现几毫伏的量，而且信号波形无法正常显示，就能够判定一台接收机是否有故障。然后打开一台接收机，依次测试所有相关组件，确定其故障具体位置并及时更换备件，然后再打开高压回波使其恢复正常运行。

1.3 波导故障及维修

将高压打开之后，高压电压及其输出的电流、指示灯均正常显示。在接收范围之内，仅有一个对数检波的电压保持不变，其他均正常显示。该现象表明，当一个发射器能够正常地工作时,很有可能就是接收器或者馈电波导的一个部件出现了故障。此时应当对接收器的灵敏性进行检查，查看与电缆、廓线部分相互连接的各个波导区域看是否出现问题。若无异常，则判断为出现故障所在地点位于天线底座里。打开天线底部的盖子，发现随着天线方位角的扭曲而旋转，方位角与直波导相互作用而使天线的方位角扭曲或者旋转。这时，必须要及时地联系设备制造商以再次进行波导和改装，然后更换一个方位旋转的接头来解决这一问题。

1.4 雷达天线动态故障及维修

多普勒雷达系统在使用过程中，天线基座的动态误差和备用强制报警系统的不可操作性均属于雷达天线的动态故障。引发上述故障的原因多种多样，可以从困难到容易进行测试。一是要及时清洁雷达碳刷与滑环。如果无法排除故障，则应当使用RDASOT 软件对各个方位角与俯卧倾斜度的连续运动进行检测。若信息错误，而方位偏差正常，仰角就会发生波动，并且偏差的角度代码也会闪亮，表示仰角正确就是这个问题之处。

2 多普勒天气雷达系统的日常维护维修

2.1 雷达发射机的保养维护

由于天气雷达主要位于沙尘较多的区域，所以机柜和零部件容易积灰，因此应及时清洗高压零部件上的灰尘，以免产生高压和强电，造成元件起火。为了避免发生短路或开路故障，清洁时，最好使用刷子或吹风机，并避免使用碎布，以免损坏组件的焊点，从而导致不必要的开路故障或组件损坏。由于在灰尘清洁过程中很容易触摸电缆插头，因此在清洁工作后，需要检查电缆连接是否良好。

2.2 雷达天线的维护和保养

首先，对于天线罩的内部，空气必须干燥并且通风良好，以避免腐蚀机械部件。其次，对天线轴进行年度检查，定期润滑，并及时检查磨损情况。主要部件（例如轴承和方位轴）应放在通孔箱中。更换润滑脂时应注意：更换润滑脂之前，应使用汽油预先清洁残留的润滑脂，以防止磨损的金属杂质重新进入轴承。同时，由于流环上的绝缘层很容易因天线转动频繁产生磨损铜屑，从而导致短路，引起打火而烧毁。最有效的预防方法是使用酒精清洁汇流环和弹簧触点，以防止在清洁过程中弹簧触点变形。重新安装时，请再次调节压力以使弹簧触点均匀伸展并保持更好的接触。最后，对于在市场上难以购买的配件，例如用于方位电机的碳刷，气象站应提前购买更换的碳刷和其他必要的配件，以避免由于客观原因（例如交通不便）而延误设备维护。

2.3 伺服系统的维护维修

伺服系统的维修和保养应集中在天线的保养上。由于天线传输是伺服系统的重要组成部分，且它是一台重型机器，因此其日常维护需要检查和维修各个零件。例如，在齿轮轴和变桨齿轮轴上添加润滑油；检查机械联动装置的形状；过滤并清洁汇合环；更新步进电机齿轮油和其他例行维护保养操作。但是，动态天线错误警报经常发生，导致雷达被迫待机。这些类型的故障有很多原因，因此可以从困难到容易进行测试。首先清洁碳刷和雷达滑环。若无法排除故障，通常应用RDASOT 软件对各个方位角与仰角的连续旋转进行检测。促使若信息异常，但是方位角正确，仰角会波动，并且角度代码会闪烁，这表示仰角出现故障。需要进一步对电阻值与波形进行测试，若出现波动，则表明出现举升故障，应当开展更多的测试；若对5A6 数字卡和模拟卡进行更换之后仍然无法排除故障，则应测试上下光纤卡；如果找到上下光纤，若单板异常，则应当直接对故障光纤单板的雷达天线进行更换，使雷达天线恢复正常。