714CD型天氣雷達回波關聯故障淺析

摘 要：對CD型天氣雷達回波進行分析可以迅速找到回波關聯故障點，可以幫助維護人員盡快修復故障。本文首先對714CD型天氣雷達的結構與工作原理進行了闡述，之后結合實例分析714CD型天氣雷達回波關聯故障，以供參考。

關鍵詞：故障分析；714CD型天氣雷達；回波

得益于我國經濟建設的快速發展以及科學技術的進步，我國天氣雷達技術邁向了一個新的臺階，天氣雷達在經濟建設中的作用越來越凸顯。本文通過對發射系統部分、接收系統部分等分析了故障點，為天氣雷達監控故障快速排除提供參考。

714CD型天氣雷達的結構與工作原理

714CD型天氣雷達除了由發射系統、饋線系統、接收系統、伺服系統、終端系統以及配電系統組成，還包括了天線罩、天線裝置、監控系統、信號處理系統。714CD型天氣雷達具在探測臺風、降水、冰雹等氣象中得到了廣泛地應用，具有良好的探測效果。714CD型號雷達探測范圍高達450km，定量測量半徑范圍為200km。與此同時，714CD型天氣雷達還可以對半徑150km范圍內氣象目標降水粒子群進行測量。其主要工作流程如下：

首先，頻率綜合器小功率高頻信號進行輸出，雷達發射機將這一信號通過速調管高功率放大。[1]之后該信號分別通過鐵氧體天線收發開關、波導饋線等送到饋。最后由天線將能量輻射到空間。天線接受云層中的電磁波后經接收機處理成數字中頻信號，信號提取和數據處理之后，通過網絡將參數傳輸至氣象中心。

故障分析

發射系統由速調管、調剖器、功放分機、發射監控分機以及高壓電源組成。系統采用全相參體制，速調管采用電源電磁聚焦，為發射系統的核心，費用較高。714CD 型天氣雷達發射機采用永磁聚焦速調管，工作時受到高壓和磁場的影響，可以通過速度調制經陰極發射的電子注獲取密度調制。之后進行能量交換，將微波放大。近6個月來，714CD型天氣雷達出現地物回波強度減弱、高壓電流和注電流減小的情況，經過工作人員檢測后得知速調管已發生老化，申請更換速調管。在新速調管更換后，雷達恢復正常。速調管長時間工作后會逐漸老化，導致終端回波下降，并且回波下降幅度與速調管老化程度呈正相關。因此，如果回波強度出現大幅度或長時間小幅度下降，意味著速調管有很高的幾率發生老化。

接收系統中的場放可以對微弱的高頻回波信號放大。一旦場放損壞，高頻回波信號會偏弱。場放前端的TR放電管故障會延長放電恢復時間，也會對高頻回波信號產生較大的影響。在這兩者中，TR放電管更容易損壞。本振信號主要由頻率綜合器產生，并且提供一路相參基準付路信號，之后將其用于移相功能 。一旦頻率綜合器損壞，高頻回波信號會偏弱。

發射機產生的高功率微波能量通過饋線傳輸到饋源及天線，之后天線將微波能量送出。由此可見，饋線在信號傳輸中的占據著重要的地位。如果饋線內生銹或者有冷凝水，則會導致回波偏弱。

在前幾個月的檢查中發現，伺服系統發生了故障，天線仰角運轉到-3°以下，-3°微動開關動作后，除-3°故障監控顯示不正常外，其他監控點顯示都正常，故障顯示屬于虛警。由于這次伺服6個故障檢測監視點中4個都為虛警，都是借助故障監視繼電器動作發現，當天線仰角在正常范圍4個故障點全部報故障，一旦天線仰角位于-3°以下時，造成-3°故障監視繼電器動作。在對故障分析后可知，本次伺服系統故障是因為-3°故障監視繼電器的監視常閉觸點出現不正常接地現象。伺服系統驅動過流、天線失控導造成仰角大于90度或小于-2度報警，進而引發伺服電路故障。其中，如果伺服驅動負載過載，驅動電流過大超限，則會引發驅動過流。一般情況下，借助測量驅動輸出電流可以檢測是否發生這一故障。故障確定后，工作人員需要檢查驅動輸出電路情況，查看是否發生短路等，驅動電機是否過流、過熱等。如果是天線失控造成的，工作人員應檢查角碼傳輸通道情況，確認無誤后檢查驅動電壓輸出，最后判斷放大器的誤差電壓是否正常。監測信號錯誤的電平會導致伺服監控虛警故障，此時，工作人員應重點檢查監控點到監控處理器之間傳輸路徑，查看各個線路之間的狀況，找出多個虛警點的匯集點，并采取有效的方法找出故障點。[2]

對于回波信號傳輸過程中的干擾噪聲，信號處理系統可以及時抑制，并將氣象目標回波信號的振幅、相位進行提取。信號處理器是信號處理系統重要組成部分，主要負責準確地提取出徑向速度、反射率等氣象參數，進而提升氣象預報的準確性。如果雷達信號處理分系統故障部位難以定位，將會度雷達工作能力造成嚴重的影響，也難以有效識別回波信號。實時顯示和遙控顯示終端是終端系統的主要分支，該系統能夠設定雷達參數。如果方位角碼變換電路出現故障，重新啟動平面顯示器時，終端回波顯示會出現斷節的情況，造成終端回波顯示異常。

3 結語

綜上所述，在發生回波關聯故障時，工作人員需對各個系統中的元件以及線路詳細檢查，在這一過程中，工作人員需要具備較強的知識，具備較好的應急能力。因此，在日常工作中，不僅要對714CD型氣象雷達的發射系統、接收系統、饋線系統、伺服系統、信號處理系統以及終端系統做好日常的檢查與維護工作，查看各個線路之間的狀況，排查速調管等元件是否發生老化，及時處理；還要重視檢查人員以及維護人員工作能力的培養，熟悉714CD型天氣雷達的結構與工作原理，了解監控信號的信號流程，掌握信號系統分析、電子工藝及電子工程設計等專業知識，可以對氣象雷達故障及時排查，采取有效的維護方式，提升氣象雷達故障處理地科學性與準確性，減少回波關聯故障對714CD型天氣雷達工作的影響，為氣象部門的氣象預報工作提供良好的支持。

參考文獻：

[1]劉健，賈東，劉穎.714CD型天氣雷達回波關聯故障淺析[J].山東工業技術，2014（23）：267-268.

[2]王全周.714CD天氣雷達監控故障分析診斷技巧[J].氣象與環境科學，2013，36（3）：80-83.

作者簡介：謝東（1969-），女，漢族，河北張家口人，本科，高級工程師，從事測雨雷達監測工作。