新一代天气雷达常见业务故障及排除方法

新一代天气雷达常见业务故障及排除方法

游文华&nbsp,高翔宇&nbsp,&nbsp,陈淼

游文华高翔宇陈淼

（福建省气象台,福建福州350001）

摘要：本文主要根据福建省新一代天气雷达运用实际，首先介绍了新一代天气雷达的组成部分以及运行原理，接着重点对新一代天气雷达运行中常见业务故障进行分析，并提出相应的排除方法，以供雷达机务保障人员参考借鉴。

关键词：新一代天气雷达；常见业务故障；排除方法

引言

新一代天气雷达属于综合气象观测系统的重要组成部分之一。近年来，随着科技的不断发展进步，我国各个地区加快气象业务现代化建设，因新一代天气雷达具备高分辨率、高时效性等诸多优点，其在全国大多数区域得到广泛建设。福建省目前已经建设了8部新一代天气雷达，通过新一代天气雷达的运用，大大提升了气象要素以及各类天气现象观测的精准性，为短时强降雨、大风、雷电等短期临近天气预报以及台风、暴雨等其他灾害性天气的监测预测等气象业务的开展提供了更为完整精确的资料依据，在大气探测和天气预报业务中占据着极其重要的位置。但是，在新一代天气雷达在运行过程中，也时常会出现一些业务故障问题，在很大程度上影响了大气探测业务的正常开展。基于此，本文针对新一代天气雷达常见业务故障以及排除方法进行探讨，以进一步提升地方气象探测业务水平。

1.新一代天气雷达组成以及运行原理

新一代天气雷达属于一类性能较高的数字化雷达，该雷达主要由发射机、天线、天线罩、接收机、伺服系统、显示器、信号处理器以及波导管等部分共同构成。新一代天气雷达采取全相干体质，主要涵盖七种型号，其中，S波段涵盖三种型号，即SA、SB、SC；C波段涵盖四种型号，即CINRAD-CB、CC、CJ以及CD。目前福建省8部雷达都是SA波段雷达。

新一代天气雷达的运行原理：主要借助于电磁波探测与目标物之间的距离和特性的无线电设备，散射属于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导致波传播方向出现变化的一种现象，其实质便是电磁波激发物质内部振动发射的次波无法被完全抵消。雷达在接收到散射电磁波的振幅、频率以及相位等信息之后，便能够获取到一些天气系统。

2.新一代天气雷达常见业务故障及排除方法

2.1发射系统故障及排除方法

故障现象一：发射系统IGBT调制器出现故障，和非门集成块N7（CD4049）在故障冲击中出现损坏。排除方法：针对此类故障现象，应认真检查雷达充电控制分机中的开关器件IGBT。可以采取三用表对IGBT（SKM200GAR123D以及SKM200GARGAL123D）的接点1、2、3分别进行检测，若通过检查之后获悉接点1与2间的阻值相对于正常值而言偏小，则可以初步认为是开关器件IGBT出现了不同程度的损坏。采取备件对IGBT进行更换之后，雷达便能够开高压，不过依然存在掉高压报发射IGBT的故障问题。这个时候将器件IGBT自身的问题排除之后，检查充电控制分机中的充电控制情况，获悉其在与非门集成块N7故障冲击中有所损坏，通过对集成块N7进行更换之后，雷达便恢复至正常运行状态。

故障现象二：可以正常开启低压，但是在准加到来之后开启高压雷达出现断电故障。处理方法：将发射机调整为检查状态，能够开启假高压。获悉IBGT（V1）1、3脚导通，所对应的IGBT驱动板的电阻R3和驱动器EXB841被烧毁，通过对转接出的充电控制板进行检查可以获悉N7（4049集成块）温度出现不正常的情况，查看其所对应的输入输出脚位，N7属于4路并联输出，IGBT以及IGBT驱动板被烧毁。处理方法：及时对被毁坏的IGBT以及其驱动板、集成块进行换新，如此便可以恢复至正常运行态势。

故障现象三：新一代雷达没有功率，无法探测到回波。处理方法：通常出现此类故障问题主要因为发射机变压器内部的线圈的焊接脱落造成的，这个时候只需要对线头进行重新连接便可以使天气雷达恢复至稳定、正常运行状态。

2.2接收系统故障及排除方法

监测子系统没有故障提醒，但是终端没有回波显示。故障排除方法：没有故障提示，意味着系统内设置的监测点的器件运行处于正常状态，在对故障问题进行排查时暂且不作考虑，先查看没有设置监测点的器件。通过对故障的现象进行分析可以初步判断故障可能出现在没有设定监测点的回波通道上。分析接收机的回波通道可以获悉故障产生原因，接收机的前置放大器使用的为IFD,不过接收机前段模拟部分总增益仅有43DB,因而对接收机信号进行测试的时候，都没有办法像采取模拟接收机那样，直接对接收机进行检测，应该在终端以及信号处理器进行观察以及检测。通过小功率计检测可以获悉MSTC前可以接收到回波信号，在这之后则无信号进行输出，由此能够判断出MSTC微波组合出现了一定程度的损坏。所以，应该第一时间对受到损坏的MSTC微波组合进行换新，随后在终端上选取MSTC微波组合的控制状态，以确保接收系统的平稳运行。

2.3伺服系统故障分析与维修

故障现象一：天线动态出现错误报警，致使雷达强制待机。故障排除方法：通常造成此类故障的原因比较多。所以，业务人员应该采取由难到易的方法进行检测。首先应该对雷达碳刷以及滑环加以清洗，假如故障仍旧没有得到有效排除，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意味着仰角存在异常情况，应该继续对电阻值以及波形展开测试，假如发生抖动的状况，则意味着确实出现了仰角故障，需要及时进行检测处理；假如对5A6数字板以及模拟板加以更换，仍旧存在故障问题，则需要对上、下光纤板展开检测；假如上、下光纤板均存在故障问题，那么则应该直接更换新的光纤雷达天线，这样雷达天线才能够及时恢复到正常状态，确保系统稳定运行。

故障现象二：发射、接收没有故障，但是天线停转。故障排除方法：通过分析初步检测可能为采集器死机问题，通过几次对采集器进行重新启动问题依然没有得到处理，之后把伺服转换为本控，通过手动摇天线方位没有变化，仰角动了，至应急状态依然没有处理好问题，接着经过检查判断故障问题可能出现方位电机上，接着经过对参数进行测定判断是方位电机碳刷受到损坏，通过对其进行换新处理故障问题得到解决，雷达恢复正常运行状态。

故障现象三：天线停止转动，采集器进行复位操作之后，天线转速较低同时还不够均匀，5min之后再次停转。故障排除方法：起初以为是采集器死机故障，经过对采集器进行重新启动操作还无法处理好故障问题，排除了采集器死机故障，之后通过认真检查发现是方位电机存在故障问题，在对电机进行更换之后，仰角90°冲顶故障，然后至应急状态，这个时候方位向下天线自动下降，随后至工作状态，故障问题得到处理，天气雷达可以稳定运行。

3.结论

总之，新一代天气雷达在天气预报、灾害性天气预警服务以及人工影响天气作业等各项气象业务中发挥着极其关键的作用。由于新一代天气雷达处于全天候运行状态，在长期运行过程中难免会出现各类业务故障问题，从而影响到气象探测业务的顺利开展。因此，雷达机务保障人员应加强新一代雷达系统运行原理和故障排除方法的学习，不断提升应急处理能力，确保新一代天气雷达可以始终保持正常运行状态，最大限度地发挥其应有的气象服务效益。

参考文献：

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作者简介：游文华（1976-），男，汉族，福建福州人，本科学历，助理工程师，从事雷达机务保障工作。