多普勒天氣雷達(dá)的原理與維護(hù)維修

龍英偉

（長(zhǎng)春市氣象局，吉林長(zhǎng)春 130051）

多普勒天氣雷達(dá)的原理與維護(hù)維修

龍英偉

（長(zhǎng)春市氣象局，吉林長(zhǎng)春 130051）

多普勒天氣雷達(dá)主要用于探測(cè)氣象要素和各種天氣現(xiàn)象，是中短期臨近天氣預(yù)報(bào)的重要檢測(cè)工具，對(duì)氣候監(jiān)測(cè)和科研有重要的意義。本文主要介紹了多普勒天氣雷達(dá)系統(tǒng)的組成、分類和工作原理；根據(jù)氣象雷達(dá)的運(yùn)行情況，重點(diǎn)介紹了雷達(dá)的發(fā)射機(jī)、接受機(jī)及伺服系統(tǒng)的維護(hù)維修措施，以確保雷達(dá)能夠長(zhǎng)時(shí)間處于正常運(yùn)行的狀態(tài)。

多普勒天氣 雷達(dá)原理 維護(hù)維修

隨著數(shù)字技術(shù)，信號(hào)處理技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，多普勒天氣雷達(dá)作為目前世界上最先進(jìn)的天氣監(jiān)測(cè)設(shè)備，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于我國各地。多普勒雷達(dá)具有很強(qiáng)的預(yù)報(bào)和警報(bào)功能，在測(cè)量降水、強(qiáng)對(duì)流天氣等方面發(fā)揮重要作用。

1　多普勒天氣雷達(dá)的原理

1.1多普勒天氣雷達(dá)系統(tǒng)的組成和分類

多普勒天氣雷達(dá)是一部高性能數(shù)字化雷達(dá)，主要由天線、天線罩、信號(hào)處理器、伺服系統(tǒng)、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、波導(dǎo)管和顯示器等組成［1］。多普勒天氣雷達(dá)采用全相干體質(zhì)，共有7種型號(hào)，其中S波段有3種型號(hào)，稱為SA、SB、SC；C波段有4種型號(hào)，分別為CINRAD-CB、CC、CJ和CD［2］。

1.2多普勒天氣雷達(dá)的工作原理

多普勒雷達(dá)利用多普勒效應(yīng)進(jìn)行定位、測(cè)速、測(cè)距等工作，當(dāng)雷達(dá)發(fā)射出一定固定頻率的脈沖波對(duì)空掃描時(shí)，遇到活動(dòng)的目標(biāo)，回波頻率與發(fā)射波頻率出現(xiàn)頻率差，利用頻率測(cè)出目標(biāo)對(duì)雷達(dá)的徑向運(yùn)動(dòng)速度，根據(jù)接受發(fā)射脈沖時(shí)間差測(cè)出目標(biāo)距離，使用頻率過濾法檢測(cè)出強(qiáng)雜波中的目標(biāo)信號(hào)。多普勒雷達(dá)具有比普通雷達(dá)更強(qiáng)的抗干擾能力［3］。

2　多普勒天氣雷達(dá)系統(tǒng)的維護(hù)維修

以下重點(diǎn)介紹多普勒天氣雷達(dá)系統(tǒng)的幾種典型日常維護(hù)及故障排除方法。

2.1發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的維護(hù)與故障維修

對(duì)于多普勒天氣雷達(dá)發(fā)射機(jī)的維護(hù)首先要保證各風(fēng)機(jī)工作正常。如果風(fēng)機(jī)有異響先看風(fēng)流量是否下降，沒有下降，滴少許潤(rùn)滑油即可。若風(fēng)流量下降，要及時(shí)更換。風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)，首先檢查相應(yīng)保險(xiǎn)絲，有時(shí)會(huì)因保險(xiǎn)絲燒毀出現(xiàn)風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)現(xiàn)象。為了防止故障的發(fā)生，可進(jìn)行防御性維護(hù)，主要是定期清潔發(fā)射機(jī)柜進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口和聚焦線圈進(jìn)風(fēng)口濾塵網(wǎng)上的灰塵，檢查控制板上指示燈的功能，定期檢查脈沖變壓器油箱中的介電強(qiáng)度，及電表讀數(shù)和測(cè)試點(diǎn)波形、參數(shù)等［4-5］。發(fā)射機(jī)系統(tǒng)常見的故障現(xiàn)象有雷達(dá)正常開機(jī)，發(fā)射監(jiān)控分機(jī)出現(xiàn)脈沖形成網(wǎng)絡(luò)過壓故障的指示。此時(shí)首先檢測(cè)放電觸發(fā)脈沖是否正常，然后檢測(cè)可控硅開關(guān)是否有損壞。

2.2接受機(jī)系統(tǒng)的維護(hù)維修

接收機(jī)系統(tǒng)完成微弱回波信號(hào)的接收放大、變頻、提取回波信息，同時(shí)也是完成系統(tǒng)自動(dòng)標(biāo)定的主要分系統(tǒng)。接收機(jī)處理的是微弱信號(hào)，器件損壞的概率較小，日常維護(hù)中以清理器件表面塵土為主。但也常受到環(huán)境溫度的影響較大，或因線纜未接好而有動(dòng)態(tài)范圍變差現(xiàn)象出現(xiàn)［4］。

2.3伺服系統(tǒng)的維護(hù)維修

天線傳動(dòng)是伺服系統(tǒng)重要組成部分，屬重大型機(jī)械。常規(guī)維護(hù)中要對(duì)方位齒輪軸、俯仰齒輪軸加注潤(rùn)滑油，查看機(jī)械聯(lián)動(dòng)部分有無變形；清洗匯流環(huán)，更新俯仰電機(jī)齒油。但也常出現(xiàn)天線動(dòng)態(tài)錯(cuò)誤報(bào)警，致使雷達(dá)強(qiáng)制待機(jī)。導(dǎo)致這種故障的原因有多種，所以，可采取由難到易的方式進(jìn)行一次檢測(cè)。先清洗雷達(dá)碳刷和滑環(huán)，如果故障仍然存在，可使用RDASOT軟件進(jìn)行不同方位和仰角連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的檢測(cè)；如果出現(xiàn)錯(cuò)誤信息，但方位正確，仰角出現(xiàn)抖動(dòng)和角碼閃爍時(shí)則說明是仰角的問題。進(jìn)一步測(cè)試電阻值和波形，如果出現(xiàn)抖動(dòng)，則說明確實(shí)存在仰角故障，需進(jìn)一步檢測(cè)；如果更換5A6數(shù)字板和模擬板，故障仍然存在時(shí)，則需檢測(cè)上、下光纖板；如果發(fā)現(xiàn)上、下光纖板存在問題，則可以采取直接更換故障光纖板雷達(dá)天線的方式，這樣雷達(dá)天線便可恢復(fù)到正常的狀態(tài)［5］。

3　結(jié)語

氣象雷達(dá)建設(shè)目的主要是為國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)穩(wěn)定提供保障，為改善生態(tài)環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)，為減少自然災(zāi)害對(duì)農(nóng)林業(yè)影響服務(wù)，因此非常有必要做好雷達(dá)的日常維護(hù)維修工作，熟練掌握系統(tǒng)原理和故障處理辦法，保障雷達(dá)系統(tǒng)的正常工作效益。

［1］李亮.淺析氣象雷達(dá)常見故障［J］.河南科技，2014（22）：99.

［2］盧小佳.多普勒天氣雷達(dá)信號(hào)處理的研究［D］.安徽大學(xué)碩士論文，2014.

［3］李珂.分析多普勒雷達(dá)故障及其維修維護(hù)［J］.科技風(fēng)，2015（22）：37.

［4］徐永豐.淺談新一代天氣雷達(dá)CINRAD/CB維護(hù)［J］.內(nèi)蒙古氣象，2011（6）：87-89.

［5］李珂.多普勒天氣雷達(dá)的日常維護(hù)及故障維修［J］.科技與創(chuàng)新，2015（9）：151-152.

龍英偉（1971—），男，吉林長(zhǎng)春人，本科，長(zhǎng)春市氣象局，從事天氣雷達(dá)保障工作。