新一代天气雷达发射机常用芯片自动检测技术研究

目前气象业务中,新一代天气雷达组网建设不断完善,其在短时临近灾害性天气预报、预警业务和决策服务中越来越发挥着不可替代的重要作用,因此,做好新一代天气雷达的业务运行保障工作非常重要。针对新一代天气雷达发射机软硬件复杂、故障频发、维修时效长、维修难度大等特点,研制了新一代天气雷达发射机常用芯片自动检测系统。该自动检测系统采用了机外脱机测试方法,从而保证了雷达设备和人身的安全;采用了发光二极管指示灯直接输出测试结果的自动测试方式,保证了雷达修复的较短时效;可直接测试雷达组件内部电路板常用关键芯片的好坏,而不必更换整个笨重的分机组件备件,从而使维修新一代天气雷达发射机故障变得便捷、高效、经济。新一代天气雷达发射机常用芯片自动检测系统研制完成后在多个台站得到了试用,试用效果良好,可为其他新一代天气雷达站快速维修新一代天气雷达发射机提供借鉴和参考。     

新一代天气雷达台站环境监控系统设计与实施

根据雷达站运行环境因素、附属设备等,设计并实施了新一代天气雷达台站环境监控平台,实现了新一代天气雷达站级环境状态远程在线监控,对环境恶化、附属设备运行参数超限或不正常等问题进行及时手机报警,从而保证雷达运行环境设备能够稳定可靠运行,有效消除雷达故障隐患,减少雷达故障发生.     

新一代天气雷达2009—2014年运行状态分析

综合气象观测系统运行监控平台(ASOM)是地面观测设备实时运行状态及探测数据的监控保障系统,文章基于ASOM中2009年12月1日至2014年11月30日的维护维修数据对新一代天气雷达运行指标进行评估,统计其业务可用性（Ao）、平均无故障工作时间（MTBF）、平均故障持续时间（Tfd）、故障次数（Nf）和故障分布情况,2014年,Ao和MTBF分别提高到99.06%和1465.08 h,Tfd和Nf分别降低至13.15 h和4.68次。此外文章对故障案例中的备件更换情况按照雷达分系统和不同型号进行统计分类,建立针对性的备件供应管理,以提高新一代天气雷达的维修能力,提升综合观测系统装备供应管理效能。     

新一代天气雷达数据传输与短信值机系统

介绍了新一代天气雷达数据传输与短信值机系统,解决了目前新一代天气雷达运行观测业务中存在的一些问题。开发的数据传输子系统,整合了3类雷达数据的传输与监控,解决了目前数据传输业务中存在的问题。数据传输系统的时效性、稳定性、可靠性、安全性均进一步提高。对新一代天气雷达短信自动值机进行研究,根据其部分软故障排除经验特点设计了与其相适应的值机子系统,能够实时发送新一代天气雷达故障的监控报警,并接收短信指令按照预定义的操作步骤自动完成部分软故障排除任务,尽早恢复新一代天气雷达正常运行,提高了这些故障排除的时效性。上述系统在海口雷达站应用结果表明效果良好,能够满足目前新一代天气雷达运行观测业务需求,可以推广应用。     

SMS在新一代天气雷达运行状态监视报警中的应用

引言 新一代天气雷达具有观测时空分辨率高、连续工作等一系列特点,决定了它在现代气象观测业务中的重要地位。由于新一代天气雷达观测时间密度大,处于24h工作状态,不可避免会出现故障,依靠人工对其运行状态进行完全监视不可能实现,很多突如其来的故障不是马上就会引起雷达值班人员的注意,所以有必要建立新一代天气雷达运行状态监视和报警系统。     

CINRAD/SA天气雷达伺服系统测试工装设计

CINRAD/SA雷达伺服系统长期处于机械运转中,并且线路复杂,故障率居高不下。为满足现代观测业务对天气雷达越来越高的业务要求,针对当前新一代天气雷达维修维护中任务重、要求高的特点,本文提出通过伺服测试工装实现CINRAD/SA伺服系统备件状态的实时掌握,减少了更换伺服组件出现的不确定现象,实现了替换上就可以用,同时通过伺服测试工装对更换下的维修备件进行故障维修,进一步缩短了雷达维修时间,提高了雷达可用性,节约了雷达维护成本。本文详细介绍CINRAD/SA天气雷达伺服测试工装的组成、硬件设计和软件设计以及如何使用伺服测试工装进行伺服系统故障诊断和测试。     

新一代天气雷达汇流环及直流电机的维护

新一代天气雷达天馈系统发生的故障,多由汇流环和直流电机引起.在日常维护中,如果对汇流环和直流电机进行了充分的清洗和维护,可以有效降低故障次数,及时发现故障隐患并且排除,提高雷达的可用性.对汇流环,应按一定步骤,定时清洁汇流环内粉尘;对直流电机,2个月对电机表面和碳刷内腔清洁一次.     

新一代天气雷达回波强度异常分析与处理方法

根据新一代天气雷达回波强度在线定标修正原理,结合新一代天气雷达(CINRAD/要SA和SB)回波强度接收和定标及发射功率在线测量信号流程,对雷达回波强度出现的异常现象进行了详细分类和分析,总结提出了新一代天气雷达回波强度偏强、偏弱、回波面积减少等异常问题的分析思路和处理方法,列举了有效解决雷达回波强度异常故障的案例.结果表明:采用这种方法能提高处理新一代天气雷达回波强度异常故障的时效性和可靠性.     

浅谈CINRAD/CD雷达IGBT故障控制及维护

新一代天气雷达的脉冲调制器性能直接影响到雷达的正常业务运行,因此其维护也日益受到重视。以毕节新一代天气雷达脉冲调制器维护为个例,分析调制开关故障原因。结合工作经验,从业务实际出发,对脉冲调制器的使用维护及工作状态提出一些建议。希望对我省其他CINRAD/CD雷达有一定的借鉴,以提高新一代天气雷达业务运行质量。     

新一代天气雷达故障处理和故障标准化平台的研发与应用

新一代天气雷达是一个组成结构复杂的探测平台,各个组合之间比较分散。由于机械运转的持续性,且对运行环境要求严格,所以雷达系统易发故障。对不同类型的雷达故障进行归纳和简析,并进行归类,按照雷达故障产生的原因分类为:雷达部件故障、软件故障、灾害引起的雷达故障、虚假报警、雷达产品图像错误。天气雷达故障处理和故障标准化平台的开发将相应的成果应用于日常的气象探测设备的监控业务中,并集成到综合气象观测系统运行监控平台,以实现天气雷达故障的快速响应和维修。对2007年6月至2010年5月新一代天气雷达的运行能力进行了计算,并抽样其中2种型号的天气雷达,对故障案例进行分析研究,给出了故障的分系统分布情况。     

CINRAD/SA雷达高压故障组件级排查方法与典型个例分析

根据中国气象局探测中心对全国雷达2006—2015年的备件消耗评估和对全国CINRAD/SA雷达2007—2015年的故障归属进行统计发现,发射机故障率仅次于伺服系统,这与发射机长期处于高压强电的工作环境密切相关。发射机故障中,高压问题直接导致停机,严重影响观测,是比较难处理的一类故障。通过统计全国CINRAD/SA雷达发射机的高压故障归属与检修经验,结合相关组件的参数特征,梳理常见高压故障,归纳总结出CINRAD/SA雷达高压故障的排查方法,并从项目组收集的案例库中选取2个典型个例进行分析,为台站提供借鉴。     

CINRAD/SA雷达故障统计分析

对石家庄CINRAD/SA雷达运行1年的故障情况进行了统计分析。介绍了常见告警信息,故障现象及处理办法。通过对雷达开机日数、故障日数、损坏器件情况、故障发生部位、告警信息、以及与环境温度的相关性分析,认为CINRAD/SA雷达运行状态与网络保障、计算机状况、环境温度等环境因素密切相关。现场的运行环境对CINRAD/SA雷达的运行状况影响较大。CINRAD/SA雷达发射机和天线控制系统故障较多,是日常维护的重点。为保障雷达正常运行,加强CINRAD/SA雷达网络安全管理、采用高性能计算机、做好雷达维护工作、保障良好的机房环境非常重要。     

CINRAD/SB雷达伺服上电故障诊断分析

在详细介绍CINRAD/SB雷达数字伺服系统加电控制、天线状态信号流程的基础上,分析出数字伺服系统无法上电3方面原因：负载过载导致空气开关保护性断电;伺服系统加电信号不正常;制动器过流导致温度超限。总结了CINRAD/SB雷达伺服系统无法上电故障的分析方法和诊断流程。通过诊断流程详细论述两例伺服无法上电的复杂故障分析和排除过程,以及在台站无配件更换情况下,充分利用雷达线路特点暂时采用应急方法尽快恢复雷达运转的方法,保证灾害性天气监测的需求。为新一代天气雷达技术支持和保障提供借鉴。     

CINRAD/SA雷达控制序列超时故障分析

雷达天线是CINRAD/SA雷达的重要组成部分之一,由于控制过程复杂,且长期处于运行状态,该部分的故障在雷达分系统中一直较多.以新一代天气雷达控制序列超时故障为例,深入剖析了数据采集单元(DAU)与雷达数据采集状态控制处理器(RDASC Processor)之间的状态与控制信息,并总结了关键硬件部分的典型故障排除方法,从而为雷达天线的故障维护、维修和技术支持积累经验,达到迅速排除故障的目的.     

CFL-03型风廓线雷达故障分析诊断技巧

现在风廓线雷达已被广泛应用在局地天气预报、空中管制、大气污染预防等方面,对国民经济的发展具有重要的意义。随着雷达使用年限的增加,雷达设备故障率也在增加。由于CFL-03型风廓线雷达已经实现了全固态、模块化设计,许多气象局都订购了相关的备件,因此只要对设备进行故障诊断,判断出故障的位置,进行备件更换,设备就可以恢复正常工作。按照CFL-03型风廓线雷达的组成,对故障部位进行分析,结果表明,常见故障发生的地方一是监控组合的监控板,二是故障发生点为接收机的标频组件、基准组件等,三是故障发生点为发射机的功合部分、波控的波束转换板,四是故障点为天线的一分六公分器。在故障判断过程中,最简单的方法就是利用分机组合上的故障指示灯和软件界面上的故障信息指示表来判断。此外,利用三用表、示波器、频谱仪和矢量网络分析仪等可以进一步判断故障。     

多普勒天气雷达三维数字组网系统开发及应用

为充分发挥多普勒天气雷达网的联网观测优势,依托已有科研成果,开发了多普勒天气雷达三维数字组网软件系统。介绍了该系统的整体设计、系统框架、主要功能模块、数据处理流程和相关算法,分析了系统性能及组网结果的实用性、可靠性,讨论了实际应用中影响组网效果的两个重要因素。业务运行测试及实例分析结果表明:该系统运行稳定;在微机上可实现约15部雷达、频率为6min左右的高时间频率的三维组网;算法合理,组网结果可靠;为中小尺度天气分析提供了便利,为临近天气预报开发等工作提供了数据基础;有必要对软件系统进行升级,以便更好地满足应用需求, 提高组网结果质量。     

An Observation Operator for Radar Refractivity Change: Comparison of Observations and Convective-Scale Simulations

Weather radar refractivity depends on low-level moisture, temperature, and pressure and is available at high space–time resolutions over large areas. It is of definite meteorological interest for assimilation, verification, and process-study purposes. In this study, the path-averaged refractivity change is simulated from the Arome cloud-resolving atmospheric system analyses and compared with corresponding radar observations over a 35-day period with various meteorological conditions. For that, a novel post-processing procedure is applied to radar data to improve its quality. Also, an observation operator is developed that ingests Arome analyses and simulates a 3-h path-averaged refractivity change. A sensitivity study shows that simulated path-averaged refractivity change is immune to the modelling of the beam height as long as it remains below approximately 60 m above the ground. Comparisons show overall consistency between observed and simulated path-averaged refractivity change, with discrepancies at times that suggest an improvement in analyses once radar refractivity change observations are assimilated. Finally, errors introduced when retrieving local refractivity from path-averaged refractivity are estimated and it is found for our dataset that such retrievals halve the range of usable observations.     

干侵入对我国东部一次强飑线过程的作用分析

利用NCEP/NCAR再分析资料、雷达资料、FY2E卫星资料等,对2014年7月30日至31日发生在我国东部的一次强飑线天气过程进行综合分析,并着重分析了干侵入对此次飑线过程的作用。结果表明：中层阶梯槽引导高层干冷空气向下入侵后叠加在低层暖湿气流之上,增强了大气不稳定,不稳定能量累积;低空切变线促使不稳定能量释放,是此次飑线的重要触发机制。对干侵入的分析结果表明：此次飑线过程中,干侵入来源于高空槽后下沉气流,干侵入底部风场调整使得飑线在移动过程中发生了转向。在飑线发展过程中,干侵入范围扩大、强度增强;干侵入使飑线发生区域上空空气变冷、变干,增强了大气不稳定。干侵入底部的低相当位温空气与飑线内部高相当位温空气混合是飑线长时间维持的重要原因。