CINRADSA天气雷达维护与故障维修
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作者:郑钟尧 傅超 崔倩
摘 要：近年来，随着极端恶劣天气的频频发生，对于气象预报工作提出了更高的要求。气象部门在气象监测的过程当中，离不开多普勒天气雷达的重要支撑，该设备具备较强的检测及预警功能，能够及时的反馈气象信息。由于多普勒雷达处于不间断的运行状态，久而久之在环境因素、设备自身因素的影响下，会导致其出现一系列的故障问题，降低气象监测的准确性，影响到正常使用。在这种情况下，积极做好故障检修及维护工作显得尤为重要。本文首先概述了S波段多普勒天气雷达;其次分析了多普勒天气雷达的日常维护方法;最后探讨了多普勒天气雷达的故障维修对策。
关键词：CINRAD/SA天气雷达;日常维护;故障检修;研究分析
近年来，多普勒天气雷达凭借自身的诸多优势，被广泛应用于气象监测工作当中，在气象预报中起到了至关重要的作用。如果多普勒天气雷达出现故障问题，则无法实现对灾害性天气的及时有效预报，进而造成巨大的损失。基于此，为保障多普勒天气雷达的正常运行，要重视起日常维护及故障维修工作。
一、CINRAD/SA天气雷达概述
目前业务上根据工作波长可将多普勒雷达分为S波段、C波段和X波段，S波段雷达波长为10cm，主要分布在沿海地区和降雨多发区域，其探测特点是探测距离远，衰减较小，能够实现对230km范围内的气象信息的有效监测，尤其是在出现强对流天气的情况下，能够实现准确的监测和预警。现阶段，凭借自身的诸多方面的优势，CINRAD/SA天气雷达在气象预报工作中实现了广泛的影响，极大的促进了气象事业的发展。
多普勒天气雷达在工作的过程当中，其工作原理为：雷达通过发射固定频率的脉冲波来进行对空扫描，在遇到活动目标的情况下，所返回的波会和发射波频率出现差异，这被称之为多普勒频率。通过对该频率的大小展开分析，能够实现对活动目标的运动速度的准确有效判断。不仅如此，结合发射脉冲波到接收波的时间差，能够实现对活动目标距离的有效测定。和普通雷达相比较而言，多普勒天气雷达具备了更强的抗干扰能力，并且能够实现对隐藏在背景中的活动目标的准确高效测定。
二、CINRAD/SA天氣雷达的日常维护方法分析
多普勒天气雷达在气象监测中应用较多，尤其是汛期处于不间断的运行状态，因此在维护的过程当中，主要以维护其保持正常运行状态为主，一般维护时间在4小时之内，其维护内容主要包括以下几个方面：
（一）发射系统维护
在多普勒天气雷达中，发射系统起到了至关重要的作用。发射系统在工作当中，需要发射低频率且大波长的低频波和中频波，这对于发射系统发动机的发射功率要求是非常高的。在启动发动机的瞬间，如果操作出现差错，电机会进入自我保护状态，停止运转，进而导致发射系统出现瘫痪现象。基于此，维护人员在日常维护工作当中，要认真做好对发射系统发电机的检查工作，确保其无故障问题，并认真检查连接电机的线路，一旦发现出现破损等现象，要及时将其更换掉。与此同时，还要做好对发射机的检查与维护工作，发射机内装有大型散热风机，起到了重要的降温作用。但是在经过长时间的运行之后，极易出现被大量灰尘堵塞，导致风机转速缓慢，严重的会导致风机被卡住不运转的情况。因此维护人员要及时的清理风机，时间控制在每月1次即可，以便于更好地保障风机的正常运转。
（二）天线系统维护
众所周知，天线是多普勒天气雷达的重要组成部分，当多普勒天气雷达在工作的过程当中，天线是裸露在空气中的，信号的发射机及波长的接收，均离不开天线的支撑，进而才能够保障各项气象数据的完整性。如果多普勒天气雷达的天线弯曲、折断、或者布满大量灰尘，会导致天线无法达到既定的监测位置，进而影响到数据的接收。基于此，维护人员要做好对天线的清洁工作，至少每间隔1个月除尘1次，并且要做好对天线座的水平校正工作，以便于实现对信号的准确接收。
（三）UPS供电系统维护
UPS即不间断电源，当市电异常无法给雷达正常供电时，UPS可以将机内电池的电能提供给用电设备以维持其短时间内正常运转。雷达作为提供预报数据的重要来源，尤其是在汛期，提供其稳定而不间断的供电是非常必要的。对于UPS的日常维护，应注意保证其周围环境的干燥、清洁和温湿度适宜，湿度一般控制在80%之内。UPS控制面板可以读到输入电压、输出电压、输入电流、输出电流、电池后备时间等参数，日常维护时要注意这些参数是否正常。此外，应至少每3个月对UPS进行一次充放电，每次放电时间在15min左右，从而延长电池的使用寿命，维持其正常运转。
（四）其他设备的维护
多普勒天气雷达容易出问题的部分还包括：接收机、伺服系统以及柴油发电机等等，这些系统均发挥着至关重要的作用，是多普勒天气雷达的重要动力来源。基于此，维护人员在日常维护工作当中，也要重视起对设备的日常维护工作，减少故障问题的发生几率，保障多普勒天气雷达的高效、正常运行。
（五）雷达主要指标测试和关键点波形检查
在多普勒天气雷达年维护工作当中，要重视起对雷达只要指标的测试工作及关键点的波形检查工作。通过有效的检查，能够掌握雷达的运行状况，如发现雷达各指标处于异常状态，应及时做好深入全面的检查工作，并解决故障问题所在，避免雷达出现带病运行的现象，使得雷达具备更高的可靠性。在实际的检查维护工作当中，需要重点做好对雷达功率、天线水平、机内动态、系统相干性、空间精度误差、天线控制精度以及强度定标等多种技术指标的测试工作，完成测试工作后，需要对各项检测数据结果进行准确全面的记录并备案，为接下来的应用提供重要的数据参考。
三、多普勒天气雷达的故障维修对策探讨
（一）发射机故障检修
发射机是由多个零部件所构成的，包括：发射机监控分机、发射配电电路、固态调节器等等。通过对发射机进行模块化设计，在出现故障的情况下，能够实现对各个模块的快速检测，判断故障问题所在。在一年四季当中，发射机故障常见于夏季，多普勒天气雷达在运行的过程当中，发射机功率非常高，长时间的运转导致产生了大量的热量，再加上夏季温度高，极易导致发射机系统内部模块的部件参数出现变化，在高温状态下，发电机高压电源及放电开关组件等等，均极易导致出现故障问题，给发电机的运转带来影响。基于此，为了有效降低发电机故障问题的发生几率，机务人员要密切留意机房动态，及时进行降温，定期关闭雷达发射机的高压，以便于更好地保障发射机的正常使用，提升其运行效率。 （二）接收系统故障检修
接收系统作为多普勒天气雷达的重要组成部分，其常见的故障有两种，一种是噪声电平偏低故障，这主要是由于噪声电平出现了改变，导致接收机灵敏度下降。在面对这一故障问题的情况下，首先需要将中频电缆断开，然后判断是否为中频数字接收机出现了故障问题。接着要测量振动频率的故障，借助频谱仪来对频率进行测试，判断是否出现故障。随后要对晶振工作状态进行测试，利用频谱仪来对测试雷达在100MHz晶振输出情况来判断是否存在故障。通过上述各项检测工作，基本能够完成对噪声电平偏低故障的检修工作。另一种是特性曲线的异常故障问题，在出现这一故障问题的情况下，噪声电平是基本正常的，这主要是由于DDS功率降低，导致实际功率和软件功率两者出现了较大的差异，进而导致曲线无法达到最大值。在维修这一故障问题的情况下，首先需要做好对接收机噪声电平及接收机电源保险丝的检查工作，接着要对接收机功率最大值进行标定，最后使用频谱仪来对标定的输出功率进行测量。通过这样的方式，即可实现对接收系统故障问题的具体化判断，然后结合实际情况展开故障问题或者更换元件，促使接收系统恢复正常运转。
（三）波导故障检修
在应用高压系统引导S段波的过程当中，高压启动的情况下，系统会产生较大的高压电流，在这个时候，高压电流指示灯由原来的绿色转变成红色，如果持续一段时间后指示灯颜色无变化，并且波导系统无法正常制导，就代表电压过大，因此需要及时的做好对电压的变频处理工作。如果持续一段时间后指示灯恢复原来的绿色，而制导系统无法正常在运转，这代表发射系统基本正常，极易是接收器出现故障所导致的。在处理这一故障问题的情况下，需要将多普勒天气雷达的接收系统后盖打开，检查是否存在线路短路及被烧坏现象，如果依然没有发现存在故障问题，则需要及时的联系波导厂家来检查设备，或者可以重新制造波导系统，以便于更快的将波导故障排除，恢复正常运转。
四、结语
综上所述，气象服务越来越重要的今天，多普勒天气雷达对气象预报起到了不可或缺的作用。近年来，极端恶劣天气的频频发生，使得人们越来越关注、依赖气象预报。多普勒天气雷达作为气象监测的重要设备，为保障其安全高效运行，要重视起日常维护工作，降低故障问题发生几率。针对所出现的故障，要及时做好维修工作，更快恢复正常运行，更好地服务于气象监测工作中。
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