C波段双偏振多普勒天气雷达伺服系统检修实例

63801部队气象雷达站 四川 西昌 615012

1 引言

C波段双偏振多普勒天气雷达(亦称C波段双偏振雷达)主要用于探测、监视场区周围400km范围内,垂直高度20km以下的降水、雷暴、中尺度气旋、飑线、风切变、下击暴流、冰雹、冻雨、冻结层、融化层等天气目标。全面获取200km范围内的风场、大气湍流状况、降雨类型、降雨强度、降雨量分布以及降雨云内部粒子相态、粒子尺度谱分布等信息;处理生成探测区域降水量、降水类型、雷暴、大风、下击暴流等气象保障产品。大大提高气象系统对短时临近天气的保障能力,从而更好的发挥气象系统辅助决策和技术支持的重要作用。

2 伺服系统组成

C波段双偏振多普勒天气雷达伺服分系统可以接收综合机柜中伺服分机本地控制发出的操作指令或雷达终端室主微机、监控模块经监控分系统送来的操作指令,经过相应软件的运算和处理,产生驱动信号去控制天线作多种方式的扫描运动,以满足气象探测的需要,同时接收天线位置(方位角和仰角)信息,并经过量化后送往信号处理分系统。

伺服分系统内部的BITE对本分系统的故障信息进行检测,并将故障信息送往监控分系统,进而在雷达终端显示器上进行显示。

伺服分系统由伺服控制板、方位和俯仰驱动器、本地控制键盘和显示面板以及开关电源组成,如图1所示。

图1 伺服分系统组成图

伺服分机的故障基本是板级的故障,通过更换备件,相对易于排除。天线转台内部的故障相对较难以定位,需要清楚信号走向,并在各个器件之间进行测量,并最终将故障定位,通过更换器件或维修的方法解决故障

3 常见故障现象

3．1 天线方位或仰角定位不准

故障原因

a)伺服控制板上A/D转换模块损坏

b)天线方位或俯仰减速机前面的小齿轮与大齿轮之间的间隙增大

故障排除过程

a)在监控终端软件观察没有R/D故障;(如果报R/D故障,且在伺服分机本地观察本地显示不稳定,在天线不转动的情况也频繁跳动,则更换伺服控制中的R/D模块备件)。

b)在天线不转动的情况下,人工轻推天线,发现在水平方向左右晃动较小,在垂直角度上下晃动较大,可能是由于俯仰减速机前面的小齿轮与扇形齿轮之间的间隙较大造成的;

c)调整间隙,更换小齿轮后,故障排除,雷达恢复正常。

3．2 转台转动时噪音大

故障原因

方位(俯仰)电机或减速机损坏

故障排除过程

a)雷达整机断电,打开天线转台维修盖板,取下天线转台转接板上的方位信号和方位电机电缆,取下汇流环上的俯仰信号和俯仰电机电缆;

b)用手推动天线作平扫转动,转台内部噪音较大,用手摸方位电机底部有较多的油渗出,用手推动天线作上下转动,转台内部噪音较小,判断方位电机或减速机损坏,俯仰方位电机或减速机正常;(反之,判断俯仰电机或减速机损坏,方位电机或减速机正常)。

c)可将方位电机拆下,再转动天线,异常响声仍然存在,可判断为方位减速机损坏,将拆下的电机用手转动,感觉非常轻松且无异常响声,可判断为方位电机工作正常;

d)更换方位减速机后,噪音消除,故障排除,雷达工作正常。

3．3 显示方位角度乱跳

故障原因

方位旋转变压器损坏或伺服控制中的R/D模块损坏

故障排除过程

a)关闭伺服分机电源;

b)将伺服分机背板上方位信号和俯仰信号线对调,结果仍然是方位角度乱挑,仰角正常,判断伺服控制中的R/D模块工作正常;(如果更换后方位显示正常,仰角乱跳,则可判断伺服控制中的R/D模块损坏,更换备件)

c)更换方位旋转变压器后,故障排除,雷达工作正常。

注意:更换旋转变压器前,需注意将接线关系记下,便于更换后电缆的焊接。

4 小结

雷达的伺服系统结构复杂,元件种类多,除了电阻、电容、晶体管等无线电常用元件外,还有多种型号和用途不同的电机,以及精密的齿轮传动机构。而且系统调整复杂,要求精度高,易于发生故障,给维修带来了一定的困难。要求机务维修人员要了解雷达整个系统的工作原理及各元器件的性能,随时掌握系统的运行状况,当系统出现故障时,要及时分析故障原因,想办法加以排除,事后要及时总结经验,提高维修水平,这样才能保证雷达的持续正常运转。