CINRAD/CD雷達原理及故障診斷注意事項

趙超君 寇珂昕 徐亮 祝海揚

摘 要：CD雷達是新一代天氣雷達觀測網中的重要雷達裝備，是省氣象臺站實施臨近預報保障的重要探測裝備。所以要定期對雷達設備進行清潔維護和保養，文章著重介紹了對CINRAD/CD型C波段雷達進行定期維護的重要性。

關鍵詞：CINRAD/CD;雷達;維護方法

中圖分類號：TN957.3 文獻標識碼：A

CINRAD/CD型C波段全相參多普勒天氣雷達，簡稱CINRAD/CD型天氣雷達，預留雙偏振接口，方便升級為雙偏振多普勒天氣雷達。該雷達為固定式天氣雷達，采用C波段雙線偏振全相參脈沖多普勒體制，采用大口徑高對稱性低交叉偏振比雙偏振天線技術、大功率雙偏振信號的形成技術、雙通道幅相一致性技術、C波段大功率雙路鉸鏈技術和雙偏振大動態數字中頻線性接收技術、高精度雙偏振信號處理技術以及雙偏振雨強計算和水凝結物識別軟件設計技術，具有雨區衰減小、探測范圍大、測量要素多、參數精度高等特點，是一種大型高精度多參數遠程天氣探測雷達。

1 CA-D雷達系統主要組成部分

CD雷達是新一代天氣雷達觀測網中重要的雷達裝備，是青海省氣象臺站實施臨近預報保障的重要探測裝備。主要用于實時監測強對流性天氣的發生、發展和變化，具有測量云內粒子相態、尺度譜等微物理量信息能力，能對冰雹、下擊暴流及中尺度氣旋等危險性天氣預警，監測暴雨和臺風等大范圍降水。CA-D雷達系統主要由配電柜、發射系統、接收系統、綜合控制系統、天伺系統、產品生成（RPG）、產品顯示（PUP）及附屬件組成，如圖1所示。CA采用收發共用天線，將發射機產生的高頻、高功率脈沖信號發射到自由空間中;并接收回波信號，通過接收機放大提取有用射頻信號，經混頻成為中頻信號，之后數字化處理，提煉出所需的天氣回波多普勒基帶信號，最終生成產品并顯示。

2 CA-D雷達維護種類

2.1 日維護

每天一次，主要使雷達正常開機30min以上，其中加發射高壓時間不少于5min，并檢查顯示，外部擦拭、吸塵、檢查和試機，清潔機房和雷達工作室。

2.2 周維護

每周一次，主要是對雷達各分系統進行有計劃、有重點地檢查維護。包括清除各機柜、工作臺外部灰塵。觀察發射監控分機面板上發射分系統速調管注電流指示，檢查發射功率是否符合要求，檢查天線座上各電纜插頭、插座及全機其他所有接插件連接部分是否牢固，檢查雷達各機械部件是否正常，維護時間2～4h。

2.3 月維護

每月一次，主要是對復雜或重要部件實施重點維護，有選擇地測量某些分系統主要電壓（電流）、電阻值和波形，必要時作些調整，維護時間需4～8h，維護內容包括：

檢查并用酒精清洗匯流環和同步機集流環和電刷。

將調制、高頻機柜內各高壓部件經充分放電后清潔處理，并清除機柜內灰塵和雜物。清潔機柜背后下方進風窗口、機柜頂部排風窗口、發射柜后門上風管窗口、風冷柜風管窗口及柜體側和頂部窗口。

測量發射脈沖頻率和功率。

用酒精或計算機專用清洗油擦洗計算機及其外設，檢查硬盤內是否有無關軟件，用殺毒軟件查殺計算機病毒。

根據上個月雷達工作狀況，重點測量某些分系統中主要功能電路測試點電壓（電流）、電阻、波形。

檢查轉臺油量是否變化，進入上基座內檢查匯流環及主發送器外殼上是否有油。如發現漏油，應首先判明漏油位置并及時通知工廠維修，同時應排放接油盤中廢油，如油量未超過齒輪面，應及時補充潤滑油。

2.4 年維護

每年或兩年進行一次，主要是對雷達整機全面檢查、保養CD雷達各個單元，測量雷達主要技術參數，并對雷達進行必要整修。維護時間需2～3d。雷達經過年維護后，應基本保持原有技術性能，整機工作穩定。維護內容包括：

對驅動電機進行接線檢查和清潔處理。

向俯仰軸承注入適量的ZL7-2潤滑脂或钖煉牌3號特種潤滑脂。

將方位減速器和俯仰減速器輪系齒面用軟刷沾汽油擦洗，徹底清除每個齒輪表面的干、硬油脂，然后用軟刷將新潤滑脂薄薄地涂在每個齒面上。

拆開天線單元波導部分每節波導，仔細清潔波導內壁，并對波導法蘭盤緊固螺釘涂以潤滑脂防止生銹。

對于天線裝置上所有螺釘、銷釘連接部分，以及天線平衡器上螺栓等連接狀況進行檢查，并涂潤滑脂。

進入上基座內，檢查轉臺上方位發送器、方位減速器連接螺栓有無松動、漏油現象，并通過緊固排除故障。

全面檢查雷達各分系統，并測量其主要技術參數。

對天線座水平，天線方位及仰角標定復查。

對避雷設施及接地線檢查維護。

清理、維護雷達備份器材，并進行增補和登記。

2.5 不定期維護

北部地區嚴寒季到來前，必須做好防凍保暖準備，全面檢修取暖設備。南部地區酷暑季節前，做好防暑降溫準備，全面檢測通風散熱設備。所有區域在雨季到來前，應檢查天線罩狀態是否正常，能否完成正常功能，否則應采取措施解決問題。不定期維護內容可參照月維護或年維護中內容實施。在雷達停機期間必須定時試機，試機次數每周不少于兩次，每次開機時間不少于30min，施加發射高壓不少于5min。

3 實施維修、維護操作注意事項

雷達維護必須有組織、有計劃按規定實施，維護中應嚴格遵守操作規程，C波段雷達操作維修時，要求操作人員需經專業技能培訓;維修人員需經雷達、計算機專業知識和裝備維修技能培訓，具有大專以上文化程度;單班操作人數不少于1人。正確使用維護用品，保證人員和裝備安全，防止發生事故。注意事項如下[1]：

拆裝雷達設備必須在斷電情況下進行;維修調制機柜及高頻機柜時要充分放電（具體要求見發射系統）。進入天線罩內時，必須將安全開關置于“斷”的位置，不隨意改變、拆卸元器件和接線，拆裝緊固件時應使用專業工具，切忌將螺釘、墊片等掉入機內，以防短路。

不要碰擦鍍銀器件。不能在需要使用扳手、起子的地方使用其他工具，不留存暫時性連接線，或應該焊接而沒有焊接的接線、元件。

不能用汽油、煤油等腐蝕性清洗劑清潔匯流環和電刷。不能用汽油、礦物油或其他溶劑清洗橡膠制品，如橡膠套、橡膠墊圈等。不能用酸性焊劑代替松香焊接。嚴禁隨意調整電路板上可調器件。

有故障要及時排除，雷達不得帶故障開機。機柜開門時，應先轉動門把手至插銷全部縮回，再將門拉開。關門時，先轉動門把手至插銷全部縮回，再將門關上;觀察門上下方同時貼緊機柜框架時，方可轉回門把手將門關好。

維護及更換速調管時，須使用銅扳手8×10雙頭扳手拆卸緊固件，保證波導口聯接不受外力，以免速調管受損。同時，要檢查后門上膠墊與磁場線圈排風口貼合，以免風道短路。

復查水平、更換俯仰電機，應有人拉住反射體，或俯仰將維修定位鎖插入孔內并鎖定，以防反射體往上仰或轉動。測試、維修接收恒溫箱、電源機箱、功放機箱及上反射體時，應將方位和俯仰維修定位鎖遷入對應孔內并鎖定，才能啟動升降機。

維護結束時應嚴格檢查，確認無誤后才能通電。認真填寫維護記錄。

4 維修維護安全注意事項

在日常維修維護中，擦拭機器內部或更換零部件時，嚴禁通電。通電檢查、檢修時，要小心謹慎，避免觸電，特別要注意高壓部分。維修調制機柜及發射機柜時要充分放電。有故障要及時排除，雷達不得帶故障開機。進入天線罩內檢查維護，應先將安全開關盒上開關置于“斷”。天線維護應注意安全，將安全插銷拉出，將方位或俯仰按操作位置鎖死（此時天線座上安全開關斷開）。不要使用不合適的清潔劑清潔機電元件及匯流環。

機柜插銷為塑料件，故開門時應先轉動門把手，至插銷全部縮回后，將門拉開。關門時應先轉動門把手，至插銷全部縮回后，將門推回。觀察門上下方同時貼緊機柜框架時，方可轉回門把手將門關好。分機拉出檢修，推回前需將兩側導軌上的彈簧片按回，方可推回，以免造成彈簧片損壞。

維護及更換速調管時，將拖車下部前面擋塊取下，將吊架導軌對正發射柜導軌，拉出拖車用手動葫蘆進行起吊。更換完成后，將拖車推回至后擋塊位置，保證波導口聯接不受外力，以免速調管受損。同時，要檢查后門上膠墊與磁場線圈排風口貼合，以免風道短路。

低溫、濕度大，是影響CINRAD/CD雷達天線系統正常工作的主要因素，西寧位于北方高海拔地區，冬夏溫差太大。為減少頻繁換油的問題，建議冬季對天線座采取加溫措施。

5 結語

對雷達設備進行定期維護及檢測，可及時發現、消除不可靠因素，使設備處于良好工作狀態，減少使用故障。參考中國氣象局氣象探測中心制定的《天氣雷達維護定標項目》內容，應按時保量完成，正常完成周、月、年維護，可以了解雷達設備，熟悉雷達設備工作性能。同時，也能掌握儀表使用方法，為今后的維修打下了基礎。

參考文獻

[1] 李化泉，李向棟，溫蕓蕓.隆德縣氣象局CINRAD/CD雷達天線系統的維修[J].通訊世界，2018（2）：15-18.