多普勒天气雷达常见故障分析与维修

多普勒天气雷达常见故障分析与维修

汪鸿滨

（甘肃省天水市气象局甘肃天水741000）

摘要：本文主要根据甘肃省天水市气象局多普勒天气雷达运用实际，对多普勒天气雷达运行中常见故障进行分析，并提出相应的维修维护措施，以确保多普勒天气雷达始终可以保持正常运行状态。

关键词：多普勒天气雷达；常见故障；分析；维修维护

引言

多普勒天气雷达是综合气象观测系统的重要构成部分。随着科学技术的不断发展，多普勒天气雷达已经在我国大多数区域广泛运用，多普勒天气雷达的使用大幅度提升了气象要素以及各类天气现象探测业务的准确性，为中短期临近天气预报、灾害性天气的监测预测等气象业务的开展提供了更为有价值的资料依据，在气候监测以及气象预报中占据着举足轻重的地位。但是，在多普勒天气雷达实际运行过程中，有时候也会发生一些故障问题，在很大程度上影响了探测业务的顺利开展。基于此，本文针对多普勒天气雷达运行的常见故障以及维修维护措施进行分析，以进一步提升地方气象探测业务水平。

1.多普勒天气雷达组成以及运行原理

多普勒天气雷达属于一种高性能的数字化雷达，它主要由天线、天线罩、发射机、接收机、信号处理器、伺服系统、波导管以及显示器等部分组成。多普勒天气雷达采取全相干体质，共有七种型号，其中S波段有三种型号，分别为SA、SB、SC；C波段有四种型号，分别为CINRAD-CB、CC、CJ和CD。

多普勒天气雷达运行原理：主要利用电磁波探测同目标物之间的距离和特性的无线电设备，散射是雷达探测大气的基础，天气雷达主要是在检测大气中散射波对目标物的性质进行测定。散射是电磁波照射到折射指数不均匀的物质上造成波传播方向发生变化的现象，其实质就是电磁波激发物质内部振动发射的次波不能被完全抵消。雷达在接收到散射电磁波的振幅、频率、相位等的信息后，可以很容易的获取到相关的天气系统。

2.雷达天线故障分析与维修

雷达天线在运行中时常会发生一些故障，所以需要注意日常维修维护。（1）雷达长时间运行，天线罩内部的机械部件会出现锈蚀，使得雷达运行出现故障。所以需要确保空气处于干燥状态且要求通风良好，防止机械部件出现锈蚀问题；（2）应对天线转轴部位实行年检，时常对油脂进行更新，及时查看磨损状态。对于俯仰箱内的轴承以及方位主轴等关键部件应该着重进行维修维护。在对油脂进行更新的时候应该注意，更新之前，应该提前利用汽油对残余油脂进行清洗，避免磨损之后的金属杂质被又一次带入轴承。此外，流环上的绝缘层特别容易因天线的转动时间长而出现磨损铜屑，进而致使出现短路，产生打火被烧毁。最科学合理的防御方法是采取酒精对汇流环以及弹簧触片进行清洗，在进行清洗时防止弹簧触片变形。在重新装设时重新对其压力进行调整，导致弹簧触片受力比较均匀，呈良好的接触状态。（3）为了避免发生故障时无法及时对相关部件维修更换，对气象探测业务造成不利影响，气象站应提前准备好方位电机的碳刷等配件。

3.发射机系统故障分析与维修

雷达发射系统故障通常有以下几个方面。（1）发射机无法正常运行，调制脉冲故障、调制脉冲过流。故障分析及维修方式：出现处理故障后，及时对雷达作系统故障复位，则故障得到排除，系统也能够正常运行，这表明监控系统所检测到为虚故障，也即是是因为对雷达系统内的部分检测点所设定的开关量比较灵敏，若检测值与设定值不一致，常常会形成虚报故障，但是系统的元件并没有损坏，因此，雷达监控系统一旦检测到有故障时，通常应先采取故障复位的措施进行处理，假如无法恢复正常，则需要对故障问题认真检查处理。（2）雷达系统作出“准加高压”的提示之后，而加高压时候雷达电源空气开关跳闸。故障分析及维修方式：通过分析发现，调制机柜内部的禁止脉冲信号出现接头接触不良的情况，导致脉宽调制器没有脉冲信号输进，致使调脉冲取样信号以及输出电压在短时间内均产生极大变化，导致调制脉冲波特别不稳，波形起伏较大，烧毁调制器IGBT模块，由此形成一反馈脉冲电流烧坏驱动板的驱动模块EXB841，还有二极管，系统中的控保电路为了避免器件发生损坏，将电源切断。针对上述故障，维修人员应该及时更换受损器件；对于输入禁止脉冲信号的接头需要利用酒精进行清洗之后旋紧，确保良好接触；采用示波器对EXB841进行更换之后需要调整好调制器触发脉冲。

为了减少发生发生系统故障的发生频率，需要定期将高频柜打开，清理灰尘、杂质，确保绝缘度；查看各监测仪数据显示是否正常，查看全部的插件是否插接良好，各类电缆接头位置是否旋紧，特别是高压点应该保持紧固，查看是否存在打火的状况，一旦发现故障问题应及时进行维修处理；此外，需要确保机房的干燥性，避免金属器件受潮氧化生锈而受损引发故障。

4.接收系统故障分析与维修

监测子系统没有故障提醒，但是终端没有回波显示。故障分析与维修：没有故障提示，表明系统内所设定的监测点的器件运行正常，在查看的时候暂且不考虑，需要先检查没有设置监测点的器件。通过对故障表现形式分析能够判断故障可能发生在没有设定监测点的回波通道上。对接收机的回波通道进行分析能够找出故障发生原因。接收机的前置放大器采取的IFD,但接收机前段模拟部分总增益只有43DB,所以测试接收机信号时，均无法像采取模拟接收机那样，直接检测接收机，需要在终端以及信号处理器观察以及检测。通过小功率计检测可知MSTC前能够接受到回波信号，在这之后则没有信号输出，由此可以判断MSTC微波组合有所损坏。因此，需要及时更换受损的MSTC微波组合，之后在终端上选择MSTC微波组合的控制状态。

5.伺服系统故障分析与维修

伺服系统经常会发生天线动态错误报警，导致雷达强制待机的故障问题。一般发生此类故障的原因比较多。因此，工作人员需要采取由难到易的方法展开检测。首先需要对雷达碳刷以及滑环进行清洗，若故障仍然没有得到有效排除，可采取RDASOT软件对不同方位以及仰角的连续转动情况进行检测；若有错误信息存在，但是方位准确，仰角发生抖动以及角码闪烁的时候则表明仰角有问题，需要继续对电阻值以及波形进行测试，若发生抖动的现象，则表明确实发生了仰角故障，应该及时检测；若对5A6数字板以及模拟板进行更换，故障依然存在，则应该对上、下光纤板进认真检测；若上、下光纤板均有问题，那么需要对光纤雷达天线直接换新，如此雷达天线才能够恢复至正常状态。

6.结论

总之，多普勒天气雷达在天气预报、灾害性天气预警服务、人工影响天气作业等各项气象业务中起到十分关键的作用。由于多普勒天气雷达的长期运行，在运行过程中难免会发生各类故障问题，影响到气象探测业务的正常开展。因此，需要高度重视多普勒天气雷达常见故障的分析处理以及日常维护工作，掌握系统运行原理以及维修维护方法，确保多普勒天气雷达始终处于正常运行状态，尽可能发挥出其应有的气象服务效益。

参考文献：

[1]李卫东,韩波,殷秋云.多普勒雷达常见故障分析与维修[J].江西农业，2017（17）.

[2]刘维成,张宇飞,杨晓军,等.新一代天气雷达故障分析与日常维护[J].甘肃科技,2009,25(23).

作者简介：汪鸿滨，（1977-），男，汉族，甘肃省甘谷县人，本科，助理工程师，从事信息技术工作。