CINRAD/CD雷達(dá)原理及故障診斷注意事項(xiàng)

趙超君 寇珂昕 徐亮 祝海揚(yáng)

摘 要：CD雷達(dá)是新一代天氣雷達(dá)觀測(cè)網(wǎng)中的重要雷達(dá)裝備，是省氣象臺(tái)站實(shí)施臨近預(yù)報(bào)保障的重要探測(cè)裝備。所以要定期對(duì)雷達(dá)設(shè)備進(jìn)行清潔維護(hù)和保養(yǎng)，文章著重介紹了對(duì)CINRAD/CD型C波段雷達(dá)進(jìn)行定期維護(hù)的重要性。

關(guān)鍵詞：CINRAD/CD;雷達(dá);維護(hù)方法

中圖分類(lèi)號(hào)：TN957.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

CINRAD/CD型C波段全相參多普勒天氣雷達(dá)，簡(jiǎn)稱(chēng)CINRAD/CD型天氣雷達(dá)，預(yù)留雙偏振接口，方便升級(jí)為雙偏振多普勒天氣雷達(dá)。該雷達(dá)為固定式天氣雷達(dá)，采用C波段雙線(xiàn)偏振全相參脈沖多普勒體制，采用大口徑高對(duì)稱(chēng)性低交叉偏振比雙偏振天線(xiàn)技術(shù)、大功率雙偏振信號(hào)的形成技術(shù)、雙通道幅相一致性技術(shù)、C波段大功率雙路鉸鏈技術(shù)和雙偏振大動(dòng)態(tài)數(shù)字中頻線(xiàn)性接收技術(shù)、高精度雙偏振信號(hào)處理技術(shù)以及雙偏振雨強(qiáng)計(jì)算和水凝結(jié)物識(shí)別軟件設(shè)計(jì)技術(shù)，具有雨區(qū)衰減小、探測(cè)范圍大、測(cè)量要素多、參數(shù)精度高等特點(diǎn)，是一種大型高精度多參數(shù)遠(yuǎn)程天氣探測(cè)雷達(dá)。

1 CA-D雷達(dá)系統(tǒng)主要組成部分

CD雷達(dá)是新一代天氣雷達(dá)觀測(cè)網(wǎng)中重要的雷達(dá)裝備，是青海省氣象臺(tái)站實(shí)施臨近預(yù)報(bào)保障的重要探測(cè)裝備。主要用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)強(qiáng)對(duì)流性天氣的發(fā)生、發(fā)展和變化，具有測(cè)量云內(nèi)粒子相態(tài)、尺度譜等微物理量信息能力，能對(duì)冰雹、下?lián)舯┝骷爸谐叨葰庑任ｋU(xiǎn)性天氣預(yù)警，監(jiān)測(cè)暴雨和臺(tái)風(fēng)等大范圍降水。CA-D雷達(dá)系統(tǒng)主要由配電柜、發(fā)射系統(tǒng)、接收系統(tǒng)、綜合控制系統(tǒng)、天伺系統(tǒng)、產(chǎn)品生成（RPG）、產(chǎn)品顯示（PUP）及附屬件組成，如圖1所示。CA采用收發(fā)共用天線(xiàn)，將發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的高頻、高功率脈沖信號(hào)發(fā)射到自由空間中;并接收回波信號(hào)，通過(guò)接收機(jī)放大提取有用射頻信號(hào)，經(jīng)混頻成為中頻信號(hào)，之后數(shù)字化處理，提煉出所需的天氣回波多普勒基帶信號(hào)，最終生成產(chǎn)品并顯示。

2 CA-D雷達(dá)維護(hù)種類(lèi)

2.1 日維護(hù)

每天一次，主要使雷達(dá)正常開(kāi)機(jī)30min以上，其中加發(fā)射高壓時(shí)間不少于5min，并檢查顯示，外部擦拭、吸塵、檢查和試機(jī)，清潔機(jī)房和雷達(dá)工作室。

2.2 周維護(hù)

每周一次，主要是對(duì)雷達(dá)各分系統(tǒng)進(jìn)行有計(jì)劃、有重點(diǎn)地檢查維護(hù)。包括清除各機(jī)柜、工作臺(tái)外部灰塵。觀察發(fā)射監(jiān)控分機(jī)面板上發(fā)射分系統(tǒng)速調(diào)管注電流指示，檢查發(fā)射功率是否符合要求，檢查天線(xiàn)座上各電纜插頭、插座及全機(jī)其他所有接插件連接部分是否牢固，檢查雷達(dá)各機(jī)械部件是否正常，維護(hù)時(shí)間2～4h。

2.3 月維護(hù)

每月一次，主要是對(duì)復(fù)雜或重要部件實(shí)施重點(diǎn)維護(hù)，有選擇地測(cè)量某些分系統(tǒng)主要電壓（電流）、電阻值和波形，必要時(shí)作些調(diào)整，維護(hù)時(shí)間需4～8h，維護(hù)內(nèi)容包括：

檢查并用酒精清洗匯流環(huán)和同步機(jī)集流環(huán)和電刷。

將調(diào)制、高頻機(jī)柜內(nèi)各高壓部件經(jīng)充分放電后清潔處理，并清除機(jī)柜內(nèi)灰塵和雜物。清潔機(jī)柜背后下方進(jìn)風(fēng)窗口、機(jī)柜頂部排風(fēng)窗口、發(fā)射柜后門(mén)上風(fēng)管窗口、風(fēng)冷柜風(fēng)管窗口及柜體側(cè)和頂部窗口。

測(cè)量發(fā)射脈沖頻率和功率。

用酒精或計(jì)算機(jī)專(zhuān)用清洗油擦洗計(jì)算機(jī)及其外設(shè)，檢查硬盤(pán)內(nèi)是否有無(wú)關(guān)軟件，用殺毒軟件查殺計(jì)算機(jī)病毒。

根據(jù)上個(gè)月雷達(dá)工作狀況，重點(diǎn)測(cè)量某些分系統(tǒng)中主要功能電路測(cè)試點(diǎn)電壓（電流）、電阻、波形。

檢查轉(zhuǎn)臺(tái)油量是否變化，進(jìn)入上基座內(nèi)檢查匯流環(huán)及主發(fā)送器外殼上是否有油。如發(fā)現(xiàn)漏油，應(yīng)首先判明漏油位置并及時(shí)通知工廠維修，同時(shí)應(yīng)排放接油盤(pán)中廢油，如油量未超過(guò)齒輪面，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充潤(rùn)滑油。

2.4 年維護(hù)

每年或兩年進(jìn)行一次，主要是對(duì)雷達(dá)整機(jī)全面檢查、保養(yǎng)CD雷達(dá)各個(gè)單元，測(cè)量雷達(dá)主要技術(shù)參數(shù)，并對(duì)雷達(dá)進(jìn)行必要整修。維護(hù)時(shí)間需2～3d。雷達(dá)經(jīng)過(guò)年維護(hù)后，應(yīng)基本保持原有技術(shù)性能，整機(jī)工作穩(wěn)定。維護(hù)內(nèi)容包括：

對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行接線(xiàn)檢查和清潔處理。

向俯仰軸承注入適量的ZL7-2潤(rùn)滑脂或钖煉牌3號(hào)特種潤(rùn)滑脂。

將方位減速器和俯仰減速器輪系齒面用軟刷沾汽油擦洗，徹底清除每個(gè)齒輪表面的干、硬油脂，然后用軟刷將新潤(rùn)滑脂薄薄地涂在每個(gè)齒面上。

拆開(kāi)天線(xiàn)單元波導(dǎo)部分每節(jié)波導(dǎo)，仔細(xì)清潔波導(dǎo)內(nèi)壁，并對(duì)波導(dǎo)法蘭盤(pán)緊固螺釘涂以潤(rùn)滑脂防止生銹。

對(duì)于天線(xiàn)裝置上所有螺釘、銷(xiāo)釘連接部分，以及天線(xiàn)平衡器上螺栓等連接狀況進(jìn)行檢查，并涂潤(rùn)滑脂。

進(jìn)入上基座內(nèi)，檢查轉(zhuǎn)臺(tái)上方位發(fā)送器、方位減速器連接螺栓有無(wú)松動(dòng)、漏油現(xiàn)象，并通過(guò)緊固排除故障。

全面檢查雷達(dá)各分系統(tǒng)，并測(cè)量其主要技術(shù)參數(shù)。

對(duì)天線(xiàn)座水平，天線(xiàn)方位及仰角標(biāo)定復(fù)查。

對(duì)避雷設(shè)施及接地線(xiàn)檢查維護(hù)。

清理、維護(hù)雷達(dá)備份器材，并進(jìn)行增補(bǔ)和登記。

2.5 不定期維護(hù)

北部地區(qū)嚴(yán)寒季到來(lái)前，必須做好防凍保暖準(zhǔn)備，全面檢修取暖設(shè)備。南部地區(qū)酷暑季節(jié)前，做好防暑降溫準(zhǔn)備，全面檢測(cè)通風(fēng)散熱設(shè)備。所有區(qū)域在雨季到來(lái)前，應(yīng)檢查天線(xiàn)罩狀態(tài)是否正常，能否完成正常功能，否則應(yīng)采取措施解決問(wèn)題。不定期維護(hù)內(nèi)容可參照月維護(hù)或年維護(hù)中內(nèi)容實(shí)施。在雷達(dá)停機(jī)期間必須定時(shí)試機(jī)，試機(jī)次數(shù)每周不少于兩次，每次開(kāi)機(jī)時(shí)間不少于30min，施加發(fā)射高壓不少于5min。

3 實(shí)施維修、維護(hù)操作注意事項(xiàng)

雷達(dá)維護(hù)必須有組織、有計(jì)劃按規(guī)定實(shí)施，維護(hù)中應(yīng)嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，C波段雷達(dá)操作維修時(shí)，要求操作人員需經(jīng)專(zhuān)業(yè)技能培訓(xùn);維修人員需經(jīng)雷達(dá)、計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)知識(shí)和裝備維修技能培訓(xùn)，具有大專(zhuān)以上文化程度;單班操作人數(shù)不少于1人。正確使用維護(hù)用品，保證人員和裝備安全，防止發(fā)生事故。注意事項(xiàng)如下[1]：

拆裝雷達(dá)設(shè)備必須在斷電情況下進(jìn)行;維修調(diào)制機(jī)柜及高頻機(jī)柜時(shí)要充分放電（具體要求見(jiàn)發(fā)射系統(tǒng)）。進(jìn)入天線(xiàn)罩內(nèi)時(shí)，必須將安全開(kāi)關(guān)置于“斷”的位置，不隨意改變、拆卸元器件和接線(xiàn)，拆裝緊固件時(shí)應(yīng)使用專(zhuān)業(yè)工具，切忌將螺釘、墊片等掉入機(jī)內(nèi)，以防短路。

不要碰擦鍍銀器件。不能在需要使用扳手、起子的地方使用其他工具，不留存暫時(shí)性連接線(xiàn)，或應(yīng)該焊接而沒(méi)有焊接的接線(xiàn)、元件。

不能用汽油、煤油等腐蝕性清洗劑清潔匯流環(huán)和電刷。不能用汽油、礦物油或其他溶劑清洗橡膠制品，如橡膠套、橡膠墊圈等。不能用酸性焊劑代替松香焊接。嚴(yán)禁隨意調(diào)整電路板上可調(diào)器件。

有故障要及時(shí)排除，雷達(dá)不得帶故障開(kāi)機(jī)。機(jī)柜開(kāi)門(mén)時(shí)，應(yīng)先轉(zhuǎn)動(dòng)門(mén)把手至插銷(xiāo)全部縮回，再將門(mén)拉開(kāi)。關(guān)門(mén)時(shí)，先轉(zhuǎn)動(dòng)門(mén)把手至插銷(xiāo)全部縮回，再將門(mén)關(guān)上;觀察門(mén)上下方同時(shí)貼緊機(jī)柜框架時(shí)，方可轉(zhuǎn)回門(mén)把手將門(mén)關(guān)好。

維護(hù)及更換速調(diào)管時(shí)，須使用銅扳手8×10雙頭扳手拆卸緊固件，保證波導(dǎo)口聯(lián)接不受外力，以免速調(diào)管受損。同時(shí)，要檢查后門(mén)上膠墊與磁場(chǎng)線(xiàn)圈排風(fēng)口貼合，以免風(fēng)道短路。

復(fù)查水平、更換俯仰電機(jī)，應(yīng)有人拉住反射體，或俯仰將維修定位鎖插入孔內(nèi)并鎖定，以防反射體往上仰或轉(zhuǎn)動(dòng)。測(cè)試、維修接收恒溫箱、電源機(jī)箱、功放機(jī)箱及上反射體時(shí)，應(yīng)將方位和俯仰維修定位鎖遷入對(duì)應(yīng)孔內(nèi)并鎖定，才能啟動(dòng)升降機(jī)。

維護(hù)結(jié)束時(shí)應(yīng)嚴(yán)格檢查，確認(rèn)無(wú)誤后才能通電。認(rèn)真填寫(xiě)維護(hù)記錄。

4 維修維護(hù)安全注意事項(xiàng)

在日常維修維護(hù)中，擦拭機(jī)器內(nèi)部或更換零部件時(shí)，嚴(yán)禁通電。通電檢查、檢修時(shí)，要小心謹(jǐn)慎，避免觸電，特別要注意高壓部分。維修調(diào)制機(jī)柜及發(fā)射機(jī)柜時(shí)要充分放電。有故障要及時(shí)排除，雷達(dá)不得帶故障開(kāi)機(jī)。進(jìn)入天線(xiàn)罩內(nèi)檢查維護(hù)，應(yīng)先將安全開(kāi)關(guān)盒上開(kāi)關(guān)置于“斷”。天線(xiàn)維護(hù)應(yīng)注意安全，將安全插銷(xiāo)拉出，將方位或俯仰按操作位置鎖死（此時(shí)天線(xiàn)座上安全開(kāi)關(guān)斷開(kāi)）。不要使用不合適的清潔劑清潔機(jī)電元件及匯流環(huán)。

機(jī)柜插銷(xiāo)為塑料件，故開(kāi)門(mén)時(shí)應(yīng)先轉(zhuǎn)動(dòng)門(mén)把手，至插銷(xiāo)全部縮回后，將門(mén)拉開(kāi)。關(guān)門(mén)時(shí)應(yīng)先轉(zhuǎn)動(dòng)門(mén)把手，至插銷(xiāo)全部縮回后，將門(mén)推回。觀察門(mén)上下方同時(shí)貼緊機(jī)柜框架時(shí)，方可轉(zhuǎn)回門(mén)把手將門(mén)關(guān)好。分機(jī)拉出檢修，推回前需將兩側(cè)導(dǎo)軌上的彈簧片按回，方可推回，以免造成彈簧片損壞。

維護(hù)及更換速調(diào)管時(shí)，將拖車(chē)下部前面擋塊取下，將吊架導(dǎo)軌對(duì)正發(fā)射柜導(dǎo)軌，拉出拖車(chē)用手動(dòng)葫蘆進(jìn)行起吊。更換完成后，將拖車(chē)推回至后擋塊位置，保證波導(dǎo)口聯(lián)接不受外力，以免速調(diào)管受損。同時(shí)，要檢查后門(mén)上膠墊與磁場(chǎng)線(xiàn)圈排風(fēng)口貼合，以免風(fēng)道短路。

低溫、濕度大，是影響CINRAD/CD雷達(dá)天線(xiàn)系統(tǒng)正常工作的主要因素，西寧位于北方高海拔地區(qū)，冬夏溫差太大。為減少頻繁換油的問(wèn)題，建議冬季對(duì)天線(xiàn)座采取加溫措施。

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)雷達(dá)設(shè)備進(jìn)行定期維護(hù)及檢測(cè)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)、消除不可靠因素，使設(shè)備處于良好工作狀態(tài)，減少使用故障。參考中國(guó)氣象局氣象探測(cè)中心制定的《天氣雷達(dá)維護(hù)定標(biāo)項(xiàng)目》內(nèi)容，應(yīng)按時(shí)保量完成，正常完成周、月、年維護(hù)，可以了解雷達(dá)設(shè)備，熟悉雷達(dá)設(shè)備工作性能。同時(shí)，也能掌握儀表使用方法，為今后的維修打下了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 李化泉，李向棟，溫蕓蕓.隆德縣氣象局CINRAD/CD雷達(dá)天線(xiàn)系統(tǒng)的維修[J].通訊世界，2018（2）：15-18.