CINRADSA天氣雷達維護與故障維修

鄭鐘堯 傅超 崔倩

摘 要：近年來，隨著極端惡劣天氣的頻頻發生，對于氣象預報工作提出了更高的要求。氣象部門在氣象監測的過程當中，離不開多普勒天氣雷達的重要支撐，該設備具備較強的檢測及預警功能，能夠及時的反饋氣象信息。由于多普勒雷達處于不間斷的運行狀態，久而久之在環境因素、設備自身因素的影響下，會導致其出現一系列的故障問題，降低氣象監測的準確性，影響到正常使用。在這種情況下，積極做好故障檢修及維護工作顯得尤為重要。本文首先概述了S波段多普勒天氣雷達;其次分析了多普勒天氣雷達的日常維護方法;最后探討了多普勒天氣雷達的故障維修對策。

關鍵詞：CINRAD/SA天氣雷達;日常維護;故障檢修;研究分析

近年來，多普勒天氣雷達憑借自身的諸多優勢，被廣泛應用于氣象監測工作當中，在氣象預報中起到了至關重要的作用。如果多普勒天氣雷達出現故障問題，則無法實現對災害性天氣的及時有效預報，進而造成巨大的損失。基于此，為保障多普勒天氣雷達的正常運行，要重視起日常維護及故障維修工作。

一、CINRAD/SA天氣雷達概述

目前業務上根據工作波長可將多普勒雷達分為S波段、C波段和X波段，S波段雷達波長為10cm，主要分布在沿海地區和降雨多發區域，其探測特點是探測距離遠，衰減較小，能夠實現對230km范圍內的氣象信息的有效監測，尤其是在出現強對流天氣的情況下，能夠實現準確的監測和預警。現階段，憑借自身的諸多方面的優勢，CINRAD/SA天氣雷達在氣象預報工作中實現了廣泛的影響，極大的促進了氣象事業的發展。

多普勒天氣雷達在工作的過程當中，其工作原理為：雷達通過發射固定頻率的脈沖波來進行對空掃描，在遇到活動目標的情況下，所返回的波會和發射波頻率出現差異，這被稱之為多普勒頻率。通過對該頻率的大小展開分析，能夠實現對活動目標的運動速度的準確有效判斷。不僅如此，結合發射脈沖波到接收波的時間差，能夠實現對活動目標距離的有效測定。和普通雷達相比較而言，多普勒天氣雷達具備了更強的抗干擾能力，并且能夠實現對隱藏在背景中的活動目標的準確高效測定。

二、CINRAD/SA天氣雷達的日常維護方法分析

多普勒天氣雷達在氣象監測中應用較多，尤其是汛期處于不間斷的運行狀態，因此在維護的過程當中，主要以維護其保持正常運行狀態為主，一般維護時間在4小時之內，其維護內容主要包括以下幾個方面：

（一）發射系統維護

在多普勒天氣雷達中，發射系統起到了至關重要的作用。發射系統在工作當中，需要發射低頻率且大波長的低頻波和中頻波，這對于發射系統發動機的發射功率要求是非常高的。在啟動發動機的瞬間，如果操作出現差錯，電機會進入自我保護狀態，停止運轉，進而導致發射系統出現癱瘓現象。基于此，維護人員在日常維護工作當中，要認真做好對發射系統發電機的檢查工作，確保其無故障問題，并認真檢查連接電機的線路，一旦發現出現破損等現象，要及時將其更換掉。與此同時，還要做好對發射機的檢查與維護工作，發射機內裝有大型散熱風機，起到了重要的降溫作用。但是在經過長時間的運行之后，極易出現被大量灰塵堵塞，導致風機轉速緩慢，嚴重的會導致風機被卡住不運轉的情況。因此維護人員要及時的清理風機，時間控制在每月1次即可，以便于更好地保障風機的正常運轉。

（二）天線系統維護

眾所周知，天線是多普勒天氣雷達的重要組成部分，當多普勒天氣雷達在工作的過程當中，天線是裸露在空氣中的，信號的發射機及波長的接收，均離不開天線的支撐，進而才能夠保障各項氣象數據的完整性。如果多普勒天氣雷達的天線彎曲、折斷、或者布滿大量灰塵，會導致天線無法達到既定的監測位置，進而影響到數據的接收。基于此，維護人員要做好對天線的清潔工作，至少每間隔1個月除塵1次，并且要做好對天線座的水平校正工作，以便于實現對信號的準確接收。

（三）UPS供電系統維護

UPS即不間斷電源，當市電異常無法給雷達正常供電時，UPS可以將機內電池的電能提供給用電設備以維持其短時間內正常運轉。雷達作為提供預報數據的重要來源，尤其是在汛期，提供其穩定而不間斷的供電是非常必要的。對于UPS的日常維護，應注意保證其周圍環境的干燥、清潔和溫濕度適宜，濕度一般控制在80%之內。UPS控制面板可以讀到輸入電壓、輸出電壓、輸入電流、輸出電流、電池后備時間等參數，日常維護時要注意這些參數是否正常。此外，應至少每3個月對UPS進行一次充放電，每次放電時間在15min左右，從而延長電池的使用壽命，維持其正常運轉。

（四）其他設備的維護

多普勒天氣雷達容易出問題的部分還包括：接收機、伺服系統以及柴油發電機等等，這些系統均發揮著至關重要的作用，是多普勒天氣雷達的重要動力來源。基于此，維護人員在日常維護工作當中，也要重視起對設備的日常維護工作，減少故障問題的發生幾率，保障多普勒天氣雷達的高效、正常運行。

（五）雷達主要指標測試和關鍵點波形檢查

在多普勒天氣雷達年維護工作當中，要重視起對雷達只要指標的測試工作及關鍵點的波形檢查工作。通過有效的檢查，能夠掌握雷達的運行狀況，如發現雷達各指標處于異常狀態，應及時做好深入全面的檢查工作，并解決故障問題所在，避免雷達出現帶病運行的現象，使得雷達具備更高的可靠性。在實際的檢查維護工作當中，需要重點做好對雷達功率、天線水平、機內動態、系統相干性、空間精度誤差、天線控制精度以及強度定標等多種技術指標的測試工作，完成測試工作后，需要對各項檢測數據結果進行準確全面的記錄并備案，為接下來的應用提供重要的數據參考。

三、多普勒天氣雷達的故障維修對策探討

（一）發射機故障檢修

發射機是由多個零部件所構成的，包括：發射機監控分機、發射配電電路、固態調節器等等。通過對發射機進行模塊化設計，在出現故障的情況下，能夠實現對各個模塊的快速檢測，判斷故障問題所在。在一年四季當中，發射機故障常見于夏季，多普勒天氣雷達在運行的過程當中，發射機功率非常高，長時間的運轉導致產生了大量的熱量，再加上夏季溫度高，極易導致發射機系統內部模塊的部件參數出現變化，在高溫狀態下，發電機高壓電源及放電開關組件等等，均極易導致出現故障問題，給發電機的運轉帶來影響。基于此，為了有效降低發電機故障問題的發生幾率，機務人員要密切留意機房動態，及時進行降溫，定期關閉雷達發射機的高壓，以便于更好地保障發射機的正常使用，提升其運行效率。

（二）接收系統故障檢修

接收系統作為多普勒天氣雷達的重要組成部分，其常見的故障有兩種，一種是噪聲電平偏低故障，這主要是由于噪聲電平出現了改變，導致接收機靈敏度下降。在面對這一故障問題的情況下，首先需要將中頻電纜斷開，然后判斷是否為中頻數字接收機出現了故障問題。接著要測量振動頻率的故障，借助頻譜儀來對頻率進行測試，判斷是否出現故障。隨后要對晶振工作狀態進行測試，利用頻譜儀來對測試雷達在100MHz晶振輸出情況來判斷是否存在故障。通過上述各項檢測工作，基本能夠完成對噪聲電平偏低故障的檢修工作。另一種是特性曲線的異常故障問題，在出現這一故障問題的情況下，噪聲電平是基本正常的，這主要是由于DDS功率降低，導致實際功率和軟件功率兩者出現了較大的差異，進而導致曲線無法達到最大值。在維修這一故障問題的情況下，首先需要做好對接收機噪聲電平及接收機電源保險絲的檢查工作，接著要對接收機功率最大值進行標定，最后使用頻譜儀來對標定的輸出功率進行測量。通過這樣的方式，即可實現對接收系統故障問題的具體化判斷，然后結合實際情況展開故障問題或者更換元件，促使接收系統恢復正常運轉。

（三）波導故障檢修

在應用高壓系統引導S段波的過程當中，高壓啟動的情況下，系統會產生較大的高壓電流，在這個時候，高壓電流指示燈由原來的綠色轉變成紅色，如果持續一段時間后指示燈顏色無變化，并且波導系統無法正常制導，就代表電壓過大，因此需要及時的做好對電壓的變頻處理工作。如果持續一段時間后指示燈恢復原來的綠色，而制導系統無法正常在運轉，這代表發射系統基本正常，極易是接收器出現故障所導致的。在處理這一故障問題的情況下，需要將多普勒天氣雷達的接收系統后蓋打開，檢查是否存在線路短路及被燒壞現象，如果依然沒有發現存在故障問題，則需要及時的聯系波導廠家來檢查設備，或者可以重新制造波導系統，以便于更快的將波導故障排除，恢復正常運轉。

四、結語

綜上所述，氣象服務越來越重要的今天，多普勒天氣雷達對氣象預報起到了不可或缺的作用。近年來，極端惡劣天氣的頻頻發生，使得人們越來越關注、依賴氣象預報。多普勒天氣雷達作為氣象監測的重要設備，為保障其安全高效運行，要重視起日常維護工作，降低故障問題發生幾率。針對所出現的故障，要及時做好維修工作，更快恢復正常運行，更好地服務于氣象監測工作中。

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