714CD型天氣雷達(dá)回波關(guān)聯(lián)故障淺析

摘 要：對(duì)CD型天氣雷達(dá)回波進(jìn)行分析可以迅速找到回波關(guān)聯(lián)故障點(diǎn)，可以幫助維護(hù)人員盡快修復(fù)故障。本文首先對(duì)714CD型天氣雷達(dá)的結(jié)構(gòu)與工作原理進(jìn)行了闡述，之后結(jié)合實(shí)例分析714CD型天氣雷達(dá)回波關(guān)聯(lián)故障，以供參考。

關(guān)鍵詞：故障分析；714CD型天氣雷達(dá)；回波

得益于我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)天氣雷達(dá)技術(shù)邁向了一個(gè)新的臺(tái)階，天氣雷達(dá)在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的作用越來(lái)越凸顯。本文通過(guò)對(duì)發(fā)射系統(tǒng)部分、接收系統(tǒng)部分等分析了故障點(diǎn)，為天氣雷達(dá)監(jiān)控故障快速排除提供參考。

714CD型天氣雷達(dá)的結(jié)構(gòu)與工作原理

714CD型天氣雷達(dá)除了由發(fā)射系統(tǒng)、饋線(xiàn)系統(tǒng)、接收系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、終端系統(tǒng)以及配電系統(tǒng)組成，還包括了天線(xiàn)罩、天線(xiàn)裝置、監(jiān)控系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)。714CD型天氣雷達(dá)具在探測(cè)臺(tái)風(fēng)、降水、冰雹等氣象中得到了廣泛地應(yīng)用，具有良好的探測(cè)效果。714CD型號(hào)雷達(dá)探測(cè)范圍高達(dá)450km，定量測(cè)量半徑范圍為200km。與此同時(shí)，714CD型天氣雷達(dá)還可以對(duì)半徑150km范圍內(nèi)氣象目標(biāo)降水粒子群進(jìn)行測(cè)量。其主要工作流程如下：

首先，頻率綜合器小功率高頻信號(hào)進(jìn)行輸出，雷達(dá)發(fā)射機(jī)將這一信號(hào)通過(guò)速調(diào)管高功率放大。[1]之后該信號(hào)分別通過(guò)鐵氧體天線(xiàn)收發(fā)開(kāi)關(guān)、波導(dǎo)饋線(xiàn)等送到饋。最后由天線(xiàn)將能量輻射到空間。天線(xiàn)接受云層中的電磁波后經(jīng)接收機(jī)處理成數(shù)字中頻信號(hào)，信號(hào)提取和數(shù)據(jù)處理之后，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將參數(shù)傳輸至氣象中心。

故障分析

發(fā)射系統(tǒng)由速調(diào)管、調(diào)剖器、功放分機(jī)、發(fā)射監(jiān)控分機(jī)以及高壓電源組成。系統(tǒng)采用全相參體制，速調(diào)管采用電源電磁聚焦，為發(fā)射系統(tǒng)的核心，費(fèi)用較高。714CD 型天氣雷達(dá)發(fā)射機(jī)采用永磁聚焦速調(diào)管，工作時(shí)受到高壓和磁場(chǎng)的影響，可以通過(guò)速度調(diào)制經(jīng)陰極發(fā)射的電子注獲取密度調(diào)制。之后進(jìn)行能量交換，將微波放大。近6個(gè)月來(lái)，714CD型天氣雷達(dá)出現(xiàn)地物回波強(qiáng)度減弱、高壓電流和注電流減小的情況，經(jīng)過(guò)工作人員檢測(cè)后得知速調(diào)管已發(fā)生老化，申請(qǐng)更換速調(diào)管。在新速調(diào)管更換后，雷達(dá)恢復(fù)正常。速調(diào)管長(zhǎng)時(shí)間工作后會(huì)逐漸老化，導(dǎo)致終端回波下降，并且回波下降幅度與速調(diào)管老化程度呈正相關(guān)。因此，如果回波強(qiáng)度出現(xiàn)大幅度或長(zhǎng)時(shí)間小幅度下降，意味著速調(diào)管有很高的幾率發(fā)生老化。

接收系統(tǒng)中的場(chǎng)放可以對(duì)微弱的高頻回波信號(hào)放大。一旦場(chǎng)放損壞，高頻回波信號(hào)會(huì)偏弱。場(chǎng)放前端的TR放電管故障會(huì)延長(zhǎng)放電恢復(fù)時(shí)間，也會(huì)對(duì)高頻回波信號(hào)產(chǎn)生較大的影響。在這兩者中，TR放電管更容易損壞。本振信號(hào)主要由頻率綜合器產(chǎn)生，并且提供一路相參基準(zhǔn)付路信號(hào)，之后將其用于移相功能 。一旦頻率綜合器損壞，高頻回波信號(hào)會(huì)偏弱。

發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的高功率微波能量通過(guò)饋線(xiàn)傳輸?shù)金佋醇疤炀€(xiàn)，之后天線(xiàn)將微波能量送出。由此可見(jiàn)，饋線(xiàn)在信號(hào)傳輸中的占據(jù)著重要的地位。如果饋線(xiàn)內(nèi)生銹或者有冷凝水，則會(huì)導(dǎo)致回波偏弱。

在前幾個(gè)月的檢查中發(fā)現(xiàn)，伺服系統(tǒng)發(fā)生了故障，天線(xiàn)仰角運(yùn)轉(zhuǎn)到-3°以下，-3°微動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作后，除-3°故障監(jiān)控顯示不正常外，其他監(jiān)控點(diǎn)顯示都正常，故障顯示屬于虛警。由于這次伺服6個(gè)故障檢測(cè)監(jiān)視點(diǎn)中4個(gè)都為虛警，都是借助故障監(jiān)視繼電器動(dòng)作發(fā)現(xiàn)，當(dāng)天線(xiàn)仰角在正常范圍4個(gè)故障點(diǎn)全部報(bào)故障，一旦天線(xiàn)仰角位于-3°以下時(shí)，造成-3°故障監(jiān)視繼電器動(dòng)作。在對(duì)故障分析后可知，本次伺服系統(tǒng)故障是因?yàn)?3°故障監(jiān)視繼電器的監(jiān)視常閉觸點(diǎn)出現(xiàn)不正常接地現(xiàn)象。伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)過(guò)流、天線(xiàn)失控導(dǎo)造成仰角大于90度或小于-2度報(bào)警，進(jìn)而引發(fā)伺服電路故障。其中，如果伺服驅(qū)動(dòng)負(fù)載過(guò)載，驅(qū)動(dòng)電流過(guò)大超限，則會(huì)引發(fā)驅(qū)動(dòng)過(guò)流。一般情況下，借助測(cè)量驅(qū)動(dòng)輸出電流可以檢測(cè)是否發(fā)生這一故障。故障確定后，工作人員需要檢查驅(qū)動(dòng)輸出電路情況，查看是否發(fā)生短路等，驅(qū)動(dòng)電機(jī)是否過(guò)流、過(guò)熱等。如果是天線(xiàn)失控造成的，工作人員應(yīng)檢查角碼傳輸通道情況，確認(rèn)無(wú)誤后檢查驅(qū)動(dòng)電壓輸出，最后判斷放大器的誤差電壓是否正常。監(jiān)測(cè)信號(hào)錯(cuò)誤的電平會(huì)導(dǎo)致伺服監(jiān)控虛警故障，此時(shí)，工作人員應(yīng)重點(diǎn)檢查監(jiān)控點(diǎn)到監(jiān)控處理器之間傳輸路徑，查看各個(gè)線(xiàn)路之間的狀況，找出多個(gè)虛警點(diǎn)的匯集點(diǎn)，并采取有效的方法找出故障點(diǎn)。[2]

對(duì)于回波信號(hào)傳輸過(guò)程中的干擾噪聲，信號(hào)處理系統(tǒng)可以及時(shí)抑制，并將氣象目標(biāo)回波信號(hào)的振幅、相位進(jìn)行提取。信號(hào)處理器是信號(hào)處理系統(tǒng)重要組成部分，主要負(fù)責(zé)準(zhǔn)確地提取出徑向速度、反射率等氣象參數(shù)，進(jìn)而提升氣象預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。如果雷達(dá)信號(hào)處理分系統(tǒng)故障部位難以定位，將會(huì)度雷達(dá)工作能力造成嚴(yán)重的影響，也難以有效識(shí)別回波信號(hào)。實(shí)時(shí)顯示和遙控顯示終端是終端系統(tǒng)的主要分支，該系統(tǒng)能夠設(shè)定雷達(dá)參數(shù)。如果方位角碼變換電路出現(xiàn)故障，重新啟動(dòng)平面顯示器時(shí)，終端回波顯示會(huì)出現(xiàn)斷節(jié)的情況，造成終端回波顯示異常。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在發(fā)生回波關(guān)聯(lián)故障時(shí)，工作人員需對(duì)各個(gè)系統(tǒng)中的元件以及線(xiàn)路詳細(xì)檢查，在這一過(guò)程中，工作人員需要具備較強(qiáng)的知識(shí)，具備較好的應(yīng)急能力。因此，在日常工作中，不僅要對(duì)714CD型氣象雷達(dá)的發(fā)射系統(tǒng)、接收系統(tǒng)、饋線(xiàn)系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)以及終端系統(tǒng)做好日常的檢查與維護(hù)工作，查看各個(gè)線(xiàn)路之間的狀況，排查速調(diào)管等元件是否發(fā)生老化，及時(shí)處理；還要重視檢查人員以及維護(hù)人員工作能力的培養(yǎng)，熟悉714CD型天氣雷達(dá)的結(jié)構(gòu)與工作原理，了解監(jiān)控信號(hào)的信號(hào)流程，掌握信號(hào)系統(tǒng)分析、電子工藝及電子工程設(shè)計(jì)等專(zhuān)業(yè)知識(shí)，可以對(duì)氣象雷達(dá)故障及時(shí)排查，采取有效的維護(hù)方式，提升氣象雷達(dá)故障處理地科學(xué)性與準(zhǔn)確性，減少回波關(guān)聯(lián)故障對(duì)714CD型天氣雷達(dá)工作的影響，為氣象部門(mén)的氣象預(yù)報(bào)工作提供良好的支持。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉健，賈東，劉穎.714CD型天氣雷達(dá)回波關(guān)聯(lián)故障淺析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2014（23）：267-268.

[2]王全周.714CD天氣雷達(dá)監(jiān)控故障分析診斷技巧[J].氣象與環(huán)境科學(xué)，2013，36（3）：80-83.

作者簡(jiǎn)介：謝東（1969-），女，漢族，河北張家口人，本科，高級(jí)工程師，從事測(cè)雨雷達(dá)監(jiān)測(cè)工作。