浅析L波段雷达

　　摘要：高空探测雷达是高空气象探测的重要设备，L波段雷达是我国新一代高空气象探测系统的重要组成部分，作为高空探测中重要的工作设备，我们需要更深入全面的了解和学习L波段雷达的各方面知识，使L波段雷达在高空探测工作中得到更好的应用。
　　关键词：L波段雷达；使用；问题；方法
　　一、L波段雷达简介
　　（一）何为L波段雷达
　　L波段二次测风雷达是一种体制较新、自动化程度较高的新型雷达，每天探测不超过4次，每次探测时间1小时左右，具有自动化程度高、探测精度高、采样速度快、抗干扰能力强、能耗少、体积小、重量轻等特点，其新型的探测系统基本实现了探测数据采集、监测和集成的自动化，提高了高空气象资料的质量和精度。
　　L波段雷达采用近程测距技术，使近程测距可达100m以内；利用现场放球电视监视系统，有利于起始抓球；采用了先进的BIT系统，自动检测故障、报警，并以图形方式指出故障部位，故障判断到位，提高设备可维修性；雷达具有无线电经纬仪功能，配有气压测高软件，使得系统能在不开发射机情况下也能完成高空测风及测取气象数据的功能；UPS可使雷达在断电情况下连续工作20分钟。
　　（二）L波段雷达主控箱的组成
　　L波段雷达主控箱组成有探空通道单元、发射显示控制单元、测距单元、终端单元、自检解码单元、天控单元、轴角转换单元（仰角）、轴角转换单元（方位）。
　　（三）L波段雷达架设地的选择
　　架设地周围360°范围内（特别是高空风的下风方向）不要有仰角高于5°的地物。在半径为500m的场地上无高大的建筑物，天线装置必须配备有良好的接地措施，使满足天线装置的金属外壳对地电阻小于5Ω。
　　二、L波段雷达的使用
　　（一）L波段雷达的开机
　　1、首先打开UPS电源；
　　2、接着打开微机电源，并启动运行接收控制软件；
　　3、再依次打开主控箱上的总电源、发射机电源、驱动箱电源及示波器电源；
　　4、调整示波器上的相关旋钮，使之能正常地显示四条亮线或精、粗扫描显示；
　　5、打开近程发射机。
　　（二）监控的主要内容
　　主要监控雷达探测情况、雷达报警情况、雷达主要运行参数、雷达八块电路板运行状态、雷达发射机运行状态、雷达伺服系统运行状态、程序方波、触发脉冲和扫描触发脉冲、雷达探测情况、气球飞行轨迹、探空站的基本信息、雷达报警情况、L波段雷达故障统计、L波段雷达配件等项目。对探测装备的性能进行监测，对各种探测装备的故障率、缺测率和数据有效性等进行统计、分析，并可实时对装备运行信息进行综合显示，可对历史信息进行分析和显示，实现图形化、表格化形式的在线查询。
　　（三）监测的主要数据
　　目前主要完成对L波段探空雷达主控箱内的八块电路插板的运行状态信息；自检/译码分系统中提供的雷达整机16个被测信号参量的信息；雷达的工作状态、雷达接收机频率、发射机磁控管电流、接收机增益等的监测。收集整个探测数据，包括区站号、档案号、仪器号码、地面瞬间气温、地面瞬间气压、地面瞬间湿度、地面风向、风速、总云量、低云量、云状、能见度、天气现象、工作方式、施放时间、探空终止时间、探空终止高度、测风终止时间、测风终止高度、球坐标总数等内容。
　　（四）雷达频率的调整
　　放球后，天控、增益、斜距一般放在自动，频率放在手动。如果频率也放在自动，可能会出现报警指示灯亮，斜距也跟不上。球在运行过程中，天控、增益、斜距必须放在自动状态，频率还是建议放在手动，以便人工随时调整。
　　三、L波段雷达操作过程中可能遇到的几个问题及解决方法
　　（一）放球过程中方位角度指示有时变化有时不变
　　方位的粗精搭配不对会造成方位角度指示出现有时变化、有时不变的现象。此时可对11-8板进行粗精搭配，将S1拨码开关第一位拨至ON状态，检查方位粗读数减精读数是否在10~20之间，若不在范围内，则需通过S2拨码开关的前4位重新搭配。如果方位、仰角标定值经常会变化，可能是同步机的夹板没有夹紧或同步轮系损坏，拧紧同步机夹板螺钉或更换同步面；在天线转动时，方位角指示不对，可将11-8板的拨码开关拨到粗精搭配状态，发现手动摇动天线时，粗精数据差值有变化，可能会是方位角两个同步机中的一个出了问题，此时打开天线座的“方位同步仓”，检查发现同步机轴有没有被完全压在方位旋转轴上，重新坚固后工作正常。
　　（二）方位角显示数值跳变
　　模块（SDC）和粗同步机不好，出现角度乱跳现象。此时可从如下三个方法出发：1、将11-8板上的S1拨码开关第一位拨至ON状态，缓慢转动天线，观察方位粗读数是否有规律变化，如果读数不变化或者无规律变化，说明粗同步机不好，更换故障同步机。2、若粗精搭配正常，则11-8单板本身存在故障，更换故障模块。3、清洗同步机电刷或汇流环刷架。
　　（三）放球过程中方位驱动器告警
　　打开驱动分机的盖板，观察方位驱动器显示情况，一般都是26号告警。这是由于发射机和方位驱动电机都装配在天线座里，相互之间有轻微干扰，如果屏蔽不好，发射机高频信号干扰方位驱动电机，使得方位驱动电机的编码器信号受到发射机影响，方位产生过速告警。遇到这种情况一般将方位驱动电机及插头重新包裹，尽量将驱动电机上两根电缆线全部放进屏蔽罩里，以达到最佳的屏蔽效果。
　　（四）放球过程中仰角驱动器告警
　　打开驱动分机的盖板，观察仰角驱动器显示情况，如14号告警，通常为UVW短路或电机损坏；如16号告警，一般为力矩过紧；如22号告警，则为编码器故障。此时解决的方法主要有三个：1、检查驱动齿轮箱，若内部损坏，则返厂维修；2、检查编码器连线，通常为汇流环脏或插头接触不良所致，将刷架卸下来，用浓度95％以上的酒精清洗汇流环和刷架；3、检查相关线路或更换电机。
　　（五）方位角和仰角卡死现象
　　大多数故障都是仰角死位的情况，通常可以采取以下措施：用酒精清洗汇流环及其碳刷；插紧驱动箱内编码器的插头；做好驱动电机上两根电缆的屏蔽防护，防止发射机对方位角驱动电机的编码器信号产生干扰。另外，如果高度跟不上、闪红灯，温、压、湿信号出现飞点，且经常在某一方位出现，可能是雷达转到该方位接触不好，应检查是否有线脱落。
　　（六）打开小发射机有自激信号
　　小发射机故障或前置高放出现故障，会导致打开发射机有自激信号。此时断开小发射机电源，自激信号消失则为小发射机故障，更换小发射机；若自激信号不能消除，则为前置高放出现故障，更换前置高放。
　　（七）雷达天线死位
　　1、雷达天线仰角、方位“锁死”不动。此时可及时关闭电机驱动箱开关并迅速再开启此开关。
　　2、仰角、方位数字不动而雷达天线还在转动。可先将天控置于手动，再按关机步骤关闭雷达所有开关，并迅速再开启其开关。如果经常出现天线死位情况，应进一步寻找雷达硬件原因。
　　（八）丢球和旁瓣抓球
　　可能造成丢球和旁瓣抓球的原因及相应解决办法主要有三个：
　　1、频率调整不当。此时可调好雷达的中心频率。
　　2、摄像镜头距离调整不当。可以通过调整摄像镜头焦距使探空仪处于镜头中央予以解决。
　　3、放球时电池的电压不够。此时可将电池按要求泡3～5分钟，并使电压在放球时达到26~29V，因为电压低于26V，距离凹口会不清晰或者消失，高于29V电池自身容易烧坏，造成信号突失。
　　（九）球炸时间不同步
　　球炸以后退出放球软件，如果发现数据处理软件中的记录时间少于实际球炸时间，这是因为退出放球软件太快了，数据处理软件还没有来得及存盘，此时可进入放球软件再作一次球炸时间的处理，然后退出。
　　L波段雷达在业务使用过程中，其维护清洁工作是保证雷达性能完好的最好和最重要的途径，许多情况下，尘垢、腐蚀、生锈和霉变等是造成故障的原因。雷达的各种零部件和元器件经过一定的工作时间后也会衰老、变质和失去作用。经常地、细致地对各部分进行电气和机械的检查维护工作，可以预防和减少故障的发生，把故障排除在初级阶段，避免出现大的或损坏性的故障，以保证设备连续的正常工作。
　　四、L波段雷达使用中需注意的几个事项
　　1、放球前仔细调整接收机的频率；
　　2、打开近程发射机，检查“凹口”的形状，若“凹口”太浅将无法实施距离自动跟踪；
　　3、将天线偏离探空仪一个较小的角度后，天线应能自动对准探空仪，此时应注意到探空仪距离天线至少30m以上，且升起一定的高度。如果信号较强造成天线跟踪不好，可适当增大放球点的距离；
　　4、放球前仔细观察地面的风向、风速，尽量把放球点选择在下风方向，确保起始自动抓球成功；
　　5、要防止假定向。在放球过程中，如果雷达测高与气压反算高度差异较大时，应考虑到是否假定向。怀疑假定向时可以点击接收控制界面上的搜索图标，如果遇到这种情况就应该考虑究竟是什么原因造成雷达测高与气压反算高度差异太大，如天线水平是否发生了变化，仰角标定是否发生了变化，以及距离零点的标准是否发生了变化等。
　　6、推动天线操纵杆时，不要用力过猛，速度要均匀。仰角接近零度或九十度时，速度要慢，以免损坏内轴等元件。
　　7、使用观测中，因某种特殊原因电源中断时，必须将各电源开关关掉，待重新供电后，再按开机步骤开机，严禁各开关在开的位置，等待供电。
　　L波段雷达作为新型的高空探测设备，具有比以往设备更突出的优越性，进一步提高了气象探测工作的质量，通过对L波段雷达不断的学习和研究，可以提升高空探测工作者的业务能力，促进气象探测工作更好的开展，更加有效地为国家和人民服务。