雷達故障檢測與診斷技術探討

摘要：隨著科技的不斷發(fā)展，雷達在氣象領域應用越來越廣泛。本文主要根據(jù)雷達運行實際，首先介紹了常見的雷達故障檢測方法，并重點探究了雷達故障檢測與診斷技術，以供相關人士參考。

關鍵詞：雷達故障;故障檢測;故障診斷

引言

近年來，隨著科技的迅猛發(fā)展，雷達開始在氣象學領域得到廣泛的應用。氣象雷達對強降雨、雷暴、冰雹、臺風等天氣系統(tǒng)進行探測的重要工具之一[1]。為了獲得準確、完整、可靠的天氣實況，就要確保雷達的穩(wěn)定運行。一旦發(fā)生雷達故障，要及時進行排除。隨著雷達設備的不斷更新?lián)Q代，其自動化以及智能化水平也得到快速提高，給雷達維護保障工作也帶來了極大壓力。雖說我國的故障診斷研究起步較晚，但近幾年來取得了較大的突破，推動了雷達保障業(yè)務的發(fā)展。本文主要對常見的雷達故障檢測與診斷技術進行分析，為今后更高效地排除雷達故障，提升雷達保障水平提供指導。

1雷達故障檢測方法

雷達屬于精密性儀器，大部分雷達裝置主要由天線、饋線、電源、發(fā)射機、信號處理機、接收機等部分構成。雷達檢測比較繁瑣。通常情況下，雷達檢測方法包含2類：同步檢測與異步檢測。同步檢測主要指的是以雷達實際工況為重要參考開展的實時故障檢測;異步檢測指的是不以雷達的工況為參考，不分檢測時間的故障檢測。在雷達檢測過程中，必須根據(jù)不同狀況采取針對性的檢測方式。下面結合雷達裝置實際情況來闡述這同步檢測與異步檢測2類檢測方式。

1.1同步檢測

在雷達設備的特定功能結構中，檢測設備將檢測信號發(fā)送到雷達設備。設備接收到反饋信號后，將通過雷達設備的各個模塊以檢查其工作條件。性能檢測是從實際應用的角度出發(fā)，通常通過同步檢測來實現(xiàn)。在此過程中，能夠發(fā)現(xiàn)每個模塊的輸入和輸出之間具備了映射關系。但是，由于目標信號的隨機性導致每個模塊的輸入強度的隨機性，因此模塊在輸出端的反射也會呈無序狀態(tài)。如果在輸入過程中注重分析幾組常規(guī)信號、數(shù)據(jù)亦或信息之間是否存在沖突，則可以找出故障出現(xiàn)區(qū)域。尤其需要注意的是，在雷達工作期間無法進行相應的測試。輸入測試信號或測試數(shù)據(jù)有2種特定方法。一種是強制觸發(fā)檢測。這種檢測方法為被動檢測的類別。它的特點是依賴手動觸發(fā)檢測。檢測數(shù)據(jù)是從要檢查的模塊的輸入端中輸入的，模塊的輸出端具有相應的監(jiān)視特性。該方法可以檢測雷達信號處理器的多個模塊，但是僅限于較短的雷達檢測時間要求。此類檢測方法的缺點是在實踐中，如果數(shù)據(jù)流比較長，在會對檢測工作帶來不利影響。所以，在具體實施過程中，應壓縮相關數(shù)據(jù)流以使數(shù)據(jù)流變短，之后獲得相應的特征碼，經(jīng)過分析獲得故障信息，進而找到故障的具體位置。另外一種是開機觸發(fā)式類型。此方法與計算機自檢的形式非常接近。進入系統(tǒng)之前，要全面檢測各硬件運行參數(shù)，同時要及時對測試反饋結果進行接收，只有對全部系統(tǒng)硬件技術參數(shù)都進行了測試，且符合相應的標準要求后，系統(tǒng)才能運行，有效地保證了系統(tǒng)在硬件上運行的穩(wěn)定性與安全性。此方式對故障檢出率較高，經(jīng)常檢測雷達設備與數(shù)據(jù)。

1.2異步檢測

電源故障的檢測是異步檢測的經(jīng)典示例。最為便捷的操作是使用不同的分壓組合將整個雷達設備的所有電源轉換成通用數(shù)字信號，然后將它們發(fā)送到相應的并行端口進行測試。如果結果為0，則表示存在故障;若結果為1，則表示電源工作正常。使用這種方法，可以簡化功能，并且能夠在包括計算機的檢測設備中使用。電壓比較方法也可以用于通過電壓比較器連接到要測量的電壓輸出端子，若超過預定電壓值或者是較小的電壓值時，將有故障提示。聲光警報會提醒工作人員。該方法操作容易，具體操作可以通過硬件單獨實現(xiàn)。電源的輸出也能夠從直流轉換為交流，然后通過通用接口或者網(wǎng)絡來連接，以實現(xiàn)使用專業(yè)軟件確定正常，臨界以及故障狀態(tài)，并在故障出現(xiàn)前制定故障應急處理措施，并在出現(xiàn)故障時進行事中干預以及處理，并在以后記錄故障，仔細研究并歸納經(jīng)驗教訓，以避免發(fā)生類似的故障[1]?，F(xiàn)代電源制造技術以越發(fā)成熟。電源質量通常很好。然而，因為某些干擾容易發(fā)生誤報現(xiàn)象。為了減少錯誤警報，有必要增加硬件和軟件的改進。高成本在很大程度上制約了此類檢測方法的發(fā)展。

2雷達故障診斷

雷達故障檢測工作是為了發(fā)現(xiàn)雷達的有關故障，確保雷達設備可以穩(wěn)定運行。在發(fā)現(xiàn)故障的基礎上診斷故障，利用現(xiàn)代化的檢測儀器設備，來準確判斷故障的所處區(qū)域，同時剖析故障類別，確定故障的類型和出現(xiàn)時間，并進行評估和制定計劃。故障診斷環(huán)節(jié)是利用對故障現(xiàn)象的分析檢查，準確分析判斷故障類型，為以后的故障排除奠定堅實的基礎。雷達故障的檢測和診斷與故障排除措施具有密切的關聯(lián)性。如果檢測到由電源供電的多個模塊一起發(fā)生故障，則可以推斷出電源出現(xiàn)故障。若檢測到信號源與提供信號的目標單元均發(fā)生故障時，可以推斷出信號源出現(xiàn)故障。如果故障出現(xiàn)于同一信號之前和之后模塊上，則基本上能推斷出是前級故障，即使用故障樹原理找出故障的根本原因。在分析故障樹方法的時候，要注意對最終事件結果（頂端事件）的分析。最低端是導致故障的原因，一般稱為最低端事件[2]。在實踐中，結合特定的雷達設備，常常利用過去積累的各種故障診斷和處理經(jīng)驗來進行原因的分析和確定。所以，應注意雷達設備的故障檢測與診斷技術，經(jīng)過綜合分析以及思量，可以不斷改進診斷軟件來提升雷達故障檢測與診斷能力。

3雷達故障檢測診斷技術的新發(fā)展

3.1遠程診斷

遠程診斷方式的優(yōu)點是可以打破時間和空間的限制，實現(xiàn)對設備故障的遠程檢測和診斷。它不僅使用先進的遠程故障檢測設備來提升故障檢測效率，在這一過程中還節(jié)約了人力資源和檢測成本，而且使得故障檢測時間大幅縮短。針對疑難故障檢測診斷的具體操作方式是：依托局域網(wǎng)亦或者廣域網(wǎng)的發(fā)展，憑借相應的網(wǎng)絡傳輸設備將故障雷達設備遠程與診斷設備進行連接。通過廠家、診斷機構和維修機構的網(wǎng)絡訪問故障設備，并傳輸診斷信息。設備恢復診斷信號后，接收到相應的故障特征碼，并在診斷計算機上科學分析，同時結合專業(yè)的維護團隊對故障進行處理。此類方法今后若可以廣泛推廣到雷達故障檢測與診斷中對于大幅提升故障檢測質量和效率將有極大意義。

3.2故障診斷專家系統(tǒng)

雷達故障診斷相關技術專家的豐富經(jīng)驗對雷達故障的檢測和診斷起到十分重要作用。從這些經(jīng)驗中總結出的故障診斷專家系統(tǒng)在雷達故障診斷領域中意義重大。故障診斷專家系統(tǒng)主要借助于計算機對許多業(yè)內(nèi)專家的專業(yè)知識進行收集、總結以及梳理，并且探究專家的思維以及推理方法，憑借計算機完成對特定問題的研究以及判斷，最后給出問題處理的方法。在具體實現(xiàn)中，僅使用人機交互界面在計算機中輸入相關信息，系統(tǒng)即可使用相應的數(shù)據(jù)庫作出科學推斷[3]。但是，雷達設備的實時性要求比較高，當前的專家診斷系統(tǒng)仍有改進的余地。這就需要求有關技術保障人員根據(jù)人工智能以及其他相關現(xiàn)代化信息技術原理，不斷優(yōu)化故障診斷專家系統(tǒng)，進一步發(fā)揮專家系統(tǒng)在雷達故障檢測與診斷中作用[4]。

參考文獻：

[1]王千騏 . 雷達故障檢測與診斷技術及新發(fā)展 [J]. 現(xiàn)代電子，1999（4）：42-45.

[2]葉宗毅 ，羅業(yè)永，張陽生，等. 新一代天氣雷達故障自動診斷技術分析與應用 [J].氣象水文海洋儀器 ，2009，26（2）：52-55.

[3]吳昌叨 ， 劉光普 ， 任雍 ， 等 . 天氣雷達伺服電機故障診斷分析 [C]// 第 33屆中國氣象學會年會 S18 雷達探測新技術與應用 ，2016-09-20， 中國陜西西安：出版社不詳 ，2016：339-344.

[4]何建新.新一代天氣雷達測試與故障檢測技術研究[J].中國科技成果 ，2016，17（1）：20.

作者簡介：呂柏霖（1996-），女，漢族，山西省晉中市太谷區(qū)人，本科學歷，助理工程師，從事綜合氣象業(yè)務工作。