西安机场MITRAS大气透射仪故障案例分析和排除

张志鹏

摘要：在民航气象自动观测系统中，跑道视程（runway visual range，简称：RVR）是十分重要的气象要素。在西安咸阳国际机场自动观测系统中，使用了VAISALA公司的MITRAS大气透射仪来提供北跑道的RVR数据。通过对MITRAS大气透射仪测量原理、硬件结构和功能的深入了解，并及时仔细地对设备故障进行总结分析记录，能够帮助我们在日常的维护维修工作中更快更准确地排除故障，保证设备的正常运行，为用户提供准确的气象数据，保障飞行安全。文章对西安机场MITRAS大气透射仪的一次故障进行了分析与总结。

关键词：大气透射仪；跑道视程；故障分析排除

跑道视程（RVR）是指在跑道中线上，航空器上的驾驶员能看到跑道面上的标志或跑道边界灯、中线灯的距离。RVR数据有着广泛的应用意义，它是机场实施精密进近着落运行分类的重要依据；它是机场运行最低标准的决定数据；它还为飞行器的最后着落、平飞、接地、滑跑期间提供帮助。RVR数据的准确性对飞行安全起着至关重要的作用。在自动观测系统中，RVR数据是由大气透射仪或前向散射仪探测出的能见度值，并结合背景光亮度和跑道灯光强度计算出来的。由此可见，RVR数据的精确性基于大气透射仪探测到的能见度数据的精确性，所以能见度探测设备的正常运行、数据的准确是飞行安全的重要保障。现在国内机场使用的大气透射仪型号主要有MITRAS和LT31两种，本文针对MITRAS出现的故障进行分析并给出解决办法。

1 MITRAS大气透射仪介绍

1.1MITRAS测量原理

MITRAS发射机的闪光灯在闪光控制单元的控制下以一定的时间间隔发出光脉冲，脉冲在传播过程中发生透射，部分光因为发生散射和被吸收导致光强衰减，最后光脉冲由MITRAS接收机接收，MITRAS通过光强检测单元测量发射光强和接收光强，从而得到MITRAS发射机和接收机之间的透射率，通过透射率便可以计算出气象光学能见度，再结合背景光亮度和跑道灯光强度便可以计算出RVR。

为了排除因镜头污染导致的测量数据不准确，MITRAS大气透射仪引入了污染补偿模式，该模式通过污染检测模块对窗口污染情况进行测量，来补偿因窗口污染而导致的测量光强误差，从而保证了数据的准确性。

MITRAS污染检测单元的工作原理如图1所示，污染检测单元由一个发射机和一个接收机组成，当LIGHT信号为高电平时，灯泡DS1亮，光线从灯泡进入棱镜窗，光线在到达另一个棱镜窗时，经过保护窗内部和外部的多次反射，附在保护窗上的灰尘会使接收机收到的光强减弱，接收的光强转换成电压信号CLA和原发射光强电压信号RLA一起送往透射仪处理器比较。

1.2MITRAS大气透射仪结构

MITRAS大气透射仪由接收机和发射机组成。发射机主要有闪光控制单元、光强检测单元、污染检测单元、加热控制板、透射仪处理板、供电单元、调制解调器、过压保护板和透射仪母板等部分组成，而接收机的主要结构中没有闪光控制单元和调制解调器，其他结构和发射机一致。发射机与接收机采用异步数字20毫安电流环通信。

2 故障现象

自动观测各个工作站的天气显示（WEATHER VIEW）面板中05L跑道方向RVR和光学能见度（MOR）数据丢失，北跑道的中间点（MID）和23R跑道方向的RVR数据颜色变为蓝色。

3 故障处理和分析总结

根据自动观测系统以往的故障统计，自动观测系统发生故障的主要方面有三个：通信故障、供电故障和传感器设备故障。先从这三个方面有条理地进行排查，能够帮助我们更快的找到故障点，及时排除故障。

故障发生后，为了对故障有个初步的判断，先查看了事件监控（EVENT MONITOR），事件监控告警信息为“MITRAS DATA MISSING”（大气透射仪数据丢失）和“BACKGROUND LUMINANCE COPIED FROM SITE 23R”（从23R站点复制背景光亮度）。通过第二个告警信息确定了北跑道两个站点RVR数据为蓝色的原因：北跑道主用方向05L的背景光亮度传感器未正常工作，北跑道正在使用备用的背景光亮度。背景光亮度传感器因为是接在MITRAS大气透射仪上工作的，所以只要把MITRAS的故障排除，该告警就会消失。

查看完事件监控后，开始检查通信线路是否故障，检查北跑道通信机MCU111并联系网络中心检查线路后，排除了因通信原因导致设备数据丢失的可能。排除了通信的原因后，立刻带上了维护终端和相关工具到现场对传感器设备进行检查。在到达现场后，发现设备仍在运行中，排除了设备供电原因导致设备关机的可能性。

随后开始对MITRAS进行状态检查，在用维护线将MITRAS发射机维护端口和维护终端连接后，键入OPEN命令发现无法打开维护线路。根据图2透射仪母板结构所示，供电单元、加热控制板、透射仪处理板和调制解调器都装在透射仪母板上。结合发射机结构可知，维护终端和发射机处理板通过发射机母板进行通信。当维护线路无法打开时，推断是发射机的母板或者处理板出现故障。因为MITRAS发射机处理板插在发射机母板上，并且母板上还有保险保护器件，所以先对发射机母板进行检查再检查发射机处理板。对MITRAS发射机母板检查后发现，图2中的保险F2已经熔断，所以导致母板未能正常工作，维护终端打不开维护线路。

随后对保险F2进行更换后，重新连接维护终端，尝试打开维护线路，维护线路正常打开，键入STATUS命令查询设备重要参数和工作状态等信息。在显示的发射机状态信息中，“CONT/OTHER”这一项的状态是FAIL，说明MITRAS发射机的污染检测单元未正常工作。对发射机的污染检测单元进行检查，发现污染灯DS1发生故障，立刻对污染灯DS1进行更换。更换完成后，再次键入STATUS命令进行设备状态查询，信息显示设备状态正常，能见度数据恢复。最后在能见度达到校准要求的条件下，对MITRAS进行了校准，确保数据的准确性。

污染检测单元电路图如图3所示，+10V电压是污染检测单元上灯DS1的电源，经过电压转换器转换后给污染灯DS1供电。当 LIGHT 信号为高电平时，开关管 V2 导通，灯泡亮，光电管V3测到DS1的光强经A2转化为电压信号RLA，光电管 V4 测量减弱后的光强经A2转换成电压信号CLA。

MITRAS透射仪母板上的LPP11部分电路图如图4所示，8VAC的交流电通过透射仪母板上的保险F2后到达透射仪供电单元LPP11，该交流电经过LPP11的整流后转换为10VDC输出，10VDC就是图3中的污染燈供电电压。

通过图3和图4的电路图，结合故障的处理过程，我们可以分析出这次故障的原因。污染灯DS1的故障导致污染检测单元部分电路短路，电路电流激增，从而使电路中的保险F2发生熔断来防止电路受损，MITRAS大气透射仪因此不能进行测量工作而发生数据丢失现象。根据故障的处理过程分析总结出了故障的原因，为下次的故障排除提供了重要的参考。

结语

本文通过对MITRAS大气透射仪具体故障案例的分析和排除，为以后的自动观测设备维护维修工作积累了经验，对同型号大气透射仪的故障判断和排除具有一定的参考价值。

参考文献

[1]维萨拉（中国）公司.MITRAS大气透射仪用户手册[Z].2005.

[2]维萨拉（中国）公司.MITRAS大气透射仪技术手册[Z].2005.

（作者单位：中国民用航空西北地区空中交通管理局）