716A-43氣象雷達(dá)伺服系統(tǒng)原理分析及故障維修

宋文佳 鄭標(biāo)

摘要：本文對(duì)本場(chǎng)716A-43氣象雷達(dá)伺服系統(tǒng)原理進(jìn)行深入分析，分析了故障現(xiàn)象及原因，通過(guò)對(duì)伺服分系統(tǒng)板卡上的電路進(jìn)行深入的了解，從而順利的找出伺服系統(tǒng)故障的原因和定位故障模塊。通過(guò)利用現(xiàn)有的報(bào)廢模塊上的相應(yīng)模塊進(jìn)行有效替換，從而快速的修復(fù)雷達(dá)故障，有力的保證了氣象雷達(dá)設(shè)備正常運(yùn)行。本文對(duì)處理其他雷達(dá)板卡故障有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：氣象雷達(dá);伺服控制;R/D板

中圖分類(lèi)號(hào)：S163文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-9129（2020）14-0035-01

引言：氣象雷達(dá)作為監(jiān)視雷雨天氣的重要工具之一，越來(lái)越受到重視。716A-43雷達(dá)屬于C波段兩坐標(biāo)一次脈沖雷達(dá)，是一種非相干常規(guī)數(shù)字化天氣雷達(dá)。716A-43雷達(dá)主要用于探測(cè)機(jī)場(chǎng)周?chē)睦子辍⒈┯?、大范圍降水等氣象目?biāo);也可以用于對(duì)冰雹、臺(tái)風(fēng)等強(qiáng)對(duì)流災(zāi)害性天氣實(shí)施監(jiān)測(cè)。它可以探測(cè)500km范圍內(nèi)的氣象目標(biāo)，定量測(cè)量250km范圍內(nèi)氣象目標(biāo)的降水強(qiáng)度，強(qiáng)度的空間分布，以及測(cè)定、反演出降水云場(chǎng)和氣象研究等提供實(shí)時(shí)的空中氣象情報(bào)，它是氣象等短時(shí)預(yù)報(bào)的有力工具。本文通過(guò)對(duì)716雷達(dá)的伺服系統(tǒng)進(jìn)行了深入系統(tǒng)的分析，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的深入了解，精準(zhǔn)的將雷達(dá)伺服控制系統(tǒng)故障鎖定到控制板卡的元件級(jí)別。然后通過(guò)原有的報(bào)廢板卡巧妙的將故障板卡修復(fù)，為以后其他雷達(dá)故障維修提供參考。

1716A-43雷達(dá)伺服系統(tǒng)組成及工作原理

1.1功能。716A-43伺服系統(tǒng)接受監(jiān)控系統(tǒng)的指令，控制天線做多種方式的掃描運(yùn)動(dòng)，以滿(mǎn)足氣象觀測(cè)的需要;將天線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)信息和角度數(shù)據(jù)以及伺服系統(tǒng)的故障信息反饋給監(jiān)控系統(tǒng)。

1.2組成。伺服系統(tǒng)主要有伺服分機(jī)和天線座內(nèi)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳感器兩部分組成。伺服分機(jī)包括伺服控制板、方位R/D變換板、俯仰R/D變換板、方位驅(qū)動(dòng)器、俯仰驅(qū)動(dòng)器及開(kāi)關(guān)電源等6部分。

伺服控制板是伺服系統(tǒng)的核心電路。伺服控制板接收監(jiān)控系統(tǒng)送來(lái)的天線控制指令和R/D變換板輸出的角度碼，經(jīng)過(guò)軟件運(yùn)算處理后輸出頻率可變的脈沖信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，控制天線轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)，伺服控制板檢測(cè)系統(tǒng)的故障，并將伺服系統(tǒng)的故障信息、工作狀態(tài)回送給監(jiān)控系統(tǒng)。

R/D變換板接收天線座上旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的模擬角度信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行A/D變換。經(jīng)計(jì)算處理后，變成14位二進(jìn)制數(shù)字角度碼。以串行同步方式送到監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)總線送到伺服控制板。

驅(qū)動(dòng)器接收伺服控制板送來(lái)的脈沖信號(hào)，控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。電機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖信號(hào)的頻率成正比，無(wú)脈沖時(shí)電機(jī)不轉(zhuǎn)。同時(shí)，將驅(qū)動(dòng)器的工作狀態(tài)送至伺服控制板。

開(kāi)關(guān)電源將交流220V變換成一路5V的直流穩(wěn)壓電源，一路±15V直流穩(wěn)壓電源。5V電源供給伺服控制板、R/D變換板使用;±15V直流穩(wěn)壓電源共給R/D變換板使用。

天線座中裝有伺服系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)—交流伺服電機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)—減速器位置傳感器—旋轉(zhuǎn)變壓器。方位電機(jī)到方位軸的減速比為300：1，俯仰電機(jī)到俯仰軸的減速比為300：1。[1]

2716A-43雷達(dá)伺服控制系統(tǒng)故障的分析

716A-43雷達(dá)自帶伺服系統(tǒng)的故障檢測(cè)功能，根據(jù)自帶的故障提示功能，便可初步判斷伺服系統(tǒng)的故障部位。分析如下：

電源：指示5V電源是否正常。若指示燈不亮，應(yīng)檢查開(kāi)關(guān)電源是否正常。

故障：指示伺服控制板是否正常。若指示燈量，應(yīng)檢查PC104模塊是否正常。

方位電源故障：指示方位驅(qū)動(dòng)器是否正常。若指示燈亮，應(yīng)檢查方位電源開(kāi)關(guān)是否打開(kāi)，方位驅(qū)動(dòng)器是否正常。

俯仰電源故障：指示俯仰驅(qū)動(dòng)器是否正常。若指示燈亮，應(yīng)檢查俯仰電源開(kāi)關(guān)是否打開(kāi)，俯仰驅(qū)動(dòng)器是否正常。

R/D故障：指示R/D變換模板是否正常。若指示燈亮，應(yīng)檢查R/D變換板上的故障指示燈，確定是方位還是俯仰R/D變換板有故障。

3雷達(dá)伺服控制系統(tǒng)故障處理

2020年8月18日，預(yù)報(bào)員反饋氣象雷達(dá)故障，無(wú)法使用。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)雷達(dá)天線俯仰無(wú)法控制，重新上電亦無(wú)反應(yīng)。經(jīng)故障分析排查測(cè)試，問(wèn)題點(diǎn)最終指為雷達(dá)伺服系統(tǒng)R/D板，R/D板故障導(dǎo)致雷達(dá)天線無(wú)法正常工作。

為了盡快恢復(fù)雷達(dá)正常工作。將R/D板進(jìn)行全面得信號(hào)測(cè)試檢查。

XP2-1：數(shù)字地

XP2-5：14位二進(jìn)制碼的同步時(shí)鐘。

XP2-17：14位二進(jìn)制碼得數(shù)據(jù)。

XP2-7：60V/400Hz激勵(lì)電源。

XP2-8：旋轉(zhuǎn)變壓器得輸出信號(hào)SINθ。

XP2-9：旋轉(zhuǎn)變壓器得輸出信號(hào)COSθ。[2]

經(jīng)過(guò)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)R/D轉(zhuǎn)換板上的硬件變換模塊HRDC2114存在異常，在檢測(cè)另一塊報(bào)廢R/D轉(zhuǎn)換板正常的情況下，將正常模塊HRDC2114更換到故障轉(zhuǎn)換板上。上機(jī)測(cè)試，R/D轉(zhuǎn)換板恢復(fù)正常，氣象雷達(dá)恢復(fù)正常工作。

4小結(jié)

雷達(dá)伺服系統(tǒng)雖然不是雷達(dá)的核心部件，但是一旦出現(xiàn)故障將會(huì)直接導(dǎo)致雷達(dá)無(wú)法使用。在維護(hù)雷達(dá)時(shí)，需要加強(qiáng)對(duì)伺服等非核心部件的日常保養(yǎng)。另外，在日常維護(hù)過(guò)程中，對(duì)雷達(dá)部件的深入研究有利于更好的維護(hù)設(shè)備，尤其是在對(duì)設(shè)備深層電路深入了解之后，可以有效的判斷故障原因，可以充分利用現(xiàn)有的故障備件來(lái)對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行修復(fù)，既能節(jié)省維修費(fèi)用還能夠?qū)⒕S修時(shí)間壓縮到最短。

參考文獻(xiàn)：

[1] 安徽四創(chuàng)電子股份有限公司. 716A-43雷達(dá)技術(shù)說(shuō)明書(shū) 2002年：8-2.

[2] 安徽四創(chuàng)電子股份有限公司. 716A-43雷達(dá)技術(shù)說(shuō)明書(shū) 2002年：8-15.