高空气象观测设备维护维修使用手册(审定稿

高空气象观测设备维护维修使用手册(审定稿内容摘要：

大类；而高频信号又以 L波段射频信号为主要关注点。 只有掌握了某一信号的流程，才能对相关联的故障作出比较正确的判断。 例如，回波信号的基本传输路径是：由探空仪发射的射频（高频 1675MHz）信号经空间传播到达雷达上下左右 4个天线反射体，经过馈源送到四路高频同轴电缆，再经过调相器进入和差网络合成为一路信号；这一路信号经前置高频放大器 (为提高接收机灵敏度而设置 )、隔离器、环行器、主轴内外电缆和高频旋转关节、环行器到达高频组件，在高频组件中被转换（下变频）成为 30MHz中频信号；此后，经过 T1电缆送达室内主控机箱的中放组件完成一系列中频信号放大任务，再经过检波放大为视频脉冲，最终送往探空、测距、测角等相关单元进行分析处理。 控制信号则有多种类型，其正常与否的关键在于“能量供给”（即基本电源系统的工作电压）。 L波段雷达常用的控制电压有： +5VDC电压，多用于微处理器、控制信号、时序产生电路等数字电路或指令控制电路的基本工作电压； +15VDC电压，是模拟放大器等相关电路的工作电压，如高中频通道、视频信号放大器等；另外， 24VDC用于驱动器等的工作电压，还有特殊需求的 AC～ 110V电压用于自整角同步机励磁电压和轴角转换模块工作电压等。 电源出现问题往往是系统控制信号出现异常、进而导致各分系统之间配合失调（如天线驱动失控）等故障出现的重要原因，因此，检测 +5VDC工作电压输出是否正常是分析、排除系统控制信号故障（天线机构动作异常）等问题的必须手段之一。 值得强调的是，一个维修维护人员是否真正理解和掌握了雷达的基本结构框图、明晰了各个分系统之间的逻辑关系以及机械和电气联系，还要看他能否根据实践需要来简化结构框图、聚焦问题的关键环节。 例如，雷达信号发射系统出现了故障，大发射机发射脉冲 的输出的基本路径见图 2。 图 2 发射信号路径图 9 如果明了系统的基本结构，理解天馈系统“自上而下和自下而上是一通路”的基本原理，在实际应用中可以根据相应的结构部件对流程图进行简化（图 3）。 这样一来，相应故障的诊断、检测和定位思路就很清晰了。 图 3 发射信号简易路径图 科学判定故障部位 当设备出现问题时，不要盲目下定义，理清思路、采用正确的方法来逐步定位故障点非常重要。 进行 故障定位检修时首先应采用 直观法 (直觉法） ，即用“眼看、手摸 、耳听、鼻嗅”等直观的方法来确定故障部位； 常用的故障定位检修方法还有 孤立 （ 隔离）法 、 替代法、逐步测量法 等。 根据故障现象，从其工作原理入手对现象原因作出科学的分析判断，进而确定相关的功能模块并绘制出检查流程图，然后采用由表及里、自下往上的方式逐一进行排查。 遵循这一操作流程，将会显著提高故障的定位效率和故障排除的成功率。 图 4 L波段雷达系统结构功能故障排查简图 10 4 台站疑难故障检修实例 四条亮线两两不齐 故障现象 ：校正好的光电轴突然偏离很大，四亮线两两不齐。 分析与维修 ：雷达开机后，自 动跟踪固定探空仪（放球前准备好的），发现四亮线两两不齐。 到天线瞄准镜看，发现校正好的光电轴突然偏离很大。 用示波器检查 116插板（天控板）“上”、“下”、“左”、“右”的程序方波，方波正常。 关闭雷达，到天线座打开和差箱，发现箱内有积水。 擦拭水干后，用电吹风把和差箱内的器件全部吹干。 检查并测量开关管上的二极管 VK105,没发现二极管 VK105有损坏。 找出漏水原因，用防水胶密封好。 重新开机。 雷达工作正常。 利用晴天放球时间（放球 10分钟后），重新校正光电轴的一致性，故障排除。 发射机故障分析与维修 故障 现象 ：按下“高压”按钮后，发射机电流表无指示，或一会儿后又掉回零，且自检警示过压短路。 分析与维修 ：造成高压加不上电的原因有以下三方面： （ 1）测距板（ 113）没有发射触发脉冲； （ 2）终端板（ 114）是否有送出加发射高压指令； （ 3）发射 /显示板（ 112）本身是否工作正常。 根据这个思路，先用备份板（ 113； 114； 112）替换法，发现发射 /显示（ 112）本身工作不正常。 根据 112板的单元电路图（ 9a），结合故障现象有过压短路警示。 调整好示波器，用示波器对（坏的 112板） 2XP1的第 12脚测量为低电平方波（下称低电平）。 根据电路图，测得集成块 D6第 18脚为低电平， D6第 2脚也是低电平；因 D3B是个与非门电路，根据与非门电路原理， D3B 第 4 脚为高电平， D3B 第 3脚应为低电平，但实际测得 D3B第 4脚为高电平， D3B第 3脚也是高电平，亦即集成块 D4第 13脚为高电平。 但测集成块 D4第 2脚却为低电平。 这相互矛盾，根据集成 D4 为 74HCTLS77型号的原理可知，集成块 D4第 13脚和第 2 脚的电位应一致（零伏）。 换上好的 112 板测得集成块 D4 第 13 脚为低电平， D4第 2脚也为低电平。 故判断集成块 D4坏了， 更换集成块 D4，故障解除。 方位变化小时读数一直不变 故障现象 ： 目标移动变化慢时，雷达方位角读数不随之变化。 分析 ：在高空风比较小的季节，特别是在平流层的下层，雷达跟踪气球时，其方位角、仰角变化会很小。 由于天线变化的传动是由齿轮来完成的，当方位角、仰角变化很小时，齿轮的转动速度就很慢，其移动的间距就很小，如果齿轮间的吻合不好，或者说它们之间留有空隙，此时，两齿轮的传动没达到最佳状态，就会造成雷达读数没有随气球的较小移动而改变，表现为读数长时间不变化，此现象对方位角的影响尤其明显。 维修的方法 是： 打开天线座，卸下同步方位齿轮，用一字螺丝起把上下两个齿轮对齐，再用一根细铜线将其固定好。 再将同步轮系按拆下前的位置装上，拧上四个内六角螺丝，先不要拧得太紧。 将双片齿轮与同步齿轮靠紧，使两齿轮间不要有间隙。 可两人配合，一人顶紧同步轮系，一人将内六角螺丝拧紧，注意上螺丝时应对角拧紧。 将同步机轴夹板上的两个螺丝拧紧，这时同步机轴应没有大的窜动。 此时，可以用尖嘴钳将双片齿轮上的那根铜线拆掉。 注意拆时不要损伤齿轮，还要注意在铜线拆除之前，严禁转动天线。 同步轮系安装完毕后，需对方位角度指示做粗精搭配检查，最后再对方位重 新进行标定。 仰角驱动箱 E报警 故障现象 ：放球前雷达天线对准探空仪并将天控打为自控时，或施放后的某时刻开始，仰用驱动箱 E不断报警，此时天线不自动跟踪，或陡升、或剧降，“放球软件”故障显示为“仰角驱动模块”故障，各电路插板显示正常。 反复重启动驱动箱开关，故障现象时隐时现，检查所有电缆插头及插座未发现问题，打开驱动箱箱盖，模块显示数字为“ 20”。 分析 ：此乃汇流环故障的表现。 由于汇流环与刷架之间摩擦产生的粉末不能自然掉落， 并与尘埃及水汽混合成污垢，在某处或某角度，汇流环与刷架之间形成一道屏障，当天 线转到该角度时出现电路接触不良，造成天控系统工作不正常，导致以上故障出现。 11 故障的排除 ：打开天线座门，旋下高压传输电缆，将刷架卸下，用酒精精心清洗汇流环及刷架。 建议 ：由于该故障为汇流环与刷架之间的吻合程度有关，当元件使用的材料或元件使用时间长后，磨损老化，以致其吻合不好。 清洗只是权宜之计，要想彻底根除故障，更换整块汇流环或刷架才是根本。 系统无探空脉冲和探空信号显示 故障表现 ：在基值测定时或正常施放后，雷达示波器上忽然无四条亮线显示，电脑界面上放球软件也无“探空脉冲信号” 移动，无探空信号、 或 有凹口亮点，或没有。 由于未收到探空信号，因此后续资料无法采集，工作无法继续进行。 分析 ：值班员常把此现象疑为探空仪故障。 如果雷达跟踪正常，表明探空仪故障的可能性小。 反之也不要太快断下结论。 一般情况下， GTS1 型数字式探空仪，探空、测风两路通道极少同时出现故障。 因为 无“探空脉冲信号”，表示 雷达的气象译码不正常，如果“ 微机、雷达通信” 也无指示，更有可能怀疑为雷达故障。 应及时检查与此类现象有密切关系的雷达部位及元件，例 如： 中频通道输入电缆是否松动；中频电缆是否断路、损坏；高放盒正常与否；天馈、前置高放、高频组 件、中频通道盒、 111 板 工作是否正常。 据了解中频通道盒（及其 输入电缆松动） 和 111板比较容易有问题。 据此， 对这些部位进行了检查，发现连接中频通道盒电缆接头松动。 排除故障 ：把松动的中频通道盒电缆接头旋紧接好，故障消失。 四条亮线不清晰，对比观测不合格 故障表现 ：在一段时间内连续多次做对比观测不合格。 分析 ： 对比观测是检查和衡量雷达探测精度指标是否符合规定要求、标定是否正确的重要手段。 故障出现之前雷达各部件的安装、标定均合格的，并且经常用抛瞄镜对固定目标物进行检查，也都为合格。 首先怀疑经纬仪 安装架设是否合格，因此反复对经纬仪的各项指标进行了检查，确认合格后并重新做对比观测，但雷达仍然不合格。 继而怀疑经纬仪读数装置可能存在问题，故调来一台新的经纬仪重新进行对比观测，但问题依然存在。 排除了经纬仪的问题，转向全面检查雷达的各项参数，最后发现在正常观测时气球稍微偏移在 L波段雷达天线抛瞄镜视线的下方，表明雷达电轴与光轴（或机械轴）很可能不一致，问题应出在和差箱部分。 排除故障 ：打开和差箱，发现由于漏水导致下调相器开关管局部短路；经清除和差箱内部积水，烘干各元件，更换开关管，重新对雷达光轴、电轴做一致性调 整，故障排除。 建议 ：由于 L波段雷达和差箱安装在天线中部，暴露在外无任何遮挡物，所以极易发生漏水现象，特别是南方地区，雨水较多，更应注意防漏水。 打开和差箱进行维护和修理后，要注意检查盖子是否盖好，每颗螺丝是否上紧。 方便的话，可用防水胶把和差箱外缝隙封上。 注意检查天线座上各电缆接头是否有漏水现象或漏水的可能。 最好全部进行防水处理。 天线摇动时，雷达方位读数不变化或乱跳 故障现象 ：正常跟踪观测时，方位读数不变化或乱跳。 分析过程 ：首先检查各通道及接头，无异常。 由于该故障主要为方位角数字变化不正确，而方 位的轴角转换由一块 11— 8印制插板完成，因此更换了 11— 8板，但无结果。 又因为天线的方位轴转动，是通过同步轮来带动精、粗两个自整角机转动；紧接着检查精、粗同步机，其工作正常。 最后疑问集中在方位角粗精搭配上，即 11— 8板上的拨码开关，由于精、粗自整角机安装的随机性，其零点不一定正好对准，甚至相差很大，这样角度数据在天线全程转动范围内会出现不连续甚至有很大的跳动。 为此，在轴角转换板上设置了 一 精、粗搭配拔盘开关（ 8位），拔动其中的一个或多个开关，使精、粗达到良好的搭配。 故障排除 ：调 11— 8号板调拨码条，使之搭配 好，故障消失。 具体的操作方法：将轴角转换板上的开关 S1 拔向“ ON”的一边，此时计算机屏幕上的角度显示为“ ”，其中小数点左侧为粗读数，右侧为精读数。 在天线低速连续转动时， 12 如果搭配良好的话，粗读数减精读数的差值（粗必须大于精）应不超过 20，否则就需调整拔盘开关，直至搭配合适为止。 搭配完以后，将开关 S1拔回原位置，使测角显示正常工作。 小结 ：此故障来得蹊跷，到目前生产商的专家也没能说出故障的所以然 —— GFE（ L） 1型二次测风雷达维护维修手册中写明“精、粗搭配的工作在雷达出厂前已全部做好，只有在以后的检 修、维护过程中，更换自整角机或拆卸重新安装时，才需做此工作。 ”也就是说，没有“更换自整角机或拆卸重新安装时”该处是不会有问题的；这与台站“未更换改动相关配置的情况下、 在不长的使用时间里连续出这种现象”的实际情况有明显的出入。 被迫采取人工调整“粗精搭配”方法来解决这种故障看起来似乎治标不治本，但目前也只能如此。 通过这两次“事件”得出的经验是：当有雷达测角读数不变化或乱跳，且粗读数减精读数的差值（粗必须大于精）超过 20时，应该是粗精搭配出了问题，应迅速调整搭配，以免造成重、迟放球或缺测事故。 跟踪过 程中目标偏离，造成无信号或信号很弱 故障现象 ： 2020年 1月 9日观测，目标跟踪中途出现跑球（慢慢偏离目标），偏离后（偏离不很远就）伴有无探空讯号（或很弱）现象，当用手动跟上目标后，换上天控自动，雷达不能自动跟踪。 检修过程 ： 10日，拔插 117板，换上 118板。 11日测量了 5伏电压正常（ ），换 111板及 116板（换下 53750440B），观测结束后，清洗汇流环，更换中频通道盒（换下 53750440B）、 117（换下 53750440B）板、 118（换上 63750440A）板。 经过多次调试后，故障消失。 事后体会 ：通过甄别，各板卡、元件都没有发现问题；最后断定故障的原因很可能是连接中频通道盒的插头尾部塞头松动造成的。 放球后一分钟内快速过顶造成雷达卡死 故障现象 ：正常施放，球出手后直往雷达天线方向快速移动造成快速过顶；当仰角升到85176。 以上后雷达卡死、电机驱动箱 — E灯（仰角）或 — A灯（方位）显示红灯。 故障排除 ： 先关闭电机驱动箱开关，然后再迅速开启此开关，雷达一般可以恢复动作。 还有一种可能，是气球快速过顶时雷达信号和探空仪信号失配、天线开始自动四处搜索，当找不到时 就会停住不动，也造成“卡死”的假象。 遇到这种情况，最。