多普勒气象雷达的故障维修及保养研究

多普勒气象雷达的故障维修及保养研究
2.辽宁省铁道职业技术学校辽宁锦州121000
摘要：近年来，航空行业迎来飞速发展，气象雷达作为保障飞机安全行驶的
重要设备，是我国航空作业中必不可缺的电子设备，而其中最常用的则是多普勒
气象雷达。

该类气象雷达又被称为超级千里眼，在多普勒效应的基础上通过分析
天气气象回波的多普勒速度，获取大气层不同高度间的各项数据，进而能够得出
所需的气象数据。

由于多普勒雷达在不同恶劣天气和使用条件下可能受到影响而
出现故障，所以雷达的维修和保养成为保护航空作业安全的重要工作之一。

本文
对多普勒气象雷达进行了概述，并总结了该雷达的工作原理，进而对相关故障维
修及保养进行探究，以供参考。

关键词：多普勒雷达；气象雷达；故障分析；维修养护
1、多普勒气象雷达的概述
自1842年奥地利物理学家多普勒从观察运动发声源中得出多普勒效应至今，基于多普勒效应研发的多普勒气象雷达已在多个领域被广泛使用，其中应用最为
深入的是航空业和天气监测行业。

多普勒气象雷达是由触发信号发生器、调制解
调器、发射机、天线及其转换开关、波导管、接收机和显示器等设备共同组成
的一种主动遥感探测工具，主要通过天气气象回波与多普勒速度的对比得出的数据，来预测或监测一段时间内的大气动向，对测量云、雨状态、预警各类强对流
天气等有着重要意义，更是在极端天气下确保航空作业是否安全的重要工具。

2、多普勒气象雷达的工作原理
2.1电磁波的大气衰减
电磁波在大气的传播过程中，其本身的能量随着传播的路径逐渐减弱。

导致
这种现象出现的根本原因在于波束投射到雨滴、空气分子或其他悬浮粒子时，能
量被吸收转化，同时无法被吸收的电磁波能量就会被散射。

电磁波波束的长短决
定了雷达接收过程中的准确性，而波束的长短与能量的衰减程度又成反比。

但不
同的是，多普勒气象雷达能够利用这一特性，通过分析不同天气下折射电磁波和
波束能量的衰减得出观察目标准确的气象状况。

2.2电磁波在大气中的折射
由于大气中存在不同的分子、粒子或云雨滴，所以电磁波在大气中会产生折
射现象。

这类现象总共分为五类：1、超折射。

2、标准折射。

3、负折射。

4、无
折射。

5、临界折射。

不同折射拥有不同的回波能量，强度、速度各不相同，多
普勒气象雷达通过对这五种折射以及收集到所有电磁波束进行分析和计算，根据
得出的相关数据，气象部门就能先一步针对恶劣天气制定解决方案，提供人工干预，为人们正常的生活生产提供保障。

2.3雷达电磁波的散射和吸收
散射和吸收是粒子对于电磁波的两大基本形式。

雷达探测大气得到相关数据
的基础就是电磁波的吸收和散射。

当电磁波在大气的传播过程中遇到雨滴、空气
分子或其他悬浮粒子时，波线就会因为与这些粒子产生碰撞被折射到不同的地方，这一现象就是散射。

当粒子将一部分折射到不同地方的电磁波波束吸收后，就会
按照雷达的方向运行并被雷达接收，随后通过对接收的电磁波波束进行振幅、位
相等数据分析，得出气象目标的相关数据，并根据上述数据进行推算得出相对应
数据下去的气象条件。

3、多普勒气象雷达的常见故障及维修
3.1发射机的常见故障及维修
发射机是由磁场电源分机、发射监控分机、固态调节器等部分共同组成的模
块式设备，一旦出现问题，工作人员能够在第一时间确定故障位置，大大提高了
发射机故障维修的工作效率。

从以往的数据来看，夏天是发射机的故障多发期，
由于雷达发射机运行所需功率较大，在使用过程中会产生高温，这些高温使系统
内部系统出现参数变化。

长时间使用还会使发电机无法正常运行。

为了解决上述问题需要做到以下几点：1、根据当地的实际情况，利用空调等设备，调节设备运行所处的环境温度。

2、工作人员轮流值班，时刻关注机房设备的运行状态，制定科学合理的雷达使用方案，劳逸结合，延长发射机的使用寿命。

3、定期培训。

学习先进的维修养护知识，通过各种方法、手段为发射机的稳定运行提供保障，从根本上提高发射机的工作效率。

3.2回波的常见故障及维修
现今多普勒气象雷达接收电磁波形大多为C波段，这类波段容易受到外部环境干扰产生回波现象，伴随这种现象的出现，信号分析系统的准确度将会大幅下降，技术人员称这种现象为回波障碍。

通常有两种情况会遭遇回波现象：1、多普勒气象雷达附近出现强磁场干扰，雷达发出的电磁波出现弯曲现象，加大的概率会受到相同的两个波形，一旦产生共振，能够瞬间摧毁整个信号分析系统，造成极其严重的后果。

2、雨雪天气时，电磁波会与空气中很多肉眼不可见的物质发生碰撞并产生折射，雷达分析得出的结论确实近日无降雨，大幅降低了天气预报的准确性。

解决方法如下：1、提高电磁波的频率和初速度，降低波在磁场中的停留时间。

2、增加发生电磁波的功率，并在电磁波前方放置一个可燃塑料袋，通过燃烧塑料袋减少空气的不明物质，最大程度上保证波传播路径的稳定性。

3.3接收系统的常见故障及维修
接收系统最常见的两个故障是：1、噪声电平偏低。

噪声电平发生变化后直接对接收机的灵敏度产生影响。

2、特性曲线异常。

在噪声电平正常时，DDS的功率下降，导致实际功率与软件功率之间的数值差距较大，使曲线无法达到正确数值。

解决方法如下：1、分别通过将中频电缆切断、测试振动频率、测试晶振频率这三种方法，逐一排除故障所在，并进行检修。

2、分别检查噪声电平、接收机电源保险丝等元件，找出故障，及时进行维修或更换元件。

4、多普勒气象雷达的养护要点
4.1发射机的保养要点
发射机是雷达的重要组成部分，使用质量和效率直接关系到雷达监测数据的
准确性。

除了及时维修故障之外，高质量、高效率的保养维护也是延长发射机使
用寿命的重要工作。

当雷达长时间不使用时，技术人员必须在下一次使用之前，
每七天加一次超过20分钟的低压，每十四天加一次超过十分钟高压。

在完成工
作后，检查发射机的各个参数，保证其都处于正常范围内。

4.2天线传动系统的保养要点
天线的保养要点如下：1、每半年对天线传动系统做一次全面的检查，及时
调整天线座的误差。

2、定期检查天线各个转动轴部位，清洗老、干的油渍，清
理完成后适量添加润滑油，保证转动部位的灵活。

3、检查天线罩上是否出现裂纹、漏水等情况，一旦发现，及时修复，为天线传动系统的平稳运行提供保障。

4.3随动系统的保养要点
随动系统又称自动控制系统，该系统的保养工作较为繁杂，但大体可以分为
以下三点：1、定期检查机械限位缓冲器的破损程度；查看电气限位是否超过设
定值，如若超过就必须及时调整开关进行参数调整，保证相关数值与设定相符。

2、每天对系统各部位的螺栓进行巡检，只要发现螺栓松动就必须要在第一时间
将其拧紧。

3、针对方位、俯仰电机机组和电机碳刷制定保养计划，每三个月做
一次保养情况和磨损情况的汇报，进行查漏补缺。

5、结束语
综上所述，多普勒雷达的平稳运行是航空安全作业、天气监测数据准确性的
重要保障，尤其在极端恶劣的天气情况，雷达可以帮助航空飞行器探知前方空况，保证飞机飞行的航线安全和机身安全。

但在雷达的日常使用中，能够干扰雷达作
业的因素过于集中，设备经常会出现故障，如果得不到及时的解决，故障就会影
响天气监测数据的准确度，还会对飞机的航行安全造成威胁。

所以，工作人员一
定要定期对多普勒气象雷达进行故障排除，及时维修和养护，保证雷达在任何天
气状况下都能运行良好，通过高效率、高质量的管理手段提升多普勒气象雷达的平稳运行效率。

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