浅析自动放球舱、L波段雷达在实际业务中常见故障及解决办法

魏雅鹏 成静 曹丽娟

摘 要：本文分析了自酒泉国家基准气候站在探空工作使用自动放球系统和L波段雷达过程中遇到的问题和经验进行总结。

关键词：自动放球系统;L波段雷达;问题;经验

引言：自酒泉国家基准气候站装备了南京大桥厂L波段探空雷达以来，L波段雷达以更高的探空精度和较好的可靠性成为我国气象部门高空探测的主要手段之一，与此同时，为减少及避免涉氢业务安全事故的发生，减轻业务人员的工作量，我站在上级业务部门的安排部署下建设了自动放球系统，按照省局观网处要求，启用自动放球系统试运行于正式业务，作为L波段雷达和自动放球系统的日常使用者，维修维护也成为综合一体化和自动化后观测员的一项重要工作之一。下面从L波段雷达工作原理、自动放球系统构成原理、常见故障现象及故障排除方法三个方面做一个阐述。

1 构成與原理

1.1 L波段雷达的用途和基本原理

1.1.1 基本用途：GFE（L）1型二次测风雷达配合GTS11、GTS12、GTS13型数字式电子探空仪相配合，测定高空风向、风速、气温、气压、湿度、气温五个气象要素。

1.1.2 基本测距原理：雷达发射脉冲，气象气球上的“探空仪”产生一个应答信号，并按原路返回，被雷达天线接收。通过无线电波从雷达站到气球之间的往返时间，即可算出探空气球与雷达站之间的距离。无线电波传播速度为C（C=3*100000），测定的时间为△t，所求距离为D，公式为：

D =1/2（C*△t）

1.1.3 L雷达波段雷达角度测量原理：调制环在方波程序的控制下将由核查换获取的上下天线、左右天线误差信号分别调至在和信号上，经接收机放大、解调即可得出反映目标偏离电轴情况的角误差信号。利用垂直面上的两个天线所获取的误差信号推动俯仰电机而测得仰角。利用水平面上的天线所获取的误差信号推动方位电机而测得方位角。

1.2自动放球系统构成及工作原理

1.2.1自动放球系统构成：由自动放球放舱、通讯传输装置、控制终端三部分构成，其中自动放球放舱由配电分系统、自动控制分系统、气体传输分系统、通讯监控分系统、空调设备构成。通讯传输装置主要由无线网桥或光纤设备构成。控制终端由控制终端计算机构成、网络交换机、视频监控显示器。

1.2.2自动放球系统工作原理：自动放球系统通过远程控制充球、计算机点击放球准备打开顶盖、施放气球等一系列操作代替人工的大部分工作，保障大风、雷雨等恶劣天气下探空工作正常运行。

2 故障分析

2.1 L波段雷达经典故障分析

2.1.1故障现象：天控自动时，时间稍长会出现仰角往下掉的情况，丢球，雷达乱跑。

故障原因：11-6天控板的某个集成块接触不良或程序故障。

解决方法：1.检查11-6天控主板上各模块是否插紧。

2.更换11-6天控板。

3.更换11-6天控板D12模块。

4.更换11-6天控板D1和D17模块的4066模块。

5.更换11-1探空通道单元主板。

2.1.2故障现象：在近地面层信号不清，杂波较多，易丢球。

故障原因：地面干扰源较多。

解决方法：加装滤波器。

2.1.3故障现象：雷达高压加载时有时无。

故障原因：雷达舱内磁控管接触不良。

解决方法：清洁磁控管接触端。

2.2 自动放球系统使用中出现的问题原因推断及解决办法

2.2.1出现的问题：经与兄弟台站交流，自动放球系统使用过程中频繁出现探空高度不达标的情况。

原因推断：气球与自动放球的充气头未连接好，如气球球嘴与充气头镶嵌斜可能会导致在高空气压减小致使气球变大导致漏气。

解决办法：在使用自动放球配备的充气头与气球球嘴连接时注意是否放正，并且使用绳子二次绑扎，减少漏气的可能性，探空高度有效提升。

2.2.2出现的问题：释放气球后偶尔出现限位器复位不正常的情况。

解决办法：重新点释放气球键，重新复位即可。

2.2.3出现的问题：自动放球系统使用过程中出现顶盖方位逐渐偏离最终卡死。

原因推断：风速大于3m/s时，顶盖随风向旋转，再放球完毕时，顶盖归位后的方位角“0°”与实际机械角度有细微的偏差，时间较长就产生较大偏差。

解决办法：在使用自动放球舱一段时间后需要在放球舱顶调整顶盖机械归位。

3 总结

3.1通过酒泉国家基准气候站的几例常见的L波段雷达故障现象的检修，遇到类似的故障现象应优先通过排查接触是否良好，其次通过程序方波是否正常，使用万用表测量各节点的电压是否在正常范围内。要注意的是在更换探空主板时一定要关闭雷达电源，以防造成不必要的损失。

3.2 GPF1自动放球系统的试用行实现了探空工作从人工到自动化的转变，并在实际工作大大减少了台站业务人员的工作任务，但由于我省自动放球系统刚进入试运行期，还需要学习使用同时严格按照自动放球使用流程，确保自动放球系统的稳定性。

3.3目前北斗探空系统已研制成功，新型制氢、自动放球为一体的自动放球系统在不久的将来投入到探空业务中，综合观测自动化将更进一步。

参考文献：

[1]李伟 李伯 陈永清 刘凤琴 常规高空气象观测业务手册

[2]自动放球功能需求书

[3]王博 高空气象探测系统的现状与未来发展探析[J].农家顾问，2015（4）