淺析自動放球艙、L波段雷達在實際業務中常見故障及解決辦法

魏雅鵬 成靜 曹麗娟

摘 要：本文分析了自酒泉國家基準氣候站在探空工作使用自動放球系統和L波段雷達過程中遇到的問題和經驗進行總結。

關鍵詞：自動放球系統;L波段雷達;問題;經驗

引言：自酒泉國家基準氣候站裝備了南京大橋廠L波段探空雷達以來，L波段雷達以更高的探空精度和較好的可靠性成為我國氣象部門高空探測的主要手段之一，與此同時，為減少及避免涉氫業務安全事故的發生，減輕業務人員的工作量，我站在上級業務部門的安排部署下建設了自動放球系統，按照省局觀網處要求，啟用自動放球系統試運行于正式業務，作為L波段雷達和自動放球系統的日常使用者，維修維護也成為綜合一體化和自動化后觀測員的一項重要工作之一。下面從L波段雷達工作原理、自動放球系統構成原理、常見故障現象及故障排除方法三個方面做一個闡述。

1 構成與原理

1.1 L波段雷達的用途和基本原理

1.1.1 基本用途：GFE（L）1型二次測風雷達配合GTS11、GTS12、GTS13型數字式電子探空儀相配合，測定高空風向、風速、氣溫、氣壓、濕度、氣溫五個氣象要素。

1.1.2 基本測距原理：雷達發射脈沖，氣象氣球上的“探空儀”產生一個應答信號，并按原路返回，被雷達天線接收。通過無線電波從雷達站到氣球之間的往返時間，即可算出探空氣球與雷達站之間的距離。無線電波傳播速度為C（C=3*100000），測定的時間為△t，所求距離為D，公式為：

D =1/2（C*△t）

1.1.3 L雷達波段雷達角度測量原理：調制環在方波程序的控制下將由核查換獲取的上下天線、左右天線誤差信號分別調至在和信號上，經接收機放大、解調即可得出反映目標偏離電軸情況的角誤差信號。利用垂直面上的兩個天線所獲取的誤差信號推動俯仰電機而測得仰角。利用水平面上的天線所獲取的誤差信號推動方位電機而測得方位角。

1.2自動放球系統構成及工作原理

1.2.1自動放球系統構成：由自動放球放艙、通訊傳輸裝置、控制終端三部分構成，其中自動放球放艙由配電分系統、自動控制分系統、氣體傳輸分系統、通訊監控分系統、空調設備構成。通訊傳輸裝置主要由無線網橋或光纖設備構成。控制終端由控制終端計算機構成、網絡交換機、視頻監控顯示器。

1.2.2自動放球系統工作原理：自動放球系統通過遠程控制充球、計算機點擊放球準備打開頂蓋、施放氣球等一系列操作代替人工的大部分工作，保障大風、雷雨等惡劣天氣下探空工作正常運行。

2 故障分析

2.1 L波段雷達經典故障分析

2.1.1故障現象：天控自動時，時間稍長會出現仰角往下掉的情況，丟球，雷達亂跑。

故障原因：11-6天控板的某個集成塊接觸不良或程序故障。

解決方法：1.檢查11-6天控主板上各模塊是否插緊。

2.更換11-6天控板。

3.更換11-6天控板D12模塊。

4.更換11-6天控板D1和D17模塊的4066模塊。

5.更換11-1探空通道單元主板。

2.1.2故障現象：在近地面層信號不清，雜波較多，易丟球。

故障原因：地面干擾源較多。

解決方法：加裝濾波器。

2.1.3故障現象：雷達高壓加載時有時無。

故障原因：雷達艙內磁控管接觸不良。

解決方法：清潔磁控管接觸端。

2.2 自動放球系統使用中出現的問題原因推斷及解決辦法

2.2.1出現的問題：經與兄弟臺站交流，自動放球系統使用過程中頻繁出現探空高度不達標的情況。

原因推斷：氣球與自動放球的充氣頭未連接好，如氣球球嘴與充氣頭鑲嵌斜可能會導致在高空氣壓減小致使氣球變大導致漏氣。

解決辦法：在使用自動放球配備的充氣頭與氣球球嘴連接時注意是否放正，并且使用繩子二次綁扎，減少漏氣的可能性，探空高度有效提升。

2.2.2出現的問題：釋放氣球后偶爾出現限位器復位不正常的情況。

解決辦法：重新點釋放氣球鍵，重新復位即可。

2.2.3出現的問題：自動放球系統使用過程中出現頂蓋方位逐漸偏離最終卡死。

原因推斷：風速大于3m/s時，頂蓋隨風向旋轉，再放球完畢時，頂蓋歸位后的方位角“0°”與實際機械角度有細微的偏差，時間較長就產生較大偏差。

解決辦法：在使用自動放球艙一段時間后需要在放球艙頂調整頂蓋機械歸位。

3 總結

3.1通過酒泉國家基準氣候站的幾例常見的L波段雷達故障現象的檢修，遇到類似的故障現象應優先通過排查接觸是否良好，其次通過程序方波是否正常，使用萬用表測量各節點的電壓是否在正常范圍內。要注意的是在更換探空主板時一定要關閉雷達電源，以防造成不必要的損失。

3.2 GPF1自動放球系統的試用行實現了探空工作從人工到自動化的轉變，并在實際工作大大減少了臺站業務人員的工作任務，但由于我省自動放球系統剛進入試運行期，還需要學習使用同時嚴格按照自動放球使用流程，確保自動放球系統的穩定性。

3.3目前北斗探空系統已研制成功，新型制氫、自動放球為一體的自動放球系統在不久的將來投入到探空業務中，綜合觀測自動化將更進一步。

參考文獻：

[1]李偉 李伯 陳永清 劉鳳琴 常規高空氣象觀測業務手冊

[2]自動放球功能需求書

[3]王博 高空氣象探測系統的現狀與未來發展探析[J].農家顧問，2015（4）