西安機場MITRAS大氣透射儀故障案例分析和排除

張志鵬

摘要：在民航氣象自動觀測系統中，跑道視程（runway visual range，簡稱：RVR）是十分重要的氣象要素。在西安咸陽國際機場自動觀測系統中，使用了VAISALA公司的MITRAS大氣透射儀來提供北跑道的RVR數據。通過對MITRAS大氣透射儀測量原理、硬件結構和功能的深入了解，并及時仔細地對設備故障進行總結分析記錄，能夠幫助我們在日常的維護維修工作中更快更準確地排除故障，保證設備的正常運行，為用戶提供準確的氣象數據，保障飛行安全。文章對西安機場MITRAS大氣透射儀的一次故障進行了分析與總結。

關鍵詞：大氣透射儀；跑道視程；故障分析排除

跑道視程（RVR）是指在跑道中線上，航空器上的駕駛員能看到跑道面上的標志或跑道邊界燈、中線燈的距離。RVR數據有著廣泛的應用意義，它是機場實施精密進近著落運行分類的重要依據；它是機場運行最低標準的決定數據；它還為飛行器的最后著落、平飛、接地、滑跑期間提供幫助。RVR數據的準確性對飛行安全起著至關重要的作用。在自動觀測系統中，RVR數據是由大氣透射儀或前向散射儀探測出的能見度值，并結合背景光亮度和跑道燈光強度計算出來的。由此可見，RVR數據的精確性基于大氣透射儀探測到的能見度數據的精確性，所以能見度探測設備的正常運行、數據的準確是飛行安全的重要保障。現在國內機場使用的大氣透射儀型號主要有MITRAS和LT31兩種，本文針對MITRAS出現的故障進行分析并給出解決辦法。

1 MITRAS大氣透射儀介紹

1.1MITRAS測量原理

MITRAS發射機的閃光燈在閃光控制單元的控制下以一定的時間間隔發出光脈沖，脈沖在傳播過程中發生透射，部分光因為發生散射和被吸收導致光強衰減，最后光脈沖由MITRAS接收機接收，MITRAS通過光強檢測單元測量發射光強和接收光強，從而得到MITRAS發射機和接收機之間的透射率，通過透射率便可以計算出氣象光學能見度，再結合背景光亮度和跑道燈光強度便可以計算出RVR。

為了排除因鏡頭污染導致的測量數據不準確，MITRAS大氣透射儀引入了污染補償模式，該模式通過污染檢測模塊對窗口污染情況進行測量，來補償因窗口污染而導致的測量光強誤差，從而保證了數據的準確性。

MITRAS污染檢測單元的工作原理如圖1所示，污染檢測單元由一個發射機和一個接收機組成，當LIGHT信號為高電平時，燈泡DS1亮，光線從燈泡進入棱鏡窗，光線在到達另一個棱鏡窗時，經過保護窗內部和外部的多次反射，附在保護窗上的灰塵會使接收機收到的光強減弱，接收的光強轉換成電壓信號CLA和原發射光強電壓信號RLA一起送往透射儀處理器比較。

1.2MITRAS大氣透射儀結構

MITRAS大氣透射儀由接收機和發射機組成。發射機主要有閃光控制單元、光強檢測單元、污染檢測單元、加熱控制板、透射儀處理板、供電單元、調制解調器、過壓保護板和透射儀母板等部分組成，而接收機的主要結構中沒有閃光控制單元和調制解調器，其他結構和發射機一致。發射機與接收機采用異步數字20毫安電流環通信。

2 故障現象

自動觀測各個工作站的天氣顯示（WEATHER VIEW）面板中05L跑道方向RVR和光學能見度（MOR）數據丟失，北跑道的中間點（MID）和23R跑道方向的RVR數據顏色變為藍色。

3 故障處理和分析總結

根據自動觀測系統以往的故障統計，自動觀測系統發生故障的主要方面有三個：通信故障、供電故障和傳感器設備故障。先從這三個方面有條理地進行排查，能夠幫助我們更快的找到故障點，及時排除故障。

故障發生后，為了對故障有個初步的判斷，先查看了事件監控（EVENT MONITOR），事件監控告警信息為“MITRAS DATA MISSING”（大氣透射儀數據丟失）和“BACKGROUND LUMINANCE COPIED FROM SITE 23R”（從23R站點復制背景光亮度）。通過第二個告警信息確定了北跑道兩個站點RVR數據為藍色的原因：北跑道主用方向05L的背景光亮度傳感器未正常工作，北跑道正在使用備用的背景光亮度。背景光亮度傳感器因為是接在MITRAS大氣透射儀上工作的，所以只要把MITRAS的故障排除，該告警就會消失。

查看完事件監控后，開始檢查通信線路是否故障，檢查北跑道通信機MCU111并聯系網絡中心檢查線路后，排除了因通信原因導致設備數據丟失的可能。排除了通信的原因后，立刻帶上了維護終端和相關工具到現場對傳感器設備進行檢查。在到達現場后，發現設備仍在運行中，排除了設備供電原因導致設備關機的可能性。

隨后開始對MITRAS進行狀態檢查，在用維護線將MITRAS發射機維護端口和維護終端連接后，鍵入OPEN命令發現無法打開維護線路。根據圖2透射儀母板結構所示，供電單元、加熱控制板、透射儀處理板和調制解調器都裝在透射儀母板上。結合發射機結構可知，維護終端和發射機處理板通過發射機母板進行通信。當維護線路無法打開時，推斷是發射機的母板或者處理板出現故障。因為MITRAS發射機處理板插在發射機母板上，并且母板上還有保險保護器件，所以先對發射機母板進行檢查再檢查發射機處理板。對MITRAS發射機母板檢查后發現，圖2中的保險F2已經熔斷，所以導致母板未能正常工作，維護終端打不開維護線路。

隨后對保險F2進行更換后，重新連接維護終端，嘗試打開維護線路，維護線路正常打開，鍵入STATUS命令查詢設備重要參數和工作狀態等信息。在顯示的發射機狀態信息中，“CONT/OTHER”這一項的狀態是FAIL，說明MITRAS發射機的污染檢測單元未正常工作。對發射機的污染檢測單元進行檢查，發現污染燈DS1發生故障，立刻對污染燈DS1進行更換。更換完成后，再次鍵入STATUS命令進行設備狀態查詢，信息顯示設備狀態正常，能見度數據恢復。最后在能見度達到校準要求的條件下，對MITRAS進行了校準，確保數據的準確性。

污染檢測單元電路圖如圖3所示，+10V電壓是污染檢測單元上燈DS1的電源，經過電壓轉換器轉換后給污染燈DS1供電。當 LIGHT 信號為高電平時，開關管 V2 導通，燈泡亮，光電管V3測到DS1的光強經A2轉化為電壓信號RLA，光電管 V4 測量減弱后的光強經A2轉換成電壓信號CLA。

MITRAS透射儀母板上的LPP11部分電路圖如圖4所示，8VAC的交流電通過透射儀母板上的保險F2后到達透射儀供電單元LPP11，該交流電經過LPP11的整流后轉換為10VDC輸出，10VDC就是圖3中的污染燈供電電壓。

通過圖3和圖4的電路圖，結合故障的處理過程，我們可以分析出這次故障的原因。污染燈DS1的故障導致污染檢測單元部分電路短路，電路電流激增，從而使電路中的保險F2發生熔斷來防止電路受損，MITRAS大氣透射儀因此不能進行測量工作而發生數據丟失現象。根據故障的處理過程分析總結出了故障的原因，為下次的故障排除提供了重要的參考。

結語

本文通過對MITRAS大氣透射儀具體故障案例的分析和排除，為以后的自動觀測設備維護維修工作積累了經驗，對同型號大氣透射儀的故障判斷和排除具有一定的參考價值。

參考文獻

[1]維薩拉（中國）公司.MITRAS大氣透射儀用戶手冊[Z].2005.

[2]維薩拉（中國）公司.MITRAS大氣透射儀技術手冊[Z].2005.

（作者單位：中國民用航空西北地區空中交通管理局）