X波段移动雷达灯丝电源故障与分析.pdf

第期气 象 水 文 海 洋 仪 器N o 年月M e t e o r o l o g i c a l,H y d r o l o g i c a l a n dM a r i n e I n s t r u m e n t sJ u n 收稿日期:基金项目:江西省气象局软科学项目“基于质量管理体系运行的江西省综合观测业务发展研究”(J X R )资助作者简介:李毅聪(),男,大学,高级工程师主要从事气象装备保障工作X波段移动雷达灯丝电源故障与分析李毅聪,余博嵩(江西省大气探测技术中心,南昌 )摘要:文章阐述了X波段移动雷达灯丝电源的工作原理,对灯丝电源板上可调电位器产生的路工作电压及其对应的工作模式分别进行了详细介绍,并依据移动雷达灯丝电源系统信号流程,对移动雷达灯丝电源系统故障诊断方法进行研究,从而总结出多项与灯丝电源系统有关的故障诊断流程和定位方法,为进一步排查故障提供直观的信息.同时结合实际工作经验,列举了灯丝电源的故障现象和故障排查维修实例,旨在为X波段移动雷达灯丝电源的现场故障处理提供帮助和参考.关键词:X波段移动雷达;灯丝电源;故障分析中图分类号:P 文献标识码:B文章编号:X()F a u l t a n da n a l y s i so fX b a n dm o b i l er a d a r f i l a m e n tp o w e r s u p p l yL iY i c o n g,Y uB o s o n g(J i a n g x iA t m o s p h e r i cD e t e c t i o nT e c h n o l o g yC e n t e r,N a n c h a n g )A b s t r a c t:T h i sp a p e re l a b o r a t e st h eo p e r a t i n gp r i n c i p l eo fp o w e rs u p p l yf o rX b a n d m o b i l er a d a rf i l a m e n ta n di n t r o d u c e si n d e t a i l st h e c i r c u i t o p e r a t i n g v o l t a g e p r o d u c e d b y t h e a d j u s t a b l ep o t e n t i o m e t e ro nf i l a m e n tp o w e rb o a r da n dt h ec o r r e s p o n d i n g o p e r a t i n g m o d e sr e s p e c t i v e l y I na d d i t i o n,t h es i g n a l i n gp r o c e s so fm o b i l er a d a rf i l a m e n tp o w e rs u p p l ys y s t e mi sb a s e dt o m a k ear e s e a r c ho f t h e f a u l td i a g n o s i sm e t h o df o rt h es y s t e m,i no r d e rt os u mm a r i z em u l t i p l ef a u l td i a g n o s i sp r o c e s s e sa n dp o s i t i o n i n gm e t h o d sr e l a t e dt ot h ef i l a m e n tp o w e rs u p p l ys y s t e ma n dp r o v i d e i n t u i t i v ei n f o r m a t i o nf o rf u r t h e rt r o u b l e s h o o t i n g M e a n w h i l e,t h ea c t u a lw o r k i n ge x p e r i e n c ei sc o m b i n e dt oe n u m e r a t e t h ef a u l tp h e n o m e n ao ff i l a m e n tp o w e rs u p p l ya n dt h ee x a m p l e so ft r o u b l e s h o o t i n ga n dm a i n t e n a n c e,w i t hav i e wt op r o v i d i n gs u p p o r ta n dr e f e r e n c ef o rt h es i t ef a u l th a n d l i n go fX b a n dm o b i l er a d a r f i l a m e n tp o w e rs u p p l y K e yw o r d s:X b a n dm o b i l er a d a r;f i l a m e n tp o w e rs u p p l y;f a u l t a n a l y s i s引言X波段移动天气雷达是中频相参体制的X波段脉冲多普勒天气雷达,移动雷达因其机动性强、探测距离远、设备体积小、覆盖空域大和探测精度高的特点,在应对突发性灾害天气应急作业、强台风追踪和暴雨监测等方面得到广泛应用.正确的故障分析和诊断方法可以大大缩短雷达故障修复时间,进一步提高雷达运行指标.陈忠勇对新一代天气雷达发射机驱动级工作原理及检修技术进行了探讨;汪章维等 对新一代天气雷达发射机灯丝电源设计提出异议并进行了气 象 水 文 海 洋 仪 器J u n 针对性改进;吴少峰等在雷达开关组件方面进行了相关研究;胡东明等 对多普勒天气雷达的发射机、灯丝电源震荡器电路和激励源等多组件故障进行了维修实例分析.上述研究为天气雷达的稳定运行和故障排查提供了技术支持与方法借鉴.当前对于移动雷达及其相关组件的研究较少.灯丝电源作为雷达发射机组件中的重要部分,长期处于运转状态,掌握灯丝电源系统工作原理及其关键测量点的调试方法,是保障雷达正常工作及高性能运转的重要前提.X D移动雷达灯丝电源工作原理交流电经过变压器电路转换为灯丝电源工作电压(路),传输至控制保护电路板(以下简称控保板)后,控保板根据用户选择的工作方式,通过电子开关控制微型继电器工作.继电器的触点接灯丝电源的轴头,通过继电器的开、闭组合,对灯丝提供不同的输出电压,适配对应的工作方式.选择路工作电压中的路输出给磁控管,磁控管完成电子聚合及发射.灯丝电源提供给磁控管不同的灯丝电压,保证磁控管正常工作.为了确保磁控管正常工作并防止磁控管烧坏,灯丝电源使用的是高精度直流稳压电源.路灯丝工作电压的产生及输出灯丝电压的切换是在控保板上完成的,而灯丝电压的产生则是在灯丝电源板上进行,灯丝电源板上个可调电位器,分别对应不同输出工作方式的电压.对应标号为:A,B,C,D.)电位器为短脉宽工作电压(s,V):雷达发射机在短脉宽工作电压下工作时,会产生一定热量,对灯丝起到加热作用.灯丝电压在 V才能保证发射机正常工作.如果在电压高于 V时工作,磁控管会因温度太高而烧毁;如果工作电压低于 V,也会导致磁控管工作异常甚至损坏.)电位器为长脉宽工作电压(s,V):雷达发射机在长脉宽工作电压下工作时也会产生一定热量,对灯丝有加热作用.灯丝电压为 V能保证发射机正常工作.如果工作电压高于 V,会因温度太高而烧毁磁控管,如果工作电压低于 V,磁控管工作状态也会因电压偏低而异常.)电位器输出为双重频工作电压(s,/):雷达在双重频工作状态时灯丝电压为 V.低于 V或高于 V都会损坏磁控管.)电位器为预热灯丝电压(V):D电位器控制的电压是最重要的电压之一,其工作状态直接关系到雷达发射机能否正常工作.磁控管正常工作时内部灯丝温度需要达到 ,如此 高的工作温 度需要灯丝 电压输出控 制为 V.若灯丝工作电压 V,则灯丝容易损坏;若灯丝工作电压 V,则磁控管(发射机)无法正常工作.故障现象一般表现为磁控管打火(磁控管腔体内发出异常响声).具体工作时,电路根据用户选择的工作方式自行切换电压,以保证电压稳定输出至磁控管.控保板在灯丝电源板后端,直接选择和控制输出电压给磁控管工作.具体工作方式如下:)在高压通的情况下,给控制芯片T引脚一个高电平,正常情况下会听到继电器K闭合的声音,同时V 指示灯亮;)在高压通的情况下,给控制芯片T引脚一个高电平,正常情况下会听到继电器K闭合的声音,同时V 指示灯亮;)在高压通的情况下,同时给控制芯片T引脚和T引脚一个高电平,正常情况下会听到继电器K,K闭合的声音,指示灯V 和V 同时亮.故障诊断流程灯丝电源是雷达发射机的重要部件,灯丝电源正常时,雷达发射机工作正常.当灯丝电源出现故障时,将导致雷达整机无法正常工作.与灯丝电源有关的常见故障现象有:)指示面板高压预热指示灯长期处于预热状态(红灯常亮);)指示面板高压预热显示完成,发射机高压达不到;)磁控管预热时或选择宽、窄脉冲工作时,有打火声,显示界面无回波.为了准确、快速地判定并排查故障,保障移动雷达恢复正常工作状态,文章结合故障处理测试点,总结了灯丝电源的故障判定流程和常见故障的排查方法(图).第期李毅聪,等:X波段移动雷达灯丝电源故障与分析图灯丝电源检查调试流程案例分析)灯丝电源可调电位器故障.故障现象:监测降水时,预热指示灯亮,开启高压,显示界面无回波,机柜内伴有响声.故障排查及维修:机柜内有响声,一般为磁控管供电异常发生打火造成.测量脉冲变压器(磁控管阴、阳两极)电压为 V,远低于正常工作电压(V).经逐级排查,连接线路无短路、断路情况,最终确定是灯丝预热的可调电位器故障,导致输出电压远低于正常工作电压.经更换可调电位器,雷达恢复正常工作状态.)磁控管故障.故障现象:预热指示灯亮,开启高压按钮,发射机无正常工作声音(磁控管无蜂鸣声).故障排查及维修:磁控管无蜂鸣声,判断为磁控管工作异常.首先检查灯丝预热输出的电压,测量 脉 冲 变 压 器(磁 控 管 阴、阳 两 极)电 压 为 V,远大于正常工作电压(V).用万用表通断档测量磁控管阴、阳两极,蜂鸣档不响,判断为磁控管故障.更换磁控管后恢复正常.因为X波段移动雷达是中频相参雷达,需要测量并调整磁控管频率至有效频点(MH z),根据经验一般调整至 MH z,工作 m i n后,频率稳定(下降MH z).结束语灯丝电源作为发射机核心组件,对磁控管的工作状态有直接影响,所以应详细了解雷达的灯丝电源部分以更好地排查故障.文章对X波段移动雷达灯丝电源进行故障分析与诊断研究,提高了X波段移动雷达整体使用效率,节约了维修成本,可为防灾减灾提供更好的服务.参考文献:潘新民,崔炳俭,王全周,等新一代天气雷达天馈系统故障分析诊断方法和技巧J气象科技,():陈忠勇 C I N R A D/S A雷达发射机驱动级工作原理及检修技术探讨J气象科技,():汪章维,裴翀,胡雪英 C I N R A D/S A天气雷达灯丝电源改进电路J气象科技,():弓宇恒,李庆君,蔺汝罡雷达发射机灯丝电源故障维修J气象科技,():吴少峰,胡东明,黎德波,等 C I N R A D/S A雷达开关组件故障分析处理J气象科技,():胡东明,伍志方 C I N R A D/S A雷达日常维护及故障诊断方法J气象,():安克武,贾木辛,陶雁州 C I N R A D/C C型新一代天气雷达激励源故障分析J气象科技,():郑洪,余家贵,李培民,等 C I N R A D/C C雷达固态调制器原理及故障分析J气象科技,(S):杨传凤,袁希强,黄秀韶,等 C I N R A D/S A雷达发射机故障诊断技术与方法