气象雷达原理及故障维护祁珊

气象雷达原理及故障维护祁珊

祁珊范大伟曹敦波

民航新疆空中交通管理局气象中心新疆乌鲁木齐830016

摘要：气象雷达是雷达领域的一个重要分支。主要由收发机、波导系统、天线驱动组件、天线、控制面板和显示装置组成。随着现代航空事业的快速发展，气象雷达在现代航空飞行器中扮演着非常重要的辅助角色，保证飞行安全。它是现代中国所有类型飞机不可缺少的航空电子设备。本文主要研究了气象雷达原理及故障维护。

关键词：气象雷达；原理；故障维护

前言

航空业日新月异的发展，气象雷达在现代航空飞机保障安全飞行发挥着非常重要的辅助作用，是现代我国航空各种类型飞机不可或缺的航空电子设备。随着夏季的到来，飞机在飞行过程中，对气象雷达的使用会变得更加的频繁，由于夏季作为一年中的雷雨多发季节，雷雨对飞行的危害之大，雷击和颠簸伤人已经被列为《民用航空器事故征候标准》中的一般事故征候。夏季大气里蕴藏着非常大的不稳定能量和丰量的水气，假设在在一定的作用下便会形成雷雨天气，在这样条件下形成的天气，就会有非常强的升降气流、结冰、积冰、闪电、大气湍流与急流、低空风切变等气候，有时还有“闪电”、“冰雹”、“强降雨”等灾害性天气，给飞行安全构成严重威胁。航空气象学把雷雨天气分成了“热雷雨”、“地形雷雨”与“锋面雷雨”这三种类型。我国民航公布航空运输事故征候里，其中是雷雨天气造成的事故占很大一部分。而造成这些事故的发生，更多的是机组应对雷雨危害的飞行安全风险防范措施不全不到位，气象雷达使用不当造成的。

1气象雷达认识

气象雷达是雷达领域中的一个非常重要分支，其组成部件主要由收发机、波导系统、天线驱动组件、天线、控制面板和显示器等设备。气象雷达应用范围非常广，可以应用于天气预报、能源、农业和交通等各种领域。在民航系统里用的气象雷达主要是机载气象雷达系统，该系统能够检测雷雨等天气情况，还可以探测低空风切变、湍流等危险目标，便于民航提前做好预警任务。该气象雷达工作方式主要是探测降雨水滴的大小以及数量以此确定前方天气的情况，如果水滴变得大、越来越密集，就会在雷达上的反射回波变得更强。飞行中如何正确使用气象雷达需要注意两点，一方面要选择好气象雷达天线俯仰角，另一方面还要用好气象雷达的“增益”旋钮。

2气象雷达的发展现状

美国早在20世纪80年代就开始研究天气雷达，并且在八十年代末开始批量生产，美国当时所研究的全相干脉冲多原普勒天气雷达主要是应用在风场信息获取。美国在2000年所布设的NEXRAD网可以加强对灾害性天气的预测，特别是加强对暴雨天气的预测、龙卷风的预测以及中尺度气旋的预测。而加拿大在2004年就完成了多普勒雷达计划，在沿海地区布设了三十多部多普勒，加强对自然灾害的预防。欧洲则采取联合的方式来建立多普勒雷达网络以及风廓线雷达网，从而加强对天气预报以及水文模式的评估，加强对自然灾害的预防。

3可控硅故障——可控硅击穿

3.1原因

调制器6个可控硅中可能存在可控硅被击穿或阻值下降的情况。

3.2故障排除过程

（1）切断发射机电源（详细见气象雷达使用说明书）。

（2）将万用表选到KΩ档，分别测量可控硅相邻两个散热片之间的正向和反向阻值，正常值应该在200KΩ～300KΩ之间。

（3）实际测量结果为最后一个可控硅阻值为100Ω，基本被击穿，更换可控硅后，故障排除，雷达工作正常；（若出现≤200KΩ的情况，则该可控硅可能被击穿或性能下降，需要进行更换）。

4回扫电源故障——IGBT坏，回扫变压器坏

4.1原因

高压电源故障，不能为调制器提供稳定的直流500V电源。

4.2故障排除过程

（1）切断雷达发射机电源，断开高压电源回扫变压器所有的连接电缆，使用万用表或摇表测量变压器初级与次级之间的阻值，正常，排除回扫变压器损坏的可能。

（2）将回扫变压器电缆连接好，将雷达发射机开到低压状态，使用示波器测量高压电源中两个IGBT驱动波形，示波器探头夹子（地）加白线，钩子钩蓝线，正确波形为0线以上15V，0线以下5V，1μS时脉冲宽度为180μS，2μS时脉冲宽度为240μS。测量结果没有该驱动波形，应检查充电触发信号是否正常或IGBT模块是否损坏。注意：此时示波器严禁接地。

（3）更换IGBT后，故障排除，雷达工作正常。

5KLY温度异常——电源相序不对，110°温度继电器损坏

5.1原因

在雷达速调管收集极装有一个温度继电器，该继电器正常时为常闭状态，当雷达速调管收集极的温度超过110℃时，该继电器断开，雷达发射机报KLY温度异常故障，发射机高压自动关闭。

5.2故障排除过程

（1）检查速调管散热风机转动是正常，不存在刮叶片现象，电机运转正常；（如果电机不转，判断电机烧坏，更换电机或整个风机）。

（2）检查风机转动方向是否正常。将雷达加上冷却，然后关冷却，从雷达速调管散热风机出风处观察叶片转动方向。正常时应该是叶片向外鼓风，风量非常大，若反转，风机风量较小，达不到散热要求。经过观察，叶片转动方向正常；（如果反转，则可调整电机供电电源任意两项之间的相序。例如：原来自左至右为A/B/C，可调整为B/A/C）。

（3）雷达发射机断电，使用三用表测温度继电器两个焊接点之间为常开状态；（正常时为常闭状态，即通路），判断该温度继电器损坏。

（4）更换温度继电器后，故障排除，雷达工作正常。

6雷达不扫描与不显示故障的排除方法

雷达出现不扫描或不显示故障时，首先应检查系统供电情况。若供电系统正常运行，则应对相关控制驱动系统进行检查并实施雷达操作测试。上述工作完成后若故障仍未排除，则应更新收发机再对雷达进行操作测试。利用操作测试可判断雷达各组成部分是否正常运作，从而确定故障位置，采取相应措施排除故障。若发动机更新并完成雷达测试后雷达仍存在故障，则需更换收发机并再次进行测试，以准确判断故障位置。气象雷达出现不显示故障时，首先应确定ND显示器运行状态，若检测后显示器不存在故障，则需要依次对相关接入连接位置进行检查，以判断故障位置。此外，为确保雷达显示不出现问题，除了在故障发生后及时排查外，还应对气象雷达各组件开展定期清洁工作，以降低出现显示故障的概率。

7雷达显示失真故障的排除方法

气象雷达出现显示失真故障时，应先对显示器工作状态进行判断，在以气象雷达显示器正常工作为前提的基础上，应注意对各接口线路以及控制面板的检查。通过对正副驾驶两个位置开关线路的检查，确定故障原因，若故障是控制面板出现问题导致，则应立即进行更换。此外，民航飞机的日常飞行中，应保持气象雷达各个组成部分的清洁，定期进行维护。

结束语

通过运用气象雷达技术来监测和预测灾害性的天气，能够及时准确地获取相关的灾害信息，从而提前做好防灾准备，降低灾害带来的损失。随着科学技术的不断发展，各种气象雷达技术在我国灾害预防中都有着广阔的前景，但是在实际的运用当中也存在着一定的问题，为此相关的研究工作人员应当加强对当前气象雷达技术的研究，加强对气象雷达技术的完善和创新，从而更好地发挥出气象雷达技术在防灾减灾中的实际运用。

参考文献：

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[2]李晔.河南省新一代天气雷达站级综合业务监控系统[D].郑州大学2016

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[4]练学辉，彭芃.日本气象雷达发展特点及技术现状分析［J］.雷达与对抗，2017，37（02）：5-9.