气象雷达常见故障分析
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摘 要：气象雷达是气象情况的重要监测工具。从实际应用领域而言，气象雷达可以用于机场周边风雨雷电等气象问题的检测，同时，还可以用于灾害性天气的预警工作，为工、农业生产以及人们的日常出行提供天气预报。目前，气象雷达因自身设备引起的故障問题并不是很多，但是由于知识储备不足、专业技术掌握不全面等问题，维护人员无法针对常见故障做好防护措施，使气象雷达的使用效益大打折扣。本文将以气象雷达的工作原理为切入点，对其故障原因及其处理措施进行阐述分析。
关键词：气象雷达 常见故障 处理办法
中图分类号：V249.3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）07（b）-0105-02
1 工作原理
气象雷达发射的雷达波接触到目标物质后产生回波，经信号接收装置处理后，判断目标体的方位与特性。雷达波的反射能力与目标物质的导电性能息息相关：导电性能越好，反射面积越大，反射能力越强，产生的发射能量越高。同时，反射能量还受雷达波波长与目标物的外形尺寸间的差值的影响。当差距较小时，反射能量变大;差距较大时，发射能量会明显变弱。
气象雷达主要有3大系统：其一，发射系统。组要构成部件有固态功放、脉冲调速管。其作用是可以实现小功率射频脉冲信号到大功率射频脉冲信号的转化，再通过馈线系统把信号传输到天线系统中，进而完成辐射任务，进行气象检测。其二，接收系统。雷达回波信号经由放大、变频、再放大等一系列处理后，利用中频转换器以光信号的形式被传送至信号处理器中。其三，伺服系统。可以细化为天线方位伺服系统和俯仰伺服系统，主要职能是控制、管理天线，以保证与天线相关的各项工作均能有效、顺利的开展。
2 常见故障与解决措施
2.1 软件故障
所谓软件故障就是指气象雷达本身的元器件没有出现破损，而是因为监控系统报警影响采集数据的真实性、有效性，或者导致无法连续进行气象观测等这一类故障。气象雷达的软件故障主要有3种，分别为UCP程序故障、天线故障、宽带通讯故障。
2.1.1 UCP程序故障
该类故障，大多数是由于RPG（Radar Product Generation，雷达产品生成子系统）计算机出现内存溢出现象引起的。主要表现为正常运行的UCP（Unit Control Panel，雷达控制台）闪退，不久后，Rdasc程序也不再运行。尤其是在转换体扫模式期间，UCP程序故障频发，这说明UCP的设计过程存在缺陷，应积极进行技改。
故障分析处理：依次重启 UCP以及Rdasc程序，并采取有效措施，修复系统Bug，进一步优化设计。
2.1.2 天线故障
天线故障是指天线出现迫停，无法回归PARK位置的现象。该故障通常是由天线程序进入死循环、天线座存在冗余设备不正常运行或者天线电机瞬时过载等问题引起的。
故障分析处理：重启Rdase程序，在5min以后，系统通常能够正常运行;否则，再次启动Rdase程序，然后由维修人员手动复位天线到PARK位置，等待10min左右，系统应恢复正常运行;假如上述两种方法均无法修复故障，则需要断开5A2维护面板上的伺服开关，时间维持在3min内，重新接通伺服开关，观察天线是否属于正确位置。
2.1.3 宽带通信故障
在RPG（Radar Product Generation，雷达产品生成子系统）和RDA（Radar Data Acquisition，雷达数据采集子系统）两个节点之间的网络通道即为气象雷达的宽带。通常情况下，该处的通讯链路都是利用Ethernet（以太网）搭建的，其局域网的组成部分主要有主用户处理器（PUP）、集线器以及光端机等。由于在信号传输的过程中，雷达产品生成子系统与主用户处理器均具有较好的稳定性能，所以，通信故障报警、数据不完整以及雷达产品生成子系统循环测试的持续时间一般不会太长。虽然宽带通讯故障对于气象情况的连续观测不会有太大影响，但是却会给气象数据的采集与整理增添难度，从而影响RPG的原始数据储存功能以及PUP的相关显示功能。
故障分析处理：该类故障同样可以通过重启 UCP以及Rdasc程序解决。与此同时，气象观测站该应采取有效措施，提高通信链路的稳定性。
2.2 硬件故障
就目前而言，各气象局使用的气象雷达对于硬件系统的要求越来越高，可以利用RDASC程序进行声光预警。一旦雷达出现系统故障，可以第一时间显示故障信息并根据信号指示灯及时获得故障元器件所处位置。气象雷达的硬件系统故障主要有发射系统故障、接收系统故障和伺服系统故障三大类。下面将分别进行具体阐述。
2.2.1 发射系统故障
发射系统故障一种是指发射机故障或者调制脉冲电流超过额定值导致的调制脉冲故障;另一种是在系统提示加高压，却在加高压的过程中，电源空气开关突然出现跳闸问题。
故障分析处理：对于第一种故障，维修前，需要进行虚故障判断。我们将能够通过复位处理解决的发射系统故障称为“虚故障”。该类故障是在设置雷达监控检测点时，开关灵敏度过高导致的，通过复位操作即可有效解决;对于第二种故障，则需要检查调制机柜内部的禁止脉冲信号接头是否存在接触不良，脉宽调制器是否存在禁止脉冲信号以及脉冲取样过程中输出电压是否会有较大变化，调制开关（大功率调制模块）是否存在损坏等。如发现上述异常，则应通过在开关电源整流板上添置高频二极管，保护内部元器件，减少系统故障发生。
2.2.2 接收系统故障
气象雷达接收系统故障，就是在接收终端未收到回波的情况下，监测子系统没有发出任何故障预警。
故障分析处理：信号接收终端无故障报警提示，那么则可以认为雷达监测系统没有故障，可以对设置检测点的元器件先不进行检查，重点排查其他未设置监测点的位置。而终端没有接收到回波信号，则可以说明监测子系统的回波通道也没有出现故障。可见，故障极可能是出现在监测点位置以外的回波通道上。维修人员应将工作重心放在接收机内部的回波通道的故障排查上，找到故障点后，再进行深入分析。
3 结语
总而言之，由于气象雷达精密性高、专业性强，且其故障诱发原因多样化，气象雷达故障分析工作并不是一件容易的事。因此，相关工作人员应熟悉气象雷达的运行原理及其基本结构，能够按步骤、有规律地寻找故障位置、分析故障原因，从而制定行之有效的故障维修方案。除此之外，在日常维护管理中还应注意经验教训的总结与整理，定期巡查设备使用状况，并编制设备故障维修手册，提高常见气象雷达故障的分析与排查效率，为气象雷达的平稳运行保驾护航，不断提升气象检测数据的真实性以及实用价值。
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