微探L波段探空雷达天线故障问题及应对处理

微探L波段探空雷达天线故障问题及应对处理

李明 吕斌 闫欣荣

陕西黄河集团有限公司 陕西省西安市710043

摘要：Ｌ波段雷达是二次测风雷达，是中国自主研发具有完全自主知识产权的新一代探空雷达，与ＧＴＳＩ数字探空仪配合，可完成高空温度、气压、湿度、风向和风速的观测，其主要特点是采样速率快，观测精度高，使用便捷。探空资料是天气预报的分析资料之一，探空资料的准确与否与Ｌ波段雷达的性能有着密切关系。探空观测时间时限性很强，综合探空分别在０７：１５和２０：１５，超过７５ｍｉｎ将终止观测，因此对Ｌ波段雷达的维护保障能力提出更高要求。

关键词：L波段；探空雷达；天线故障；应对处理；

引言

到目前为止，我国已用气象卫星建造了100多个L段的机载气象探测雷达系统，详细监测从地球表面到大气高度、湿度和风电场最高300，000米的三维数据，提高气象数据的实时和空间密度，开展天气预报、气象服务和气候研究。但是，天线误差有不同类型，限制了高空空气的平稳流动。基于对L形气流天线故障的这种分析，介绍了一种日常护栏解决方案，提供了有益的经验。

1Ｌ波段测风雷达的基本原理

Ｌ波段测风雷达是利用雷达跟踪探空气球上的无线电探空仪，测量时雷达向探空仪回答器发射“询问信号”，探空仪回答器发回“回答信号”。根据信号一问一答之间的时间之隔和信号的来向，测定每一时刻探空气球在空间的位置，即距离、方位角、仰角，再根据气球飘移的情况，计算出高空的风向和风速。

2气象装备保障现状分析

目前，气象部门建立了一个综合的、现代化的、组织良好的自动化气象观测系统，将空间、空间和地面结合起来。在国家一级自动气象站网络、自动(区域)气象站、Ｌ波段风探测雷达和新一代气象雷达的基础上，建立了现代综合气象观测系统，并辅之以移动气象观测系统随着大气监测自动化程度的提高，世界各地频繁发生极端天气事件等重大自然灾害，设备保险工作量增加，相关的应急后勤保险管理工具相对滞后。

3常见天线故障和维修

3.1 天线失控

上次运行雷达正常，但下次打开车轮时天线失控，导致连续旋转，四个方向线连续切换到“振荡器”和“距离”显示模式。此时可以关闭故障分析引擎。如果控制盘同步引擎工作正常，则可能需要切换控制面板。交换后，四种直线和距离模型恢复正常，车轮网格控制恢复正常，是仪表板的缺陷。如果测量角度和距离的四条浅色线仍在变化，则主控制盒中的电源可能会发生接触。此时应仔细检查+5V、+12V、+15V、+ 15v电源等。重新拔插主控制台上与错误的输出头相接触的螺钉，并正常工作。

3.2Ｌ波段雷达仰角故障

通过仰角无法抬升、驱动箱Ｅ灯红灯报警，文章可以基本判断出现仰角无法抬升的情况有３种：一是天控单元、轴角转换单元出现故障；二是仰角驱动电机发生故障；三是伺服交流驱动器线路及本身出现故障。当放下气球时，雷达天线处于对准和自动控制状态，或者放置球后的某个时间点，升降角驱动箱继续发出报警，此时天线变为非独立跟踪，存在突然上升或下降的情况，注意软件的显示故障丢球是上升角驱动模块故障，其bec电路卡正常。如果在驱动箱重新启动时故障仍然隐藏，则检查电缆插头连接没有问题，但显示的数字应该是集水池环与车门之间的摩擦积尘-清洗刷，混合后污物在二者之间形成此时要打开高压输电电缆，拆下刷架，清洗骨盆环和刷架。造成这种故障的根本原因是流域环与刷架的对应关系太差，清理措施只适用于功能良好的原件，如果长期磨损较大，则需更换流域环或刷架。

3.3方位角读数异常

正常雷达跟踪观测时，位置读数不变或抖动，此时应检查管件和管道是否异常，可更换板11-8。如果方位显示仍有问题，则需要再次检查薄、厚同步机是否正常旋转。如果工作正常，则需要注意“结束方位角”的组合，即观察11-8板上的开关，因为“结束方位角”和“厚度”机器的随机特性导致其零点不对齐，即使存在很大差异，保持该角度自然会在天线转动范围内出现不连续性和不稳定性。此时，应在轴角转换板上安装另一个卡尺开关，保持轴角转换板上的S1开关处于on状态，显示屏上将显示精确的厚度读数。在天线低速转动且精确厚度匹配的情况下，厚度读数与基本读数之间的差值(必须大于基本读数)不得超过20。在上述情况下，必须转动开关以确保精确的厚度匹配，在关联作业完成后，将S1切换回其原始位置，角度作业将正常进行。在后续工作中，通常可以使用大于20的精确厚度读取差值来避免延迟或测量不足，并且具有恒定或跳动方位角测量的快速锁定是精细厚度匹配的问题。

4L波段探空雷达天线的维护

4.1掌握装备各项性能指标和工作原理

装备保障人员需要熟悉掌握大型装备的基本工作原理，掌握各单元的组成、结构、主要性能及其指标，能看懂大型装备的线路图、基本信号和工作流程；熟悉装备的性能参数和电路中主要的工作参数。

4.2加强微波通信天馈线系统监控

系统监控是实现系统故障诊断的有效途径，可按照以下方式来实现对天馈线系统的有效监控：引入SDH数字微波通信，结合应用所需来对其加以优化，使其能够保证各个阶段的天馈线系统，并可借助其数字化技术来实现对天馈线系统各个关键节点各项数据的收集、整理与分析，以此来进行系统故障诊断，为后续的故障处理奠定基础；此外，结合实际情况，在天馈线系统适宜位置布置数量相当的监测点，借助充气机遥信接口，直接传送充气气压到对应的网管系统中，监测各个波道收集的点评收接信号，以此来展示天线方位情况，掌握可能存在的故障问题

4.3定期维护

避免和降低设备的故障率和提高设备的可用性，日常必须做好维修维护工作，要求装备保障人员在日常工作中有准备、有计划、有组织地按照装备维护保障制度制定相应的维护计划，编制必要的装备备件，加强装备维护保障知识的学习，提高自身的保障能力和水平。按照维护计划做好气象装备定期维护，如日维护、周维护、月维护和年维护等。Ｌ波段雷达日维护需要做好清洁机箱和天线，在下雨过后注意查看装备有无漏水现象、电缆是否受潮，在大风天，注意做好防风，查看装备的工作状态。Ｌ波段雷达的月维护，利用晴天天气，检查雷达光轴和电轴是否一致，查看其仰角、方位转动是否灵活、有无异响、距离零点标定是否正确，清洁回流环，检查天线水平。Ｌ波段雷达每年需要进行１次年维护，维护可分几天进行，除按照月维护流程进行检查外，检查雷达的性能和指标，保证其处于良好的工作状态。

结束语

气象装备保障人员提高自身的保障能力，保证设备的可用性，需要加强业务学习，提高理论和业务水平，熟悉掌握装备的基本原理和性能指标。掌握装备的维修维护方法以及检修装备的仪器、仪表的使用，避免扩大设备故障。同时加强装备的日常维修维护工作，减少装备故障率，做好大型装备故障个例维修数据库。

参考文献

[1]赵育俊.L波段探空雷达维护维修技巧[J].中低纬山地气象,2020,44(06):92-95.

[2]宋树生,胡颖飞,崔日权.L波段探空雷达天线故障问题及应对处理[J].农业灾害研究,2020,10(08):63-64.

[3]郭启云,钱媛,杨荣康,曹晓钟.L波段探空雷达测风质量控制方法研究[J].大气科学学报,2020,43(05):845-855.