多普勒天气雷达的原理与维护维修

【摘 要】 多普勒天气雷达主要用于探测气象要素和各种天气现象，是中短期临近天气预报的重要检测工具，对气候监测和科研有重要的意义。本文主要介绍了多普勒天气雷达系统的组成、分类和工作原理；根据气象雷达的运行情况，重点介绍了雷达的发射机、接受机及伺服系统的维护维修措施，以确保雷达能够长时间处于正常运行的状态。

【关键词】 多普勒天气 雷达原理 维护维修

随着数字技术，信号处理技术和计算机技术的飞速发展，多普勒天气雷达作为目前世界上最先进的天气监测设备，已经被广泛应用于我国各地。多普勒雷达具有很强的预报和警报功能，在测量降水、强对流天气等方面发挥重要作用。

1 多普勒天气雷达的原理

1.1 多普勒天气雷达系统的组成和分类

多普勒天气雷达是一部高性能数字化雷达，主要由天线、天线罩、信号处理器、伺服系统、发射机、接收机、波导管和显示器等组成[1]。多普勒天气雷达采用全相干体质，共有7种型号，其中S波段有3种型号，称为SA、SB、SC；C波段有4种型号，分别为CINRAD-CB、CC、CJ和CD[2]。

1.2 多普勒天气雷达的工作原理

多普勒雷达利用多普勒效应进行定位、测速、测距等工作，当雷达发射出一定固定频率的脉冲波对空扫描时，遇到活动的目标，回波频率与发射波频率出现频率差，利用频率测出目标对雷达的径向运动速度，根据接受发射脉冲时间差测出目标距离，使用频率过滤法检测出强杂波中的目标信号。多普勒雷达具有比普通雷达更强的抗干扰能力[3]。

2 多普勒天气雷达系统的维护维修

以下重点介绍多普勒天气雷达系统的几种典型日常维护及故障排除方法。

2.1 发射机系统的维护与故障维修

对于多普勒天气雷达发射机的维护首先要保证各风机工作正常。如果风机有异响先看风流量是否下降，没有下降，滴少许润滑油即可。若风流量下降，要及时更换。风机停转时，首先检查相应保险丝，有时会因保险丝烧毁出现风机停转现象。为了防止故障的发生，可进行防御性维护，主要是定期清洁发射机柜进风口、出风口和聚焦线圈进风口滤尘网上的灰尘，检查控制板上指示灯的功能，定期检查脉冲变压器油箱中的介电强度，及电表读数和测试点波形、参数等[4-5]。发射机系统常见的故障现象有雷达正常开机，发射监控分机出现脉冲形成网络过压故障的指示。此时首先检测放电触发脉冲是否正常，然后检测可控硅开关是否有损坏。

2.2 接受机系统的维护维修

接收机系统完成微弱回波信号的接收放大、变频、提取回波信息，同时也是完成系统自动标定的主要分系统。接收机处理的是微弱信号，器件损坏的概率较小，日常维护中以清理器件表面尘土为主。但也常受到环境温度的影响较大，或因线缆未接好而有动态范围变差现象出现[4]。

2.3 伺服系统的维护维修

天线传动是伺服系统重要组成部分，属重大型机械。常规维护中要对方位齿轮轴、俯仰齿轮轴加注润滑油，查看机械联动部分有无变形；清洗汇流环，更新俯仰电机齿油。但也常出现天线动态错误报警，致使雷达强制待机。导致这种故障的原因有多种，所以，可采取由难到易的方式进行一次检测。先清洗雷达碳刷和滑环，如果故障仍然存在，可使用RDASOT软件进行不同方位和仰角连续转动的检测；如果出现错误信息，但方位正确，仰角出现抖动和角码闪烁时则说明是仰角的问题。进一步测试电阻值和波形，如果出现抖动，则说明确实存在仰角故障，需进一步检测；如果更换5A6数字板和模拟板，故障仍然存在时，则需检测上、下光纤板；如果发现上、下光纤板存在问题，则可以采取直接更换故障光纤板雷达天线的方式，这样雷达天线便可恢复到正常的状态[5]。

3 结语

气象雷达建设目的主要是为国家经济建设、社会稳定提供保障，为改善生态环境提供科学依据，为减少自然灾害对农林业影响服务，因此非常有必要做好雷达的日常维护维修工作，熟练掌握系统原理和故障处理办法，保障雷达系统的正常工作效益。

参考文献：

[1]李亮.浅析气象雷达常见故障[J].河南科技，2014（22）：99.

[2]卢小佳.多普勒天气雷达信号处理的研究[D].安徽大学硕士论文，2014.

[3]李珂.分析多普勒雷达故障及其维修维护[J].科技风，2015（22）：37.

[4]徐永丰.浅谈新一代天气雷达CINRAD/CB维护[J].内蒙古气象，2011（6）：87-89.

[5]李珂.多普勒天气雷达的日常维护及故障维修[J].科技与创新，2015（9）：151-152.