MITRAS大气透射仪能见度跳变的故障处理浅析

邱尽梅

摘 要：跑道视程（runway visual range，简称RVR）是机场运行标准的重要指标之一，而能见度值是估算跑道视程的重要参数。能见度值的准确性直接决定了RVR的准确性。本文简要介绍了MITRAS大气透射仪设备的工作原理，根据设备输出信息，详细分析了设备输出MOR值跳变的原因，并说明了处理过程及结果，对其他行业从业人员具有极大的参考价值。

关键词：大气透射仪；能见度；跳变

中图分类号：V321.2 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）17-0054-02

MITRAS大气透射仪设备通过测量发射机和接收机之间的透射率来获得能见度值，而能见度值与跑道视程（runway visual range，简称RVR）直接相关。RVR的数值是机场能否起降的判别标准之一，对飞行起降安全有较大影响。所以，为保证RVR值的准确、可靠，首先必须确保MITRAS大气透射仪设备输出的能见度值准确，可靠。目前，国内大部分机场使用的都是芬兰VAISALA公司生产的MITRAS大气透射仪设备来测量、提供RVR以及能见度值。因此，对气象机务人员来说，确保MITRAS大气透射仪设备的运行稳定至关重要。

本文基于长期的AWOS（auto weather observe syetem，自动气象观测系统）设备的维护维修经验，浅析了广州白云机场MITRAS大气透射仪设备能见度跳变的故障处理，希望对其他同行人员有所参考。

1 MITRAS大气透射仪设备工作原理简介

MITRAS大气透射仪直接测量发射机与接收机之间的透射率，透射率的测量通过一个“有效基线”来完成（所谓有效基线，就是从发射机的保护窗口表面到接收机的保护窗口表面之间的距离）。发射机的光束对准接收机的镜头中心，接收机处理器在发射机处理器的控制下完成初始测量和数据的内部交换操作。MITRAS大气透射仪设备测量的能能见度数据定时送到CDU（central data unit，中央数据单元）主机，在CDU主机上通过跑道背景灯光和跑道灯光强度计算出RVR值。气象光学视程（Meterological Optical Range，简称MOR）或者能见度值V（visibility）通过以下公式计算得出：

V=3×B/-LnT（米）

RVR=（V、BL、LSI、K1、K2、K3、K4、，跑道灯光强度）

这里B为有效基线长度。

T为透射率。

发射端和接收端均有LPC11（processor board，处理器板）和LPH11（heating control board，加热控制板），LPC11处理器板是发射机和接收机的核心，控制着整个系统的运行。LPH11加热控制板控制着机内加热和窗口加热，防止机内和窗口表面受水汽的影响。机内温度通过安装在LPI11（intensity measurement unit，光强测量单元）的半导体温度传感器测得，该温度传感器输出一个与绝对温度成正比的电压，测得的温度以差分方式输入系统。预期温度可以通过加热控制板LPH11上的X2跳线来设置，温度可以选择20度，30度，40度，50度。发射端和接收端的加热控制板LPH11上的温度控制跳线X2必须设置在相同的温度，通常选择40度。如图1所示为LPH11加热控制板，图上所示为两个指示灯及一个跳线。

加热的目的是保持机内电子元器件和窗口恒温，防止窗口水汽凝结，提高设备的工作稳定性。加热电源控制来自于LPT11（Overvoltage Protection Board，过压保护板）。加热控制板LPH11上V3指示灯亮，表示窗口加热开启；V4指示灯亮，表示机内加热开启。

LPT11过压保护板板的主要功能有防止外部电压对内部线路的过压损坏，提供数字电流环接口供数据交换，提供背景灯光仪输入接口，主电源保险，选择电压的开关以及用于镜头加热控制的固态继电器。当TEOPTOa信号为高时，固态继电器K1连接加热电源。

镜头以及设备箱中均有加热电阻。国内通常选择220V的交流电供电，加热元器件采用串联方式连接。

窗口加热采用24V交流电，返回信号通过WTE反馈给LPH11加热控制板用于窗口加热的开关控制。

2 故障分析及处理过程

2.1 故障现象

日常运行过程中，在一段连续的时间内，气象观测员经常反映东内跑道南端接地区的MITRAS大气透射仪设备输出的能见度值不准，但经检查自动气象观测系统事件监控窗口没有任何告警。经过一段时间的观察，发现但其输出的能见度值与观测员观测的能见度值偏差较大，经常在较高能见度值与较低能见度值之间跳变，高的能见度值通常达到74018米的极限，较低的能见度值偶会到1200米左右，而且在一天之内就会来回的跳变。由于该点的能见度值经常跳变，会与本场其他点的大气透射仪设备输出的能见度值形成冲突。如果天气条件较差，此种情况势必会影响到RVR值的输出，导致自动气象观测系统输出的RVR值与实际RVR值有偏差，影响飞行安全。即使在天气条件较好的情况下，此种情况也会严重影响观测员的工作，增加观测员的工作量。

2.2 故障分析

接到以上情況报告后，由于室内自动气象观测系统事件监控窗口无任何告警信息，设备维护人员第一时间带上维护电脑出外场检查设备工作情况。到达现场后，维护人员通过维护电脑连接大气透射仪的发射机，利用status命令查看设备工作状态。设备输出状态信息显示无任何告警，但火眼金睛的设备维护人员还是发现了设备存在的异常情况：接收机temperature一栏提示温度为49.2度，发射端温度为41.2度。

根据MITRAS大气透射仪设备的工作原理，发射机与接收机的机内温度差值超过10摄氏度时，设备会产生告警，导致无数据输出。为了防止发射机和接收机因温度差值超过10摄氏度而产生告警，随后设备维护人员把发射机和接收机的LPH11温度控制板上的X2跳线均由原来的40度改跳至50度。endprint

（1）由于故障现象为能见度在较高值与较低值之间来回跳变，维护人员初步把故障定位在发射机与接收机没有严格的对直，导致能见度跳变。

根据维护人员的排除故障思路，首先检查发射机与接收机的对直情况。随后，維护人员拆除接收机的后盖板，利用对直工具检查发射机和接收机的对直情况。检查结果对直正常，没有出现偏差。在发射机端利用DMES命令检查发射光强和接收光强，均在正常范围内。

（2）检查MITRAS大气透射仪的污染补偿情况。在发射机端利用TCON命令检查设备的污染补偿情况，signal值和reference值均在正常范围内；随后检查接收端，tcon命令输出结果signal值434，reference值为1432，signal值低于设备要求的最低1000的临界值。根据以往的维护经验，拆开前面板，拆下污染补偿模块LPD11，调整其污染检测灯泡的位置。调整结束后，用TCON命令检查，signal值和reference值均在正常范围内。用status命令检查，接收端参数均正常，temperature一项仍显示50度。

（3）到发射端用维护电脑检查设备情况，status命令输出，发射端和接收端工作状态均正常，但temperature一项显示，发射端的温度49.2度，接收端的温度50度，其他均工作正常。

（4）利用dmes 命令观察其输出能见度情况，输出能见度仍然与实际能见度有偏差。经过近一天的观察，利用AVIMET软件自带的图形输出功能查看，该点输出的能见度值仍然跳变严重。

（5）经过前面的故障排查，随后把故障点定位在接收端的温度异常上。由于是温度异常，所以首先考虑更换了LPH11加热控制板。更换前，首先把发射端的LPH11加热控制板的X2跳线跳至40度，更换上线的接收端的LPH11加热控制板也跳线至40度。更换完成后，检查发射端和接收端温度，发射端温度40.2度，接收端温度43.8。每重新输入一次status命令，接收端的温度都有上升，直至升到50度左右，说明更换LPH11加热控制板不能解决接收端温度异常的问题。

鉴于LPC11处理器板是MITRAS大气透射仪设备的核心，控制盒监视着整个系统的运行，考虑更换接收端的LPC11处理器板。更换后检查，接收端的温度仍然在缓慢的上升，刚开始更换时，系统温度在40度左右，设备输出能见度也与实际相符。随着接收端设备温度的缓慢上升，设备输出能见度也开始慢慢偏离正常值。至此，更换LPC11处理器板不能解决故障。

（6）由于更换了LPC11处理器板和LPH11加热控制板后，均不能解决接收端温度偏高的问题。考虑到LPT11暂态保护板上有一个固态继电器K1（solid state relay）用于镜头加热控制。怀疑是否LPT11暂态保护板上的固态继电器故障，导致加热持续。随后，更换LPT11暂态保护板。更换结束后，用维护电脑连接接收端查看设备工作状态，接收端温度为40.2度。多次输入status命令检查其工作状态，温度一项均没有超过42度。随后，用维护电脑连接至发射端，输入status命令检查，temperatures一项，发射端和接收端温度分别为41.1度和41.3度。多次输入status命令检查，发射端和接收端的温度偶有上升，但均不会超过42度。至此，接收端温度异常的故障基本排除。

（7）在发射端利用dmes c命令监视设备输出的能见度值，与观测员报的人工观测的能见度值吻合。接收端机内温度正常后，设备输出的能见度值也趋于正常，没有再出现忽高忽低跳变的现象。

分析维护人员的整个排故过程，MITRAS大气透射仪设备机内温度异常是此次能见度值忽高忽低跳变的主要原因。机内温度恢复正常后，设备输出能见度值与人工观测的能见度值吻合。

3 结语

在自动气象观测系统所有传感器中，MITRAS大气透射仪设备是相对比较稳定也比较重要的，其设备故障通常会以不同的告警信息提示给设备维护人员。本文中的设备异常情况，无任何告警提示，这就要求我们设备维护人员熟练掌握设备的正常状态以及各数据的正常范围，确保设备运行正常稳定。希望本文能对其他的自动气象观测系统设备维护人员维护设备有所帮助。endprint