0305ADTD闪电定位仪维护维修手册

1、 ADTD闪电定位仪（维护维修手册）安徽省大气探测技术保障中心二零一二年六月目 录一、概论 31.1 ADTD闪电定位仪工作原理 31.2 ADTD闪电定位仪系统构成 41.3 ADTD闪电定位仪系统结构 5二、ADTD闪电定位仪运行监控 92.1 WEB监控 92.2 中心站监控 10三、ADTD闪电定仪维修 123.1 探测仪维修维护 143.2 探测仪故障修理 18四、技术保障 22一、 概论1.1 ADTD闪电定位仪工作原理雷电观测是气象探测的重要组成部分。雷电观测包括云闪（包括云与云、云与空气、云内放电）、云地闪、大气电场、雷电电流、雷电光学及雷电声学特征等项目。目前，我国雷电观测主

2、要以云地闪观测为主，并且能区分正负极性。一次闪电的放电过程如下所述：云层荷电形成电分布初始击穿梯级先导联结过程第一回击K过程J过程直窜先导第二回击闪电的放电过程中最重要的是回击过程，因为回击的电流大，辐射的电磁场强，是形成故障造成危害的主要原因。回击的放电特征参量为：1. 回击的放电时间：指回击发生时的自然时间。2. 闪电的回击数：每次闪电的回击次数。3. 回击发生的位置：回击通道取垂直分量在地面或者在目标上的投影。4. 回击的电流值：指回击电流波形峰值。5. 回击电流波形陡度最大值：指回击放电过程中单位时间内电流变化的最大值，它反映了闪电回击放电最剧烈时的状况。6. 回击波形前沿持续时间：指

3、回击电流波形中，从2 kA到峰值电流的过渡时间。7. 放电电荷：指每次回击放电所释放出的电荷，即：电流对时间的积分。 闪电监测定位系统从理论上讲,其核心是通过几个站同时测量闪电回击辐射的电磁场来确定闪电源的电流参数。Maxwell方程组和特殊路径上的传播影响，将两者联系起来。高精度雷电定位系统将测量每次回击放电辐射的电磁脉冲的下列参量： 回击的放电时间 回击发生的位置 100公里处回击波形的强度峰值 100公里处回击波形陡度值 100公里处回击波形陡点时间 100公里处回击波形前沿上升时间 100公里处回击波形宽度 另外，根据100公里处辐射场的波形，可以近似计算出回击的放电电荷、辐射能量。其

4、中，探测仪的探测参量与指标如下表所示：参数回击波形到达精确时间方位角磁场峰值电场峰值波形特征值（四个）陡度值指标精度优于10-7秒优于±1°优于3%优于3%精度优于10-7秒优于3%组网后的雷电监测定位系统的探测参量与指标如下表所示：参数回击发生精确时间回击位置（经纬度）强度波形特征参量陡度值放电量峰值功率单位0.1 us度kA0.1 uskA / us库仑兆瓦指标精度优于10-7秒网内精度优于300米相对误差优于15%精度优于10-7秒相对误差优于15%相对误差优于30%相对误差优于30%1.2 ADTD闪电定位仪系统构成ADTD闪电定位仪+中心数据处理站+用户数据服务网

5、络+图形显示终端。 由布置在不同地理位置上的两台以上的闪电定位仪（以下简称探头）可以构成一个闪电定位系统网。如图1-1所示：中心数据处理站经通信信道可和多达16个探头相连，对接收到的闪电回击数据实时进行交汇处理，给出每个闪电的准确位置、强度等参数，由其图形显示终端设备随时存储、显示、打印或拷贝成图；中心数据处理站也可经通信系统对各个探头进行参数设置、调出探头工作状态等等；中心数据处理站可通过数据服务网络或设置多个图形显示终端，以便多个部门共享雷电的信息资源。显然，这样一个系统网，除探头，中心数据处理站，图形显示终端专用设备外，其通讯系统也是个重要组成部分，通讯的好坏直接影响整个系统网的可靠性，

6、通讯可以用多种途径来实现，如长途电话线，超高频通讯，电力载波通讯，微波接力通讯等等。我省采用的是专用有线线路。1# 探 头2# 探 头N# 探 头通 信 系 统中心数据处理站系统图形显示终端图1-1 闪电定位仪系统1.3 ADTD闪电定位仪结构探头的主要部件有支柱和仪器舱。这些部件以及探头的其它单元分别表示在图1-2和图1-3中。图1-2 ADTD闪电定位仪（1） 支柱 探头的支柱是一根厚壁钢管（9，图1-3），它有精密加工的顶端表面和焊接底部安装盘。仪器舱安装在它的顶端。用三根螺栓通过支柱安装盘上的三个安装孔，将整个探头安装在水泥底座上。图1-3 ADTD闪电定位仪主要组成单元（2）仪器舱仪

7、器舱是一个组合部件，它是由天线部件（2，图1-3）、电子盒（4，图1-3）、电源腔（6，图1-3）、密封圈（5，图1-3）、玻璃钢罩（1，图1-3）以及内部主连接电缆组成。仪器舱被四颗特殊螺丝固定在支柱顶端的槽内，固定螺丝松开后，整个仪器舱可以用手转动，以便安装时校准天线部件的正北方向。在仪器舱的安装托盘上，设计有气压卸压阀，用于平衡罩内外的气压。仪器舱负责实时观测电磁脉冲信号，甄别出雷电信号，进行处理计算，获得回击波形到达精确时间、方位角、磁场峰值、电场峰值、波形特征值、陡度值等相关特征参数，并能实时发送。天线部件天线部件负责观测空间电磁脉冲信号以及进行设备授时，由四个天线组成：A.平板电场

8、天线：是由上下两块圆形印刷电路板的顶表面上的铜皮和四根特殊机加工的支柱构成。B.东-西磁场环天线：是由电场天线底部印刷电路板下面的一个连接器的多股电缆形成的方环构成。多股电缆首先沿一根支柱外边向上，穿过电场天线顶部印刷电路板的下面，再沿着对面的一根支柱外边向下，然后回到电场天线底部印刷电路板下面的另一个连接器。C.北-南磁场环天线：北-南磁场天线和东-西磁场天线参数一致，但这两个天线环之间精确成90°放置。D.GPS接收天线：放置在仪器舱顶端的圆形印刷板上。电子盒电子盒是由AFE板、PDL板、CPU板、时基TIME板、母板及GPS接收机OEM板六块印制电路板，长方形盒及连接电缆组成，

9、如图1-4所示。负责甄别出雷电图1-4 电子盒内结构信号并进行处理计算，获得回击波形到达精确时间、方位角、磁场峰值、电场峰值、波形特征值、陡度值等相关雷电特征参数。整个电子盒用两块半圆柱面金属板和一个圆形金属平板进行电屏蔽。两块半圆柱面金属板装在安装托盘上面的一个圆形导槽中，可自由滑动，当打开时，可从内部取出被屏蔽的电子盒。电源/接口盒电源/接口盒的绞链门用两个螺丝锁住，电源/接口盒安装在仪器舱托盘下面的电源腔内，包括设备电源、瞬变保护、状态指示、以及通讯和电源接口等。内部主连接电缆内部主连接电缆，从电源/接口盒背面上的P901-19插座一直引到仪器舱安装托盘底部的P900-19插座上。密封圈

10、保护罩密封圈是一个由微孔橡胶制成的环。玻璃钢罩玻璃钢罩（1，图1-3）罩住整个仪器舱，罩上有三个M4螺孔，用螺丝可把它固定在安装盘上，并压紧密封圈以密封仪器舱。二、 ADTD闪电定位仪运行监控2.1 WEB监控中国气象局探测中心已建成全网闪电定位仪运行监控平台，台站或省级相关技术保障人员可以在IE浏览器上输入 ，登陆中国气象局国家雷电监测预警网， 进入图2-1所示界面，点击“全网运行”图 2-1之后，进入雷电监测预警公共服务系统全国网雷电探测站实况，见图2-2。图 2-2图中右侧显示探测站ADTD闪电定位仪的运行状况，绿色标识表示运行正常，如“” ；当ADTD仪器出现故障或者通讯网络故障时，探

11、测站之后显示红色“×”标识 ，如图2-3的河南省三门峡站、南阳站、正阳站均有故障。若台站技术人图 2-3员通过全网雷电探测监控平台发现本站仪器故障，按图2-4保障业务流程处理。2.2 中心站监控安徽省ADTD闪电监测网中心站设置在大气探测技术保障中心，通过远程桌面方式登录中心站服务器（省级保障人员有权限），可以直接双击桌面上的快捷方式“雷电检测定位系统中心站”（如图2-5）；或点击“开始”->“程序”->“雷电检测定位系统中心站”->“雷电检测定位系统中心站” 。图2-4雷电电监测设备故障本站能否3小时内修复台站填写月维修统计表将设备故障现象及本站的操作过程，电话、

12、Notes上报省级技术保障部门省级技术保障部门远程指导台站维修省级技术保障部门下站维修能否修复报告故障情况，提请国家级技术指导故障修复台站填写月维修统计表省级技术保障部门填写月维修统计表省级技术保障部门填写月维修统计表YNYNYN流程结束图2-5 ADTD闪电定位仪保障业务流程进入雷电监测定位系统主窗口，界面如图2-6；主窗口主要功能有三方面，窗口上半部是用来显示各探测仪的状态信息，一般每个探测仪是30秒发一个状态信息到中心站，从该窗口可判断某个探测仪是否有信号来，探测仪是否工作正常。各量的对应关系如图2-7所示，如果在该窗口中没有看到某探测仪的状态信息， 图2-6 雷电监测定位系统中心站数据

13、处理主窗口图2-7 ADTD探测仪状态信息可以先检查与该站相连的调制解调器的“CO”灯是否亮，如果不亮就表示通信有问题；如果“CO”亮着，则表示该ADTD探测仪端出了故障；省级保障部门技术人员可以按照图2-8中心站监控保障流程处理。主窗口下半部是用来显示各个探测仪探测到的闪电信息，各参量的含义见图2-9，其中“方位角”表示闪电相对于该探测站的方位，方位角以正北为0º，顺时针增加，磁场强度和电场强度反电话了解或者现场了解问题所在（按照省级方案提供简单检修流程判断问题）通讯问题：向相关通讯人员寻求帮助或向电信部门寻求帮助电源问题：查看供电情况厂家技术人员探测仪问题：请尽快与厂家联系探测仪

14、通讯接口问题：请尽快与厂家联系台站设备负责人现场处理设备邮寄并更换现场单位及相关人员解决现场问题，并与省级中心站联系，确认完成维护省级中心站发现故障问题图2-8 中心站监控保障流程映雷电的强度，陡点时间、峰点时间、过零时间则反映雷电的波形特征。根据几图2-9 主窗口中的闪电信息个探测站能够定位，则紧跟这几个信息后面就是定位结果。另外，在主窗口的右上角单击鼠标右键，可弹出菜单进行ADTD探测仪的检测与控制、数据查询与回放等操作，如图2-9所示。图2-9 主窗口右上角按右键弹出菜单三、 ADTD闪电定位仪维修ADTD闪电定位仪的维修保障可概括为： 检修维护； 故障修理； 由于自然界因素或是人类及动

15、物因素可能引起包括仪器固定安装部分的变动，电源电缆、通讯电缆以及仪器接地装置等被破坏或者探头电子设备元器件性能下降等。这些均能引起仪器设备失效或者引起探测数据误差。所以，应该定期维护和修理。3.1 探测仪检修维护 每个ADTD探测仪台站应建立的维修记录册。详细记录维修内容、解决办法、正常运行后的性能测试结果，记下时间日期。这些记录对于仪器设备性能及数据处理分析很有帮助。 维修时间依实际情况规定。但在每年的春天雷击监测定位系统进入新的一年工作时，需对ADTD闪电定位仪进行全面的维修和检查。 应当注意的是不要随便打开设备的仪器舱保护罩和接口盒的门。按要求，如打开则需要更换密封垫及其中的干燥剂。通常

16、头两次检查室不打开仪器舱和接口盒的，但要彻底地检查所有密封、硬件，接地及电缆是完好的。 当确认探头满足下列要求后，其维护周期可以适当延长些：1) 始终通过自检；2) 在维护时间内运行正常；3) 密封圈完整无损；4) 场地环境没有物理条件上的降低。维护内容及步骤1、 自检状态通过/失败检查如果ADTD探测仪自检通过，则接口盒中的ST LED灯亮，如果自检失败此灯闪烁，如果熄灭则表示CPU没有运行。可能是由于电源失败或者CPU板失效所致。台站技术人员可以参照图3-1所示，四个LED显示灯从左到右依次是RD、TD、FL、ST；其常亮、闪烁、熄灭各表示含义如表3-1所述。另外，这自检状态图 3-1表3

17、-1 LED显示灯信息含义ADTD探测仪上部仪器舱指示灯ADTD探测仪下部电源舱指示灯12345RDTDFLST亮灭灭灭灭灭灭（30s闪烁/次）灭亮正常状态灭闪闪闪灭灭灭闪灭搜星亮亮亮亮亮灭灭亮亮自检开始闪灭灭灭灭灭灭灭闪自检失败通过/失败也可以通过接到ADTD探测仪上的一个ASCII终端用输入*STATUS命令作更详细地检测。2、 场地物理条件检查检查探测仪安装周围环境，验证是否满足探测仪安装要求及安装场地要求。场地的一些主要变化要注册报告到ADTD探测仪运行负责人处。 场地物理条件变化包括：新的建筑结构、天线的安装、篱笆的安装、架空电线的安装、电气设备的安装、埋设电缆及管道、油的腐蚀以及安

18、装探头水泥底座破坏或移动、探头有受到损坏的迹象等。3、 ADTD探测仪支柱底盘松动检查ADTD探测仪通过其支柱底盘上的三个14孔用12的长螺丝和螺母安装固定在探测仪基座上。探测仪基座可以用水泥制作也可以用槽钢焊接而成。安装后的第一次检查应看看这三个固定螺丝是否有松动现象，如有应再拧紧一下。用水平尺校正水平度以保证测量精度。以后的维护此项可以不再进行。4、 ADTD探测仪接地线检查检查探测仪电源/接口盒底部接地端到地桩之间的接地连接是否良好，必要时紧固一下螺丝，有时由于生锈或氧化造成接触不良，必需给预处理并用万用表检查直至接触良好为止。5、 ADTD探测仪的电源电缆及通信电缆检查这两根电缆分别引

19、到探头电源/接口盒底部的P1001 / J1001 电源插座和P1001 / J1001通讯电缆插座上，应检查这两根电缆有无受到损伤，插头是否插牢拧紧，可参见图3-2。市电通讯网络3芯通讯电缆2芯电源电缆图3-2 供电/通讯简易图6、 探头电源/接口盒的检查查看其盖上的两个螺丝是否拧紧。7、 仪器舱干燥剂检查查证一下维修记录，如果有一年时间还没有更换，那么即使布袋中的变色硅胶仍显示蓝色也应把干燥剂以及玻璃钢罩的密封圈给予更换。如果时间间隔不足一年，只要当变色硅胶呈粉红色或是其他维修时打开过仪器舱则也需要更换干燥剂。注意：随便打开玻璃钢罩，这样就难免使敏感的ADTD探测仪电子线路暴露在野外环境下

20、，这时探测仪的运行寿命和可靠性会受到极大的影响。因此，这样的暴露要限制，也就是说不到万不得已时，不要随便打开玻璃钢罩。8、 玻璃钢罩密封圈的检查检查玻璃钢罩和仪器舱基座接口处放置的密封圈是否失效，此圈是用氯丁橡胶制作的。该密封圈外表应是均匀一致的。如果呈现出不均匀或是受到损坏，有任何变形则必须更换。如果该密封圈是在30天以内更换过的（查维修记录），可以通过适当拧紧三个螺丝使之保持较好的密封性能。更换时应注意不要用任何金属物体去折旧的密封圈和刮掉粘着剂，而应用酒精或清洗剂浸泡清洗掉。9、 MOV压敏电阻瞬变抑制器的检查检查AC电源上的三个MOV金属氧化压敏电阻瞬变抑制器有没有变色，它们的正常颜色

21、是绿色的，如图3-3所示。如果发现退色或是爆裂，就说明已经失效1A保险丝金属氧化压敏电阻(MOV)图3-3 电源舱了。对这些器件的轻微损伤是由于它们的多次瞬态对地短路积累而造成的。一个长周期的浪涌将烧断1A的低熔点AC电源输入电路的保险丝。在瞬时分流之后，MOV压敏电阻瞬态抑制器产生热能损耗后并恢复性能或是将短路失效，烧断保险丝，这些是难以预料的。10、 数据线上瞬变电压抑制二极管TVP的检查检查数据线上的TVP管有没有爆裂破碎或是炭化。这四个瞬态电压抑制二极管的功能与上节的MOV所描述的相同。11、 电子元件外观检查检查电源/接口盒内的所有电子元件，打开盒门查看是否有变色的、炭化的、爆裂的元

22、件，以及检查直接安装在印刷板上的元件下面印刷板是否有任何发黑的迹象。值得注意的是，对于LED指示灯失效不要求及时修理，可把所有故障先记在维修记录内以便后期一并修复。当数据进入探头是将使RD灯闪烁，而当数据从探头发出时将使TD等闪烁。如果探头在探测闪电，FL灯将闪烁，这都是正常显示。12、 +5V，±15V，12V LED指示器检查以下四个发光二极管，它们在加电时应亮：1）+5V LED2）+15V LED3）-15V LED4）+12V LED13、 ST 状态指示灯 检查ST LED等应亮，闪烁表明自检失败。14、 维修记录及下次维护计划 维修的全部内容要记入维修记录中。记录下所观

23、测到的任一异常现象和采取的或是推荐的补救措施，记录下时间日期。根据场地条件及探头工作性能吧推荐的下次维护也记入维修记录中。例如干燥剂或是密封圈在三四周后需要更换，则要确定一个大约30天的必须执行的再次维护计划。3.2 探测仪故障修理1、修理概述 本节按照ADTD探测仪部件来分析，对于相关技术人员可修理的部分，给出诊断，修理和更换产品的方法和步骤。 探测仪失效的绝大部分原因是通信链路问题。通信电缆线是容易受损坏的。动物（如：老鼠等）的活动，闪电感应的瞬态电流（瞬态电压）都是常见的损坏原因。通讯问题的修理可能既费时又麻烦。对于通讯问题，相关技术保障人员可以用分段隔离的方法进行诊断。 探测仪失效的另

24、一个常见原因是供电电源盒它的相联设备。和通讯电缆一样，电源电缆也是暴露元件，容易受各种因素损坏。另外，电源还要受到更多负载的威胁，要消耗更多的功率。 最后，当然探测仪的电子盒中的电子线路也可能失效。不过，尽管它包含大量的电子线路，比探测仪的其它部分要复杂得多，但它还是非常可靠的，这是因为它被密封在洁净的仪器舱中，不易受到想接口盒中的电子线路那样的威胁。 目前，华云东方探测有限公司准备了两种可更换单元：电子盒和接口盒。当探测仪出现故障时，可用这两种单元进行更换，这样可使探测仪的维修失效提高。修理探测仪的一般方法，首先是把问题和探测仪分隔开，然后再把问题和电子盒和接口盒分隔开。2、问题的诊断在中心

25、站处理探测仪的故障，主要凭借中心站数据处理屏幕上显示的探测仪定期送来的状态信息。它有九个监视参数：自检时间、自检值（自检通过为1024，自检不通过为0）、读回的赋能阈值、赋能阈值平均通过率、探头所安装位置的经、维度，GPS接收机的误差因子DOP值（0至99.9，越小越好，但不能为零），10MHz恒温槽石英晶振频率值的偏差值、探测仪自午夜送来的总的状态信息数。 一条有问题的状态信息，可能表现为三种类型： 中心站数据处理器停止收到探测仪的状态信息（可包括回击的数据）。出现这样的问题，有三种可能情况： 中心站数据处理器和探测仪的通信线路有故障（包括调制解调器）； 探测仪的供电中断（包括220V交流稳

26、压电源）； 探测仪失效（包括AC-DC电源失效，电子盒四块印制板上的电路失效）。 探测仪自检失败 状态信息中的自检值为0，表示探测仪自检失败。此时，在中心站数据处理器上用*STATUS命令调回自检信息，找出信息中不正常的参数，把问题缩小到探测仪的某一部件。 GPS接收机误差放大因子DOP值为0 状态信息中的DOP值等于0时，分两种情况：一是GPS接收天线没有连上；二是GPS接收机OEM模板失效。这种情况只有打开探测仪的玻璃钢罩，观看CPU板上的5只LED灯运行情况。2、3、4 LED 灯亮，表示正在检测GPS接收机工作状态，如长时间还停留在这种状态，则GPS接收机工作出现了问题，探测仪程序不能继续运行下去。3、技术人员可修理的部件 目前，华