L波段探空雷达的维修维护技巧

2023-03-04

探空是各个气象部门的气象观测任务之一, L波段探空雷达是实现高空探测的主要设备, 探空设备质量好坏将直接影响到探测资料的准确性和完整性。因此, 要掌握L波段探空原理, 确保探空设施的正常使用, 保障探空业务正常运行。北塔山位于新疆维吾尔自治区东北部与蒙古西南部的界山, 奇台县东北部, 一般海拔2 000 m以上, 系独立剥蚀山地, 地势呈西北-东南走向, 周边大部为平坦沙漠地。山区内沟谷纵横, 坡度陡峭, 地形复杂, 山区年平均气温2.5℃。奇台县属中温带大陆性半荒漠干旱性气候, 年平均相对湿度60%, 平时盛行南风, 灾害性天气多西北风[1]。奇台县北塔山气象站建于1957年10月1日在新疆昌吉、北塔山乌龙布拉克, 负责每天对北塔山气象站的高空风向、风速、气压、温度及湿度的变化进行探测、收集、整理。奇台县北塔山气象站自建立以来, 不断改进升级, 现已按国家一级气象观测站要求, 完善了自动站采集、自动遥测及信息网络升级改造工作, 极大地提高了天气预报准确率。本文主要对L波段探空雷达的维修维护进行讨论, 可进一步确保雷达正常运行, 对保障奇台县区经济建设、农牧业发展、民航空安全等发挥重要作用[2]。

1 L波段探空雷达工作原理

L波段雷达是我国新型高空气象探测雷达, 每天探测不超过4次, 每次探测时间1 h左右, 将L波段雷达状态信息和探测资料, 以文件方式, 自动上传到省中心服务器, 必要时可以从雷达站进行直接调取, 中心的监测和接收系统自动把雷达状态信息和探测资料文件, 分类写入数据库系统中。探测具有高精确和自动化特性, 且体积小易安装。主要负责收集包括区站号、档案号、仪器号码、地面瞬间气温、地面风向、云状、能见度、探空终止时间和测风终止高度等内容。L波段探空雷达的探测任务是通过探空气球携带探测仪器完成的, 可测算出高空风向、风速和角度数据等, 探空仪由多灵敏感应元件组成, 感应元可随着空气温、压、湿的变化而变化, 由转换电路转变为探空码, 由探空码对回答器进行控制, 再由回答器将将探空码发回地面, 通过雷达接收机接收, 从而得到温、湿、压等气象数据。另外要及时对雷达的探测情况、雷达主要运行参数、雷达八块电路板运行状态、雷达发射机运行状态、气球飞行轨迹、探空站的基本信息和L波段雷达故障统计等项目进行监控, 实现对装备信综合查询。可根据显示颜色来判断雷达系统是否正常运行。

2 L波段探空雷达故障维修

2.1 小发射机出现自激信号

小发射机在工作过程中出现自激信号, 考虑可能是小发射机自身问题或出现前置高放现象造成, 可尝试切断小发射机的电源, 若自激信号消失, 恢复正常, 则小发射机故障, 对小发射机故障部分进行维修即可。如果自激信号依然存在, 则判断为前置高放故障, 更换前置高放即可恢复正常工作。

2.2 光轴偏离较远, 四条亮线两两不齐

L波段雷达由天线控制, 雷达在正常跟踪下也会出现探空方波幅度出现偏差的情况。若观测发现光轴偏离较远, 4条亮线亮亮不齐, 故障原因可能是天线座与差箱左开关管套上的二极管v K105出现接触不良或短路, 可打开天线座和差箱, 将和差箱内的器件重新固定即可;或打开差箱, 发现箱内有积水, 把水擦干后, 用吹风机把箱内期间吹干, 重新查看光轴的一致性, 即可排除故障。

若是上一次雷达正常工作, 下次开机时雷达天线失控, 不停自转, 且伴有示波器测角4条亮线显示方式与距离显示方式自动切换的现象。对于该类故障, 说明雷达驱动机正常, 考虑是否天板问题。尝试更换天板后开机, 雷达天线控制正常, 亮线模式和测距模式正常;再次更换原来天板, 雷达天线受控正常, 2种测距模式自动切换。由此判断, 天板未出现故障。然后检查主控箱插板电源, 使用MF47型万用表测量发现5 V电源偏低, 造成终端板不能正常工作, 把5 V电源调高并上紧, 重新开机后雷达故障排除。

若已经产生程序方波, 但未送到和差箱上。可使用万用表测量程序方波的对地电阻, 判断是否线路问题, 正常情况下, 它对地正向 (黑表笔接地) 有电阻, (红表笔接地) 反向应该开路。但测量发现有一路正反向都没有电阻, 则说明线路故障, 可对照框图将线路恢复正常即可。

2.3 放球过程中天线抖动

在放球前后出现跟踪目标源时天线不断抖动的现象。对于此种故障问题, 我们判断为方位电机部分故障, 导致方位电机与转动齿轮间隙变大, 出现方位转动摇摆的情况。可把方位机卸下检查连接固定螺丝部位, 发现中间两颗定位销钉出现断裂。拆下方位机固定端, 取出断裂销钉, 描下定位孔孔径并测量孔长, 用车床出销钉打入定位孔, 安装方位机后恢复正常。一般该故障是由于操作员对雷达快推快放造成的, 可严格要求规范性操作, 避免该类问题再次发生。

2.4 摄像机和防雨罩短路

在调整摄像头时, 上面的焦距、距离、亮度按钮没有反应, 无法对摄像机进行调整, 导致这种问题的原因可能是摄像机和防雨罩发生了短路, 把摄像机和防雨罩之间连接螺钉拆下, 重新固定摄像头后, 盖上防雨罩即可恢复正常工作。

3 L波段探空雷达维护

3.1 L波段探空雷达状态判断

在无信号输入的状态下, 雷达正常表现为:软件操作面板上的增益应该处在自动状态, 显示值为110 d B, 频率指数在正常状态下 (1675±6 MHz) , 雷达通讯指示灯红色亮起, 以上这些现象可判断雷达主要部件正常运行。在有信号输入的状态下, 雷达正常表现情况:将基测箱和探空仪相接, 调节天线和频率到最佳状态, 使雷达接收到探空仪信号。此时, 探空讯号接收区出现动态蓝色雷达指示灯, 并伴随在脉冲指示区有脉冲运动的情况下, 基本可以判断雷达接收系统正常。

3.2 探空雷达天线维护

由于探空雷达安装在室外, 系统外表易出现灰尘, 为确保接收发射信号达到最佳状态, 应及时清洁。由于天线抛物面有着发射和接收信号的重任, 过多的灰尘会影响雷达信号的传输, 要定期对抛物面进行清洁。另外, 要检查各个电缆内部电气接头是否出现氧化, 若氧化则使用酒精擦拭, 确保他们之间接触良好。并定期使用无水酒精清洁汇流环及其刷架, 长期的使用摩擦, 易出现碳垢而造成接触不良。因此, 要及时进行汇流环的清洁工作;同时, 要做好天线座、和差箱就发射机等部位的防潮工作。可把探空仪湿度瓶中的干燥剂集中烘干, 并用布袋装好放置个装置箱里, 定期更换干燥剂, 以此种方法即可防潮, 确保各箱内旗舰正常工作。

摘要：结合L波段探空雷达工作原理, 对L波段探空雷达常见的几个方面故障维修进行简述, 并提出日常维护措施, 对确保L波段雷达正常工作有重要作用。

关键词：L波段探空雷达,维修维护,发射机