二次雷達的編碼器故障排除及維修

摘要：ALENIA公司的一、二次雷達在我國有二十多套，作為雷達的重要組件的編碼器在雷達的單脈沖定位中起主要的角度方位的確定作用，該部件在天線塔上，裸露在空中，易受強雷電的直接或間接的電磁沖擊而損壞。由此引起的故障有多種，遭受雷擊的故障較多，對于排除該故障顯得比較重要，本文針對編碼器的相關故障進行分析和探討。

關鍵詞： 雷達 編碼器 單脈沖 方位脈沖

中圖分類號：P406 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X(2011)10(b)-0000-00

二次雷達的角度利用雷達天線轉動時的角度通過編碼器轉換為12位的電子脈沖信號以及后續(xù)的處理來確定發(fā)射的角度方位信息。編碼器主要功能就是將轉動的角模擬量變?yōu)閿?shù)字量，當前在雷達上使用的主要有增量式和循環(huán)編碼器兩類。 ALENIAM雷達使用的是增量式光電編碼器，軸角轉過一個單位角度就形成一個增量脈沖，計算增量脈沖數(shù)就可以確定軸角變化量和軸角數(shù)據(jù)。

J

#1256;=ΣΔ#1256;i=j*Δ#1256; Δ#1256;為增量，j為軸角瞬時記錄的增量脈沖數(shù)。

i=j

增量式編碼器由3部分組成，即增量脈沖產(chǎn)生、增量脈沖計數(shù)以及轉向鑒別。如ALENIA雷達系統(tǒng)，增量脈沖為2的12次=4096個 ，1周為360度，Δ#1256;=360/4096=0.0878度。增量式光電編碼器主要有光源、碼盤、檢測光柵、光電檢測器件和轉換電路組成，碼盤上刻有節(jié)距相等的輻射狀透光縫隙，相鄰兩個透光縫隙之間代表一個增量周期，檢測光柵上有A、B兩組與碼盤相對應的透光縫隙，用以通過或阻攔光源和光電檢測器件之間的光線，它們的節(jié)距和碼盤上的節(jié)距相等，并且兩組透光縫隙錯開1/4節(jié)距，使得光電監(jiān)測器件輸出的信號在相位上相差90。電度角。當碼盤隨著被測轉軸轉動時，檢測光柵不動，光線透過碼盤和檢測光柵上的縫隙照射到光電檢測器件上，光電檢測器件就輸出兩組相位相差90度電度角的近似正弦波的電信號，電信號經(jīng)過轉換電路的信號處理，可以得到被測軸的轉角或速度信息。

在雷達實際工作過程中，碰到最多的雷擊后引起編碼器故障，導致雷達信號無法正常工作，在雷達顯示的故障代碼多為0700，0900，1300。0700代碼為方位數(shù)據(jù)丟失，0900代碼為沒有預期的正北參考脈沖，1300為編碼器故障。

1 針對由于雷擊引起的編碼器故障進行分析

故障現(xiàn)象為雷達沒有航跡，點跡，以及原始視頻信號，告警代碼為0700、0900、1300。且雷達的雙機均沒有信號。首先根據(jù)雷達維護技術手冊的維護流程，分析故障。

圖1 故障排查流程圖

根據(jù)圖1流程檢查，電機運轉正常，EDR板上的指示燈EN1、EN2都不亮，EDR故障指示燈FLR不亮，且主備兩通道故障現(xiàn)象一樣。

故障分析及處理：此故障由雷擊造成，二通道有可能同時存在故障，EDR板上EN燈不亮，故障可能存在于編碼器或EDR板上。而EDR板本身故障指示燈FLR燈不亮，參照《AS DRIVER技術手冊》的EDR板電路圖，接上延伸板，測試EDR板的方位脈沖ACP1（P1-A25，GND為P1-B25）和正北脈沖NRP1（P1-A26，GND為P1-B26）的輸入，發(fā)現(xiàn)沒有方位脈沖和正北脈沖。取下EDR板，直接測機架上的P1-A25（ACP1）和P1-A26（NRP1）兩腳，仍無方位脈沖和正北脈沖，現(xiàn)在故障可以推斷為編碼器及其外圍線纜故障，測量編碼器輸入電壓為4.4V，供電正常，仔細檢查編碼器與機架電纜接頭正常，通過對EDR板上的S5跳線進行設置模擬產(chǎn)生ACP信號，原先的0700告警碼消失，出現(xiàn)雷達信號但不穩(wěn)定，初步斷定編碼器主備全壞，更換其中一只編碼器，重新開機后EDR板EN1燈亮。綜合視頻正常顯示，但目標方位角不對，再利用延伸板調(diào)整EDR板上的相位調(diào)節(jié)開關，直至目標方位角正確，系統(tǒng)恢復正常。

圖2 編碼器的原理圖（部分）

對照圖2，通過對編碼器進行拆開檢查，發(fā)現(xiàn)轉換電路主要有1個LM319比較器和多個三極管組成，光電碼盤通過旋轉輸出不同的信號MM、MA、MC、IP1、IP2到LM139比較器的正負端，LM319比較放大器起到比較和放大作用，Q1，Q2管 Q4，Q5管 Q7，Q8管分別構成推挽輸出。MM，MA，LM319，Q1，Q2，Q3 組成正北的輸出，MC，IP1，LM319，Q7，Q8，Q9組成ACP的輸出，通過用萬用表檢查Q1，Q2，Q3，Q7，Q8，Q9以及LM319，發(fā)現(xiàn)Q2，Q3，LM319，Q7，Q8均已損壞，更換相關器件后，安裝回系統(tǒng)進行檢測，編碼信號恢復正常，檢測波形信號與正常編碼器信號基本相同。

2 對編碼器的異常引起的雷達信號偏航進行分析

塔臺管制部門發(fā)現(xiàn)雷達信號出現(xiàn)分裂，在終端顯示器上可見ALEINA信號與其他雷達信號無法融合，經(jīng)仔細觀察發(fā)現(xiàn)航跡偏離航線30度。在雷達站上檢查雷達設備，沒有發(fā)現(xiàn)告警，在雷達維護顯示席（RMM）觀察，航跡與航線間距離偏離較大，測試應答機在RMM屏幕上測量出的距離方位為（75海里，197度）（角度為與正北的夾角）。 首先，切換為雷達備機工作，航跡在屏幕上顯示依舊為偏航，初步分析為編碼信號在編碼信號接收處理板（EDR）的處理發(fā)生偏差，更換了一塊EDR，故障沒有消除。雷達設備停機，調(diào)整EDR板上的S2、S3、S4的跳線，對方位脈沖的延時進行調(diào)整，使方位數(shù)據(jù)與實際坐標吻合，經(jīng)多雷達融合確認已恢復。在雷達控制席位進行單個點跡跟蹤了1個小時后發(fā)現(xiàn)，該航跡在經(jīng)過幾個周期后會發(fā)生跳變，而且總體趨勢為向一個方向減少，角度從開始設置的229度慢慢的變?yōu)?25度，好象是編碼器與天線沒有同步旋轉，詢問多雷達融合的情況，發(fā)現(xiàn)航跡重新開始分裂，由此分析編碼器已經(jīng)發(fā)生變質(zhì)故障，拆下編碼器后，發(fā)現(xiàn)編碼器與旋轉電機之間的連接部件已經(jīng)發(fā)生斷裂，旋轉就靠相互之間的摩擦力維持，所以每過幾個周期，編碼信息就發(fā)生偏差，導致航跡逐漸偏離，更換好的連接件后，接上編碼器，調(diào)整EDR板的方位延時跳線后，信號恢復正常，經(jīng)過一段時間運行沒有發(fā)現(xiàn)分裂現(xiàn)象。至此由于編碼器連接件故障引起的航跡分裂得到解決。

3 結論與小結

一 在故障排查時，盡可能通過隨機手冊的流程圖進行排查，可以節(jié)省很多時間，維修時，代換元器件盡可能的采用相同型號，不同器件的輸出波形會有差異，信號頻率與工作頻率不能適應則一樣會引起輸出波形嚴重畸變，甚至丟失脈沖，這樣維修就會出現(xiàn)失敗。

二 雷擊設備的維修應盡量從雷電流或電磁感應的進入途徑進行分析，可以發(fā)現(xiàn)線路是從源到末端沿線損壞的可能性比較大，對于沒有告警信息的故障，要對現(xiàn)象原理進行深入分析，加以驗證并嘗試代換備件，對今后的維修思路有幫助，可以盡快進行故障定位，快速查找故障點。

參考文獻

[1] SIR-M/C TECHNICAL MANUAL.ALENIA.

[2] 圖形顯示系統(tǒng)原理分析.