CINRAD-CC天气雷达伺服系统故障分析及排除方法1.docx

          CINRAD/CC天气雷达伺服系统故障分析及排除方法1                    2、新疆气象技术装备保障中心 新疆乌鲁木齐 832000摘要：伺服系统是雷达的重要组成部分，它能按照控制指令使天线准确、快速转动到指定位置，并将天线的方位角、府仰角以及天线座的状态实时显示出来本文主要结合CINRAD/CC天气雷达伺服系统原理和信号流程，分析探讨故障产生的原因以及定位方法，列举典型故障实例、分析定位处理过程，提高故障修复的时效性关键词：CINRAD/CC；伺服系统 ；故障分析及排除方法1 伺服系统的主要功能伺服的主要功能是按控制命令的要求，对功率进行放大、变换与调控等处理，使驱动装置输出的力距、速度和位置控制得非常灵活方便伺服系统必须具备可控性好，稳定性高和速应性强等基本性能可控性好是指讯号消失以后，能立即自行停转；稳定性高是指转速随转距的增加而均匀下降；速应性强是指反应快、灵敏、响态品质好2 伺服系统的工作原理及系统组成2.1伺服系统的工作原理根据伺服技术要求，伺服系统在电路上采用了三个环路的结构形式：位置环、速度环和加速度环系统的结构框图如图1所示：图1伺服系统工作原理图加速度环由前向通道Ga/S 、1/JS和负反馈通道HS、HaS构成。

通过与电机同轴的测速机，将系统输出速度转换成电压信号，再进行一次微分，然后送到加速度环的输入端，用加速度环的输入信号与之相减的差来控制此环路速度环由前向通道Gr、加速度环和负反馈通道HS构成通过与电机同轴的测速机，将系统输出速度转换成电压信号,然后送到速度环的输入端，用速度环的输入信号与之相减的差值来控制速度环路,使天线按给定的速度匀速转动位置环由计算机、数模转换器D/A、K1、速度环和轴角编码器构成通过轴角编码器将系统输出转角转换成数字电压信号，送到计算机，由计算机按相应控制算法计算后，将数据送至D/A，控制电机转动，直到输出角等于输入角即误差等于零时电机才停止转动2.2伺服系统组成及信号流程伺服分系统主要由伺服分机、方位电机、俯仰电机、方位旋转变压器以及俯仰旋转变压器组成伺服分机主要包括伺服控制板、本地控制/显示面板、方位驱动器、俯仰驱动器以及低压电源组成 3 伺服系统常见故障原因及排除方法3.1 伺服系统常见故障原因及分类伺服系统故障的原因较多，归纳总结有以下几类1）机械故障伺服系统硬件故障主要是天线方位、俯仰长时间运转，造成同步传动机构如轴承、齿轮、减速箱等机械磨损变形或松动；伺服电机、旋转变压器性能变差等。

硬件故障可能造成雷达方位、俯仰同步传动机构工作间隙变大，执行俯仰位置指令时追摆次数多，指定角度的精度差，天线运转时出现异常声音，导致探测数据丢层2）软件故障软件故障表现为报虚警，系统不能按设定的功能运行，有时R/D板标定数据莫名其妙丢失等软件故障一般造成天线无法正常运行，如R/D板标定数据丢失时，俯仰无法正常工作3）人为故障这种故障往往是由于操作者操作不当造成的，比如在波束指向性定标中未作时间校准，影响到当前时刻的太阳的仰角和方位，使结果产生较大的误差这种故障只要操作者细心，是可以避免的3.2 伺服系统故障排除方法伺服系统虽有故障自检单元，但大都针对伺服电机、汇流环和伺服驱动的故障定位，对机械类故障则需要操作者的细心观察和长期经验进行判断对能自检的故障可根据故障部位或编码等进行分析检查，检查时应分清是软件还是硬件故障，若确定是硬件故障，按照信号流程及各板块功能按照从整体到板块、由电源到器件的方法，逐步确定故障部位4 故障排除实例4.1 故障1：显示方位（仰角）角度乱跳；故障产生的可能原因一是R/D板损坏或输出线缆可能存在短路；二是方位（仰角）旋转变压器损坏；故障排除步骤：先断开伺服总电源，将方位（俯仰）与俯仰（方位）R/D板对换，将R/D板上的拨码开关1、2拨至规定位置，方位显示正常，仰角乱跳，则可判断为R/D板损坏，更换R/D板；若故障依旧，则判断R/D板工作正常；重点检查旋转变压器，检查时用示波器测量方位（俯仰）R/D板25芯插座XP-2的7、8、9脚，正常波形为正（余）弦波，XP-2的7脚有效值为60V左右，XP-2插座8、9的幅度随天线转动而变化；若XP2―8、XP2―9的幅度不随天线转动而变化或有效值低于正常值时，更换方位（俯仰）旋转变压器后雷达工作正常。

注意更换旋转变压器前，为便于更换后电缆的焊接，需记下方位（俯仰）旋转变压器接线关系，以免搞错4.2 故障2：打开伺服方位电源开关雷达正常，打开伺服俯仰电源开关整机电源开关跳闸故障产生的可能原因：一是俯仰驱动电机供电线缆短路；二是长期使用，堆积碳粉造成汇流环U、V、W相互或与地之间短路；其次是汇流环固定螺钉松动，造成俯仰电源的U、V、W其中一路与地短路；故障排除步骤：首先切断伺服总电源，清洗汇流环，重点清洗汇流环的6、7、8环，清洗后用万用表检查5、6、7、8环之间的阻值，仍存在短路现象，按信号流程分段进行检查首先断开伺服控制电机电源线缆XS02和天线转台转接板XS03电机供电线缆与插座的链接，用万用表检查伺服电机供电线缆的5、6、7、8脚之间的阻值，若存在短路现象，即为线缆接头虚焊导致短路，应重新焊接处理电缆；否则，重点检查汇流环与主轴间固定螺钉是否松动，经查该故障就是由于螺钉脱出后搭接到汇流环上接线柱U、V、W接线端子造成了短路5 结束语雷达伺服系统的维护维修在雷达系统中占有比较重要的地位，雷达伺服系统的好坏，直接影响到雷达是否能够正常运转，雷达伺服系统的精度，直接影响雷达观测资料的可靠性和测量精度。

技术保障人员应熟悉雷达伺服系统的结构原理、信号流程和关键点的参数，采取合理、科学的故障定位方法，才能根据故障现象、故障报警信息等，准确定位故障部位，提高维修效率参考文献：[1] 蔡秀梅， 气象雷达论文集[M]， 北京 ;气象出版社,2011.2[2] 潘新民 新一代天气雷达（CINRAD/SB）技术特点和维护、维修方法[M]，北京 ;气象出版社,2009.10[3] 安徽四创电子股份有限公司， CINRAD/CC雷达培训教材（操作、维护和机务保障）[G],合肥：2006.31 E-mail：1210718929@： 0993—2015067 18099933220  -全文完-。