氣象雷達(dá)常見故障分析

1、氣象雷達(dá)常見故障分析丁頁李冀寧劉洪林宮正王文武摘 要：氣象雷達(dá)是氣象情況的重要監(jiān)測工具。從實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域而言，氣象雷達(dá)可以用于機(jī)場周邊風(fēng)雨雷電等氣象問題的檢測，同時(shí)，還可以用于災(zāi)害性天氣的預(yù)警工作，為工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及人們的日常出行提供天氣預(yù)報(bào)。目前，氣象雷達(dá)因自身設(shè)備引起的故障問題并不是很多，但是由于知識儲(chǔ)藏缺乏、專業(yè)技術(shù)掌握不全面等問題，維護(hù)人員無法針對常見故障做好防護(hù)措施，使氣象雷達(dá)的使用效益大打折扣。本文將以氣象雷達(dá)的工作原理為切入點(diǎn)，對其故障原因及其處理措施進(jìn)行闡述分析。關(guān)鍵詞：氣象雷達(dá) 常見故障 處理方法中圖分類號：V249.3  &#

2、160;             文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A            文章編號：1674-098X202107b-0105-021 工作原理氣象雷達(dá)發(fā)射的雷達(dá)波接觸到目標(biāo)物質(zhì)后產(chǎn)生回波，經(jīng)信號接收裝置處理后，判斷目標(biāo)體的方位與特性。雷達(dá)波的反射能力與目標(biāo)物質(zhì)的導(dǎo)電性能息息相關(guān)：導(dǎo)電性能越好，反射面積越大，反射能力越強(qiáng)，產(chǎn)生的發(fā)射能量越高

3、。同時(shí)，反射能量還受雷達(dá)波波長與目標(biāo)物的外形尺寸間的差值的影響。當(dāng)差距較小時(shí)，反射能量變大;差距較大時(shí)，發(fā)射能量會(huì)明顯變?nèi)?。氣象雷達(dá)主要有3大系統(tǒng)：其一，發(fā)射系統(tǒng)。組要構(gòu)成部件有固態(tài)功放、脈沖調(diào)速管。其作用是可以實(shí)現(xiàn)小功率射頻脈沖信號到大功率射頻脈沖信號的轉(zhuǎn)化，再通過饋線系統(tǒng)把信號傳輸?shù)教炀€系統(tǒng)中，進(jìn)而完成輻射任務(wù)，進(jìn)行氣象檢測。其二，接收系統(tǒng)。雷達(dá)回波信號經(jīng)由放大、變頻、再放大等一系列處理后，利用中頻轉(zhuǎn)換器以光信號的形式被傳送至信號處理器中。其三，伺服系統(tǒng)?？梢约?xì)化為天線方位伺服系統(tǒng)和俯仰伺服系統(tǒng)，主要職能是控制、管理天線，以保證與天線相關(guān)的各項(xiàng)工作均能有效、順利的開展。2 常見故

4、障與解決措施2.1軟件故障所謂軟件故障就是指氣象雷達(dá)本身的元器件沒有出現(xiàn)破損，而是因?yàn)楸O(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警影響采集數(shù)據(jù)的真實(shí)性、有效性，或者導(dǎo)致無法連續(xù)進(jìn)行氣象觀測等這一類故障。氣象雷達(dá)的軟件故障主要有3種，分別為UCP程序故障、天線故障、寬帶通訊故障。2.1.1UCP程序故障該類故障，大多數(shù)是由于RPGRadarProductGeneration，雷達(dá)產(chǎn)品生成子系統(tǒng)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)內(nèi)存溢出現(xiàn)象引起的。主要表現(xiàn)為正常運(yùn)行的UCPUnitControlPanel，雷達(dá)控制臺閃退，不久后，Rdasc程序也不再運(yùn)行。尤其是在轉(zhuǎn)換體掃模式期間，UCP程序故障頻發(fā)，這說明UCP的設(shè)計(jì)過程存在缺陷，應(yīng)積極進(jìn)行技改。故障

5、分析處理：依次重啟UCP以及Rdasc程序，并采取有效措施，修復(fù)系統(tǒng)Bug，進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)。2.1.2天線故障天線故障是指天線出現(xiàn)迫停，無法回歸PARK位置的現(xiàn)象。該故障通常是由天線程序進(jìn)入死循環(huán)、天線座存在冗余設(shè)備不正常運(yùn)行或者天線電機(jī)瞬時(shí)過載等問題引起的。故障分析處理：重啟Rdase程序，在5min以后，系統(tǒng)通常能夠正常運(yùn)行;否那么，再次啟動(dòng)Rdase程序，然后由維修人員手動(dòng)復(fù)位天線到PARK位置，等待10min左右，系統(tǒng)應(yīng)恢復(fù)正常運(yùn)行;假設(shè)上述兩種方法均無法修復(fù)故障，那么需要斷開5A2維護(hù)面板上的伺服開關(guān)，時(shí)間維持在3min內(nèi)，重新接通伺服開關(guān)，觀察天線是否屬于正確位置。2.1.3寬帶通

6、信故障在RPGRadarProductGeneration，雷達(dá)產(chǎn)品生成子系統(tǒng)和RDARadarDataAcquisition，雷達(dá)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)通道即為氣象雷達(dá)的寬帶。通常情況下，該處的通訊鏈路都是利用Ethernet以太網(wǎng)搭建的，其局域網(wǎng)的組成局部主要有主用戶處理器PUP、集線器以及光端機(jī)等。由于在信號傳輸?shù)倪^程中，雷達(dá)產(chǎn)品生成子系統(tǒng)與主用戶處理器均具有較好的穩(wěn)定性能，所以，通信故障報(bào)警、數(shù)據(jù)不完整以及雷達(dá)產(chǎn)品生成子系統(tǒng)循環(huán)測試的持續(xù)時(shí)間一般不會(huì)太長。雖然寬帶通訊故障對于氣象情況的連續(xù)觀測不會(huì)有太大影響，但是卻會(huì)給氣象數(shù)據(jù)的采集與整理增添難度，從而影響RPG的原始數(shù)據(jù)儲(chǔ)存

7、功能以及PUP的相關(guān)顯示功能。故障分析處理：該類故障同樣可以通過重啟UCP以及Rdasc程序解決。與此同時(shí)，氣象觀測站該應(yīng)采取有效措施，提高通信鏈路的穩(wěn)定性。2.2硬件故障就目前而言，各氣象局使用的氣象雷達(dá)對于硬件系統(tǒng)的要求越來越高，可以利用RDASC程序進(jìn)行聲光預(yù)警。一旦雷達(dá)出現(xiàn)系統(tǒng)故障，可以第一時(shí)間顯示故障信息并根據(jù)信號指示燈及時(shí)獲得故障元器件所處位置。氣象雷達(dá)的硬件系統(tǒng)故障主要有發(fā)射系統(tǒng)故障、接收系統(tǒng)故障和伺服系統(tǒng)故障三大類。下面將分別進(jìn)行具體闡述。2.2.1發(fā)射系統(tǒng)故障發(fā)射系統(tǒng)故障一種是指發(fā)射機(jī)故障或者調(diào)制脈沖電流超過額定值導(dǎo)致的調(diào)制脈沖故障;另一種是在系統(tǒng)提示加高壓，卻在加高壓的過程

8、中，電源空氣開關(guān)突然出現(xiàn)跳閘問題。故障分析處理：對于第一種故障，維修前，需要進(jìn)行虛故障判斷。我們將能夠通過復(fù)位處理解決的發(fā)射系統(tǒng)故障稱為“虛故障。該類故障是在設(shè)置雷達(dá)監(jiān)控檢測點(diǎn)時(shí)，開關(guān)靈敏度過高導(dǎo)致的，通過復(fù)位操作即可有效解決;對于第二種故障，那么需要檢查調(diào)制機(jī)柜內(nèi)部的禁止脈沖信號接頭是否存在接觸不良，脈寬調(diào)制器是否存在禁止脈沖信號以及脈沖取樣過程中輸出電壓是否會(huì)有較大變化，調(diào)制開關(guān)大功率調(diào)制模塊是否存在損壞等。如發(fā)現(xiàn)上述異常，那么應(yīng)通過在開關(guān)電源整流板上添置高頻二極管，保護(hù)內(nèi)部元器件，減少系統(tǒng)故障發(fā)生。2.2.2接收系統(tǒng)故障氣象雷達(dá)接收系統(tǒng)故障，就是在接收終端未收到回波的情況下，監(jiān)測子系統(tǒng)沒

9、有發(fā)出任何故障預(yù)警。故障分析處理：信號接收終端無故障報(bào)警提示，那么那么可以認(rèn)為雷達(dá)監(jiān)測系統(tǒng)沒有故障，可以對設(shè)置檢測點(diǎn)的元器件先不進(jìn)行檢查，重點(diǎn)排查其他未設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)的位置。而終端沒有接收到回波信號，那么可以說明監(jiān)測子系統(tǒng)的回波通道也沒有出現(xiàn)故障?？梢姡收蠘O可能是出現(xiàn)在監(jiān)測點(diǎn)位置以外的回波通道上。維修人員應(yīng)將工作重心放在接收機(jī)內(nèi)部的回波通道的故障排查上，找到故障點(diǎn)后，再進(jìn)行深入分析。3 結(jié)語總而言之，由于氣象雷達(dá)精密性高、專業(yè)性強(qiáng)，且其故障誘發(fā)原因多樣化，氣象雷達(dá)故障分析工作并不是一件容易的事。因此，相關(guān)工作人員應(yīng)熟悉氣象雷達(dá)的運(yùn)行原理及其根本結(jié)構(gòu)，能夠按步驟、有規(guī)律地尋找故障位置、分析故障原因，從而制定行之有效的故障維修方案。除此之外，在日常維護(hù)管理中還應(yīng)注意經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的總結(jié)與整理，定期巡查設(shè)備使用狀況，并編制設(shè)備故障維修手冊，提高常見氣象雷達(dá)故障的分析與排查效率，為氣象雷達(dá)的平穩(wěn)運(yùn)行保駕護(hù)航，不斷提升氣象檢測數(shù)據(jù)的真實(shí)性以及實(shí)用價(jià)值。參考文獻(xiàn)【1】彭維明，邱雯婷.上饒新一代多普勒天氣雷達(dá)CINRAD/SA常見故障淺析J.自然科學(xué)：文摘版，20211：309.【2】張龍斌，許仕清，曹海維，等.氣象雷達(dá)常見故障分析J.科研，202110：55.【3】周鐵樁