关于多普勒天气雷达换季维护方案的设计

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　　摘  要：为保障ADWR雷达系统在业务运行中的技术状态，提高雷达系统的工作可靠性，在每半年需对ADWR雷达系统进行一次换季，文章设计雷达设备换季检查及维护流程，对系统工作状态和主要技术指标作较全面的检查、测试情况进行记录，供气象同行参考。
　　关键词：ADWR;换季维护;技术指标
　　中图分类号：N959.4         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）06-0075-03
　　Abstract： In order to ensure the technical state of the ADWR radar system in the business operation and improve the reliability of the radar system， it is necessary to make seasonal maintenance to the ADWR radar system every half a year. This paper designs the process of seasonal inspection and maintenance of radar equipment， and records the working status and main technical indicators of the system comprehensively， which can be used as a reference for meteorological practitioners.
　　Keywords： ADWR; seasonal maintenance; technical indicators
　　引言
　　乌鲁木齐机场多普勒天气雷达（以下简称 ADWR）是由安徽四创电子股份有限公司设计、开发研制的新一代大型C波段全相参脉冲多普勒天气雷达。ADWR于2009年1月18日投入调试运行，分析中小尺度天气系统，警戒强对流危险天气，制作短时天气预报，为预报员、管制员和航空用户提供更为及时、准确的服务，是保障民航飞行安全的强有力的工具。
　　为保障ADWR雷达系统在业务运行中的技术状态，提高雷达系统的工作可靠性，在每半年需对ADWR雷达系统进行一次换季，本文设计雷达设备换季检查及维护流程，对系统工作状态和主要技术指标作较全面的检查、测试情况进行记录。
　　1 换季检查及维护流程
　　换季人员、仪表配备：
　　换季人员一般为3～4人，所需要的主要仪表：固态噪声源WAB053055HNB 1个、示波器100MHz 1台、检波器、衰减器等C波段1套。
　　2 换季内容
　　2.1 结构件维护
　　对雷达部分结构设备，如天线、转台、汇流环、抽风通道、充气机等进行检查和维护，主要内容和记录详见《ADWR雷达设备（结构件）维护记录》。雷达设备维护，主要目的在于检查雷达在安装运行一段时间后，结构各部件是否已经达到疲劳强度，是否存在着安全隐患，并将存在的问题有效的解决，最终使其能持续稳定的工作。雷达结构件维护检查内容包括：天線罩：天线罩板块间的连接是否完好、有无渗水情况;天线罩四周的螺钉是否有松动、生锈等现象。天线座：配重块各联接部分是否完好，有无安全隐患;限位挡块上的缓冲块是否老化损坏;配重的位置是否合适。天线反射面：观察天线是否有裂痕、变形等异常情况;检查旋转变压器固定夹有无生锈现象。俯仰转台：内部所有连接电缆是否有严重老化现象;减速器外表面是否有渗油现象，工作声音是否正常;轴承工作时有无异常声音，润滑脂是否变性;传动齿轮工作是否异常，有无异常磨损情况;俯仰轴两端的紧固螺母是否松动;检查旋转变压器固定夹有无生锈现象;检查旋转变压器固定夹有无生锈现象。方位转台：回转支承工作时有无异常声音，观察齿轮有无异常磨损，润滑脂是否变性;减速器外表面是否有渗油现象，工作声音是否正常;汇流环的工作情况，观察碳刷和导电环有无过磨损现象，各塑料件是否有开裂现象;内部所有连接电缆是否有严重老化现象;各支承受力件有无异常现象;所有联接螺钉有无严重生锈现象和安全隐患;方位与俯仰台之间的罩旁有无灰尘堆积现象。工作机柜：各受力件是否有变形疲劳现象;进风板上灰尘是否需要清理;雷达设备接地是否完好、可靠。馈线系统：波导固定是否安全可靠，螺钉是否松动、生锈;进行气密性检查，有无严重漏气器件;进行气密性检查，有无严重漏气器件。显控机柜：抽拉导轨是否运动自如;门是否开关自如。
　　2.1.1 雷达结构换季维护检查步骤、重点与方法
　　雷达结构方面的换季重点在于检查各运动件的运动情况和各受力件的长时间受力有无变形或存在安全隐患等情况。主要是为了解决一些细小的问题，避免出现大的事故。雷达结构维护步骤应该是从外到内，从上到下进行。用眼观、耳听、手触等方式进行多方位的检查。
　　雷达结构维护重点是雷达天线转台内的传动机构维护和保养，每隔一定时间后（一般为1年），需对传动机构补充油脂以保持润滑。齿轮要进行防氧化保护，重新给齿轮上脂前，需做相应的的清洁工作，应仔细检查齿根、环圈有无异物，并且检查有无松动现象、啮合是否正确、齿轮全齿宽上的负载是否均匀、磨损情况如何等，须擦掉旧的油脂并检查有无污染物质如沙尘、金属颗粒等。轴承和回转支承的维护方法：加脂时，须慢速转动至少两圈，保证润滑脂完全覆盖运动表面。所有运动件上的紧固件在工作当中会产生运动疲劳，所以要检查所有紧固螺栓是否有松动现象，并且对各紧固件重新进行予紧。这里需要特别注意的地方是汇流环线圈下的6根螺钉，需要将其拧紧，以防止其与线圈接触发生短路。 　　2.1.2 雷达结构维护记录表
　　检查转台水平度（合像水平仪），如果差值超过30″，则需要作相应的调整，并作好记录。
　　2.2 主要指标测试
　　根据现场条件和设备情况，对雷达主要技术指标进行测试，测试内容和记录见《ADWR雷达主要技术指标换季测试记录》
　　2.2.1 发射射频脉冲包络
　　测量方法：用示波器直接读出发射射频脉冲信号经检波后的视频脉冲宽度、上升沿时间、下降沿时间、顶部起伏等，并记录。
　　2.2.2 发射功率测量
　　采用机内功率检测设备，在多种工作状态下进行测量，由终端直接读出峰值功率值，做好记录。
　　2.2.3 接收机噪声系数测量
　　将固态噪声源接至接收机前端（RF回波输入端），在雷达终端显示器上读出噪声源加电和不加电时的噪声功率的比值ΔP（dB），根据下面的公式计算出噪声系数。
　　计算公式：
　　式中：Ne为固态噪声源的超噪比，ΔP为噪声源加电和不加电时的噪声功率的比值（dB），算出：噪声源加电时噪声功率、噪声源不加电时噪声功率、噪声系数NF（dB）。
　　2.2.4 单库FFT谱分析法测量系统极限改善因子
　　用单库FFT谱分析法：将发射主波信号经耦合延迟衰减后送入射频接收机，在终端显示器观察信号处理器对该信号作FFT处理的输出谱线（不加地物抑制）。记录信号和噪声的功率谱密度比值（S/N），计算出极限改善因子（I）。计算公式：I=S/N-10lgN式中：I极限改善因子（dB）;S/N信号噪声比（dB）;N单库FFT处理点数。
　　2.2.5 系统相干性
　　目前尚无一种直接测试系统相干性的方法，经试验，测量I、Q值计算相位噪声来表征系统相干性，对新一代天气雷达较为合适。故采用上述方法来检验雷达系统的相干性。
　　I、Q相角法：
　　系统相干性能用I、Q相角法进行测试、计算相位噪声。
　　将雷达发射微波脉冲信号经衰减延迟后注入接收机前端，对该信号放大、相位检波后的I、Q值进行多次（如1024）采样，由每次采样的I、Q值计算出信号的相位，求相位的均方根误差（σφ），用σφ表征信号的相位噪声。在验收测试时，取其10次相位误差σφ的平均值来表征系统相干性。记录系统相干性测试数据注：根据指标要求，系统相位噪声σφ≤0.3°，用L=-20log（sinσφ）估算系统的地物对消能力应≥45.6dB。
　　2.2.6 雷达波束指向定标检查
　　采用太阳标定法检查雷达系统定标数据。
　　2.2.7 天线伺服系统控制误差
　　天线控制精度检验包括方位控制精度和仰角控制精度， 检验时以控制的设置值与终端显示器角度指示值差值的均方根误差来表征。
　　2.2.8 可控硅性能检测
　　在断电情况下，使用万用表依次测量每块可控硅的电阻，阻值在200～300k之间正常，阻值低于200k时需及时更换可控硅块。
　　2.3 雷达状态记录
　　对雷达系统的工作状态和重要参数进行记录，以便于建立完整的产品资料，便于后期的技术保障工作。
　　3 结束语
　　为保障ADWR雷达系统在业务运行中的技术状态，提高雷达系统的工作可靠性，在每半年需对ADWR雷达系统进行一次换季，本文设计了ADWR雷达系统换季检查、维护流程及各类记录模板，按照流程可完成对系统工作状态和主要技术指标进行相对全面的检查和测试。如有更高需求可联系厂家带专业设备到现在巡检并出具巡检报告。
　　参考文献：
　　[1]安徽四创电子有限责任公司.ADWR雷达技术说明书[Z].合肥：安徽四创电子有限责任公司，2007.
　　[2]李强，刘永亮.新一代天气雷达发射機故障个例诊断与分析[J].气象水文海洋仪器，2010（2）：109-110.
　　[3]裴翀，石城，邵楠，等.新一代天气雷达运行能力评估研究[J].科技通报，2011，27（03）：336-341.
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