西安機場MITRAS大氣透射儀故障案例分析和排除

張志鵬

摘要：在民航氣象自動觀測系統(tǒng)中，跑道視程（runway visual range，簡稱：RVR）是十分重要的氣象要素。在西安咸陽國際機場自動觀測系統(tǒng)中，使用了VAISALA公司的MITRAS大氣透射儀來提供北跑道的RVR數(shù)據(jù)。通過對MITRAS大氣透射儀測量原理、硬件結(jié)構(gòu)和功能的深入了解，并及時仔細地對設備故障進行總結(jié)分析記錄，能夠幫助我們在日常的維護維修工作中更快更準確地排除故障，保證設備的正常運行，為用戶提供準確的氣象數(shù)據(jù)，保障飛行安全。文章對西安機場MITRAS大氣透射儀的一次故障進行了分析與總結(jié)。

關鍵詞：大氣透射儀；跑道視程；故障分析排除

跑道視程（RVR）是指在跑道中線上，航空器上的駕駛員能看到跑道面上的標志或跑道邊界燈、中線燈的距離。RVR數(shù)據(jù)有著廣泛的應用意義，它是機場實施精密進近著落運行分類的重要依據(jù)；它是機場運行最低標準的決定數(shù)據(jù)；它還為飛行器的最后著落、平飛、接地、滑跑期間提供幫助。RVR數(shù)據(jù)的準確性對飛行安全起著至關重要的作用。在自動觀測系統(tǒng)中，RVR數(shù)據(jù)是由大氣透射儀或前向散射儀探測出的能見度值，并結(jié)合背景光亮度和跑道燈光強度計算出來的。由此可見，RVR數(shù)據(jù)的精確性基于大氣透射儀探測到的能見度數(shù)據(jù)的精確性，所以能見度探測設備的正常運行、數(shù)據(jù)的準確是飛行安全的重要保障?，F(xiàn)在國內(nèi)機場使用的大氣透射儀型號主要有MITRAS和LT31兩種，本文針對MITRAS出現(xiàn)的故障進行分析并給出解決辦法。

1 MITRAS大氣透射儀介紹

1.1MITRAS測量原理

MITRAS發(fā)射機的閃光燈在閃光控制單元的控制下以一定的時間間隔發(fā)出光脈沖，脈沖在傳播過程中發(fā)生透射，部分光因為發(fā)生散射和被吸收導致光強衰減，最后光脈沖由MITRAS接收機接收，MITRAS通過光強檢測單元測量發(fā)射光強和接收光強，從而得到MITRAS發(fā)射機和接收機之間的透射率，通過透射率便可以計算出氣象光學能見度，再結(jié)合背景光亮度和跑道燈光強度便可以計算出RVR。

為了排除因鏡頭污染導致的測量數(shù)據(jù)不準確，MITRAS大氣透射儀引入了污染補償模式，該模式通過污染檢測模塊對窗口污染情況進行測量，來補償因窗口污染而導致的測量光強誤差，從而保證了數(shù)據(jù)的準確性。

MITRAS污染檢測單元的工作原理如圖1所示，污染檢測單元由一個發(fā)射機和一個接收機組成，當LIGHT信號為高電平時，燈泡DS1亮，光線從燈泡進入棱鏡窗，光線在到達另一個棱鏡窗時，經(jīng)過保護窗內(nèi)部和外部的多次反射，附在保護窗上的灰塵會使接收機收到的光強減弱，接收的光強轉(zhuǎn)換成電壓信號CLA和原發(fā)射光強電壓信號RLA一起送往透射儀處理器比較。

1.2MITRAS大氣透射儀結(jié)構(gòu)

MITRAS大氣透射儀由接收機和發(fā)射機組成。發(fā)射機主要有閃光控制單元、光強檢測單元、污染檢測單元、加熱控制板、透射儀處理板、供電單元、調(diào)制解調(diào)器、過壓保護板和透射儀母板等部分組成，而接收機的主要結(jié)構(gòu)中沒有閃光控制單元和調(diào)制解調(diào)器，其他結(jié)構(gòu)和發(fā)射機一致。發(fā)射機與接收機采用異步數(shù)字20毫安電流環(huán)通信。

2 故障現(xiàn)象

自動觀測各個工作站的天氣顯示（WEATHER VIEW）面板中05L跑道方向RVR和光學能見度（MOR）數(shù)據(jù)丟失，北跑道的中間點（MID）和23R跑道方向的RVR數(shù)據(jù)顏色變?yōu)樗{色。

3 故障處理和分析總結(jié)

根據(jù)自動觀測系統(tǒng)以往的故障統(tǒng)計，自動觀測系統(tǒng)發(fā)生故障的主要方面有三個：通信故障、供電故障和傳感器設備故障。先從這三個方面有條理地進行排查，能夠幫助我們更快的找到故障點，及時排除故障。

故障發(fā)生后，為了對故障有個初步的判斷，先查看了事件監(jiān)控（EVENT MONITOR），事件監(jiān)控告警信息為“MITRAS DATA MISSING”（大氣透射儀數(shù)據(jù)丟失）和“BACKGROUND LUMINANCE COPIED FROM SITE 23R”（從23R站點復制背景光亮度）。通過第二個告警信息確定了北跑道兩個站點RVR數(shù)據(jù)為藍色的原因：北跑道主用方向05L的背景光亮度傳感器未正常工作，北跑道正在使用備用的背景光亮度。背景光亮度傳感器因為是接在MITRAS大氣透射儀上工作的，所以只要把MITRAS的故障排除，該告警就會消失。

查看完事件監(jiān)控后，開始檢查通信線路是否故障，檢查北跑道通信機MCU111并聯(lián)系網(wǎng)絡中心檢查線路后，排除了因通信原因?qū)е略O備數(shù)據(jù)丟失的可能。排除了通信的原因后，立刻帶上了維護終端和相關工具到現(xiàn)場對傳感器設備進行檢查。在到達現(xiàn)場后，發(fā)現(xiàn)設備仍在運行中，排除了設備供電原因?qū)е略O備關機的可能性。

隨后開始對MITRAS進行狀態(tài)檢查，在用維護線將MITRAS發(fā)射機維護端口和維護終端連接后，鍵入OPEN命令發(fā)現(xiàn)無法打開維護線路。根據(jù)圖2透射儀母板結(jié)構(gòu)所示，供電單元、加熱控制板、透射儀處理板和調(diào)制解調(diào)器都裝在透射儀母板上。結(jié)合發(fā)射機結(jié)構(gòu)可知，維護終端和發(fā)射機處理板通過發(fā)射機母板進行通信。當維護線路無法打開時，推斷是發(fā)射機的母板或者處理板出現(xiàn)故障。因為MITRAS發(fā)射機處理板插在發(fā)射機母板上，并且母板上還有保險保護器件，所以先對發(fā)射機母板進行檢查再檢查發(fā)射機處理板。對MITRAS發(fā)射機母板檢查后發(fā)現(xiàn)，圖2中的保險F2已經(jīng)熔斷，所以導致母板未能正常工作，維護終端打不開維護線路。

隨后對保險F2進行更換后，重新連接維護終端，嘗試打開維護線路，維護線路正常打開，鍵入STATUS命令查詢設備重要參數(shù)和工作狀態(tài)等信息。在顯示的發(fā)射機狀態(tài)信息中，“CONT/OTHER”這一項的狀態(tài)是FAIL，說明MITRAS發(fā)射機的污染檢測單元未正常工作。對發(fā)射機的污染檢測單元進行檢查，發(fā)現(xiàn)污染燈DS1發(fā)生故障，立刻對污染燈DS1進行更換。更換完成后，再次鍵入STATUS命令進行設備狀態(tài)查詢，信息顯示設備狀態(tài)正常，能見度數(shù)據(jù)恢復。最后在能見度達到校準要求的條件下，對MITRAS進行了校準，確保數(shù)據(jù)的準確性。

污染檢測單元電路圖如圖3所示，+10V電壓是污染檢測單元上燈DS1的電源，經(jīng)過電壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后給污染燈DS1供電。當 LIGHT 信號為高電平時，開關管 V2 導通，燈泡亮，光電管V3測到DS1的光強經(jīng)A2轉(zhuǎn)化為電壓信號RLA，光電管 V4 測量減弱后的光強經(jīng)A2轉(zhuǎn)換成電壓信號CLA。

MITRAS透射儀母板上的LPP11部分電路圖如圖4所示，8VAC的交流電通過透射儀母板上的保險F2后到達透射儀供電單元LPP11，該交流電經(jīng)過LPP11的整流后轉(zhuǎn)換為10VDC輸出，10VDC就是圖3中的污染燈供電電壓。

通過圖3和圖4的電路圖，結(jié)合故障的處理過程，我們可以分析出這次故障的原因。污染燈DS1的故障導致污染檢測單元部分電路短路，電路電流激增，從而使電路中的保險F2發(fā)生熔斷來防止電路受損，MITRAS大氣透射儀因此不能進行測量工作而發(fā)生數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象。根據(jù)故障的處理過程分析總結(jié)出了故障的原因，為下次的故障排除提供了重要的參考。

結(jié)語

本文通過對MITRAS大氣透射儀具體故障案例的分析和排除，為以后的自動觀測設備維護維修工作積累了經(jīng)驗，對同型號大氣透射儀的故障判斷和排除具有一定的參考價值。

參考文獻

[1]維薩拉（中國）公司.MITRAS大氣透射儀用戶手冊[Z].2005.

[2]維薩拉（中國）公司.MITRAS大氣透射儀技術(shù)手冊[Z].2005.

（作者單位：中國民用航空西北地區(qū)空中交通管理局）