云高儀CT25K維護(hù)及典型的故障分析

范大偉，曹敦波

云高儀CT25K維護(hù)及典型的故障分析

范大偉，曹敦波

（民航新疆空中交通管理局氣象中心，新疆 烏魯木齊 830000）

簡要介紹了云高儀CT25K基本工作原理和周期性維護(hù)方法和內(nèi)容，著重探討了CT25K云高儀典型故障分析方法和維修處理，供同行參考。

云高儀CT25K；故障維修；垂直距離；航空氣象

云高是指云底距機(jī)場標(biāo)高的垂直距離[1]。云高對于航空氣象來說是一個(gè)非常重要的氣象要素，影響飛機(jī)起飛和著陸，民航飛行規(guī)則中對可以飛行的云高有具體的規(guī)定，低于這個(gè)規(guī)定高度，飛機(jī)就不能起降[2-3]。航空氣象觀測員發(fā)布的機(jī)場METER報(bào)中需要云高數(shù)據(jù)。目前，云高數(shù)據(jù)還無法完全通過探測設(shè)備獲取，主要還是以觀測員目測結(jié)果為主，云高儀探測數(shù)據(jù)為輔。由于云高儀只代表設(shè)備安裝點(diǎn)上空云高數(shù)據(jù)，因此具有一定的局限性。但作為觀測員報(bào)告云高的重要參考數(shù)據(jù)，它的重要性不言而喻。目前烏魯木齊機(jī)場現(xiàn)有兩部VAISALA生產(chǎn)的云高儀CT25K，分別安裝在跑道的兩端。下面將對CT25K工作原理和周期性維護(hù)等內(nèi)容進(jìn)行介紹，重點(diǎn)對典型故障分析與處理方法進(jìn)行介紹。

1 云高儀簡介

CT25K利用脈沖二極管激光LIDAR技術(shù)，在垂直或接近垂直的方向上發(fā)射激光脈沖，通過測量激光脈沖從發(fā)射端發(fā)出后經(jīng)云底反射被接收端檢測到，利用所需的時(shí)間來確定云高度[4]，具體測高公式如下：

=/2 （1）

式（1）中：為光速；為激光發(fā)射到接收到激光返回信號的時(shí)間。

CT25K的組成如圖1所示，除了圖1中所示組成部分，還包括窗口鼓風(fēng)機(jī)。

2 云高儀周期性維護(hù)

周期性維護(hù)主要分為周維護(hù)和換季維護(hù)。周維護(hù)工作主要內(nèi)容為窗口清潔；換季維護(hù)內(nèi)容主要包括性能參數(shù)檢查、鼓風(fēng)機(jī)狀態(tài)檢查和交擾檢查及調(diào)整。

2.1 周維護(hù)

由于烏魯木齊地處西北，風(fēng)沙較多，經(jīng)常會有窗口污染告警，因此，每周需要對云高儀進(jìn)行兩三次的清潔。

如果窗口被污染，數(shù)據(jù)信息中就會出現(xiàn)“WINDOW CONTAMINATION”或“CEILMETER RECEIVER OPTICAL CROSS-TALK COMPENSATION POOR”告警信息。系統(tǒng)檢測出污染之后，將開啟鼓風(fēng)機(jī)以去除如降水等造成的污染，如果在一段時(shí)間后告警未消失，則必須清潔窗口。清潔窗口時(shí)，用水潤濕不起毛的布來清洗窗口，同時(shí)不要劃傷窗口表面，通常清潔完畢后，告警將會消除。

2.2 季維護(hù)

性能參數(shù)檢查：通過連接維護(hù)終端，設(shè)置好串口通信參數(shù)，輸入open和get status命令獲取電壓狀態(tài)、發(fā)射器和接收器的相關(guān)參數(shù)和環(huán)境溫度參數(shù)，如果某一參數(shù)超范圍，則該參數(shù)前會有“*”進(jìn)行提醒。具體的參數(shù)信息如圖2所示。

檢查鼓風(fēng)機(jī)狀態(tài)：在窗口玻璃上面覆蓋1張白紙，1 min內(nèi)鼓風(fēng)機(jī)會自動啟動，覆蓋白紙相當(dāng)于模擬窗口玻璃被污染的情景；使用維護(hù)終端檢查窗口鼓風(fēng)機(jī)狀況。

給出以下命令進(jìn)行鼓風(fēng)機(jī)開關(guān)檢測：SET CONTROL BLOWER ON、SET CONTROL BLOWER OFF，如果鼓風(fēng)機(jī)未對命令響應(yīng)，則應(yīng)該更換窗口鼓風(fēng)機(jī)。鼓風(fēng)機(jī)使用一定時(shí)間后在其葉片上會積聚灰塵，因此建議半年清潔1次鼓風(fēng)機(jī)葉片。

圖2 相關(guān)參數(shù)值

交擾檢查和補(bǔ)償調(diào)整：交擾補(bǔ)償?shù)那疤崾沁M(jìn)行相關(guān)參數(shù)檢查時(shí)接收器“COMP”的第一個(gè)數(shù)值乘以13加上第二個(gè)數(shù)值，不在300～400之間。交擾補(bǔ)償時(shí)需要使用光學(xué)終端罩，交擾補(bǔ)償?shù)恼{(diào)整位置是從接收器一邊看過去所看到的B 螺絲，如圖3所示。使用1.5 mm規(guī)格的內(nèi)六角扳手，調(diào)整時(shí)根據(jù)“星星圖”，如圖4所示，采用凸順凹逆的方式調(diào)整B螺絲，直到“星星圖”基本持平為止（“星星圖”凸出或凹陷行數(shù)小于等于3）。

圖3 B點(diǎn)位置

圖4 “星星圖”

3 云高儀典型故障分析與處理

3.1 故障一

故障現(xiàn)象：云高儀數(shù)據(jù)丟失，系統(tǒng)顯示“///”。

故障分析：將維護(hù)終端連接到云高儀的維護(hù)口J4上，通過命令open進(jìn)入與設(shè)備對話階段，輸入GET STATUS命令獲得狀態(tài)信息，狀態(tài)信息顯示整個(gè)設(shè)備正常，根據(jù)判斷是傳輸問題。由云高儀組成圖可知，影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠姓{(diào)制解調(diào)板（DMX55）、處理器單元（DMC50B）、電源組件（CTP241）以及母板（DMF51）。但根據(jù)狀態(tài)信息正常，所以排除調(diào)制解調(diào)板（DMX55）以外的其他部件故障。

故障處理：首先更換調(diào)制解調(diào)板（DMX55），故障依然存在；排除設(shè)備硬件故障后，判斷是通信問題。打開外場信號箱（跑道07方向自動氣象觀測系統(tǒng)設(shè)備信號匯總）將云高儀信號線與DXL421連接后接入維護(hù)終端，發(fā)現(xiàn)無數(shù)據(jù)，因此判斷故障在外場TERMBOX與信號箱之間，打開TERMBOX檢查信號線，發(fā)現(xiàn)一根信號線受損，經(jīng)過處理后數(shù)據(jù)恢復(fù)正常。

3.2 故障二

故障現(xiàn)象：“接收器無效”的告警信息。

故障分析：外場查看設(shè)備，發(fā)現(xiàn)DCT51接口板上的LED D4燈的測量間隔時(shí)間比正常的15 s要短很多，同時(shí)發(fā)出較長的報(bào)警音。判斷可能是窗口臟、接收器工作不正常或補(bǔ)償光纖破損。

故障處理：本著先易后難的原則，首先清潔窗口，斷電重啟設(shè)備，故障依舊，排除窗口臟引起故障告警；更換接收器CTR21后，加電連接維護(hù)終端查看設(shè)備狀態(tài)，顯示正常，說明故障點(diǎn)在接收器CTR21故障。但提示由于更換新的板件，重新設(shè)置參數(shù)并校準(zhǔn)后使用。

3.3 故障三

故障現(xiàn)象：云高數(shù)據(jù)丟失，顯示“////”，提示“CT25K laser failure”告警。

故障分析：將維護(hù)終端連接到云高儀維護(hù)接口J4上，通過口令open進(jìn)入與設(shè)備對話階段，輸入GET STATUS命令獲得狀態(tài)信息，云高儀所有電壓均顯示不正常，電壓前面均有星號。判斷可能的原因?yàn)椋孩偌す獍l(fā)射器不正常；②直流供電板 DPS52故障；③光學(xué)監(jiān)測單元 CTL21板不正常。

故障處理：首先更換DPS52板，更換后故障依舊，為了能最大限度地縮小故障范圍，先后又更換DMC50B處理器板，DCT51接口板，CTT21發(fā)射器板后故障依舊沒有排除，查閱云高儀狀態(tài)信息，依然是所有電壓均不正常，且所有電壓均為“////”。云高儀母板是一個(gè)用于插入處理板DMC50B、云高儀接口板DCT51、DC轉(zhuǎn)換器DPS52和調(diào)制解調(diào)器DMX55的組件。排除其他硬件之后故障點(diǎn)集中到云高儀母板，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)母板上與電池相鄰處的公共地線已經(jīng)燒斷，用跳線將斷的地線重新連接起來后，恢復(fù)正常。

4 總結(jié)

云高儀作為重要的氣象探測設(shè)備，對飛行安全起到了非常大的作用。本文通過對云高儀CT25K工作原理及周期性維護(hù)進(jìn)行介紹，并重點(diǎn)對幾個(gè)主要故障進(jìn)行了分析。云高儀CT25K是一個(gè)集成度非常高的設(shè)備，基本實(shí)現(xiàn)了模塊化，因此故障排除一般不太復(fù)雜，關(guān)鍵在于對故障的分析，從以上3個(gè)故障分析當(dāng)中就可以看出，故障排除過程中故障分析占據(jù)了大部分時(shí)間。熟練掌握工作原理、各模塊作用以及各模塊間的信號走向?qū)τ诠收戏治鲋陵P(guān)重要。此外，設(shè)備維護(hù)人員也應(yīng)多關(guān)注性能參數(shù)記錄，通過對比前后幾次參數(shù)的細(xì)微變化，做到提前預(yù)判，防范于未然。

［1］中國民用航空局空管行業(yè)管理辦公室.民用航空氣象地面觀測規(guī)范［S］.2012-02-28.

［2］中國民用航空局空中交通管理局.民用航空氣象地面觀測技術(shù)手冊［S］.2006-04-13.

［3］中華人民共和國交通運(yùn)輸部.一般運(yùn)行和飛行規(guī)則［S］.2019-01-01.

P45

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.19.019

2095－6835（2019）19－0047－02

〔編輯：張思楠〕