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超声换能器激励电路原理与维修

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20
03年 第 1
5卷 第 2期
37
超声换 能器激励 电路原理与维修
徐 新春
超声诊 断仪是利用 超声换 能器即探头发 射
超声波和接收回波来获取超声图像 ,因此探头性
能 的优劣 ,直接影响到超声诊断仪成像质量 。超
声换能器是利用压 电材料 的压 电效应而制成 。具
有压 电效应 的材料 有单 晶体 和多 晶体 的压 电陶
瓷 等 ,不 同的压 电材料产 生不 同频率 的机械振
动 ,当外加交变电压 的频率与固有频率一致 时,
产生 的机械振动最强 ;当外加 的机械力的频率与
固有频率一致时 ,产生 的电荷也最多 。所 以,在
固定频率 (
单频 )探头的超声诊断仪中激励脉 冲
的频率应 和探头频率一致 。而随着超声技术 的发
展 ,20年代末压 电复合材料开始广泛使用 ,这种
材料是将压 电陶瓷和高聚物按一定 的连通方式 、
定 的体积比例和一定 的几何分布复合而成 。采
用复合材料制作 的探头具有高灵敏度 、低声阻抗
(
有利于与人体组织间的匹配 )和较低的机械品
质因数 (
有利 于频带展宽 )等优势 。探头技术的
成熟 为超声诊断仪对实现多频率成像 、谐波成像
和非线性成像打下坚实的基础 ,同时变频技术也
开始大行其道 。变频探头 和单频探头对激励 电路
均要求具有很高的稳定性和很强的抗 干扰能力 ,
为达到一定 的强度 ,激励源还需较高 的电压 。激
励 电路 中用 于抗 干扰 的电容因长期 工作 在高压
状态下 ,易于被击穿 。高压 电容的击穿是激励 电
路最常见 的故障 ,也是超声诊断仪的多发性故 障
之一 。下面就激励电路高压电源故障作一简介 。
故障现象 1: 吼 HDI
1
00
0型彩超开机后 ,
除风扇转动外 ,无任何反应 。
分析与检修 :此故 障的原 因 ,一是直流 电
源无输 出 ,二是负载短路 后 引起 的 电源保护 。
该仪器直流输 出为+
2V、+5.
1
V、±9
V、+1
2
V和
+1
01
V输 出功率为 7
0
0W ,具有 过压 、过流和过
热 3种保护功能 ,同时 ,
还有一个独特设计+5.
1
V
的最小输出为 3A的负载 。因此 ,检修 的重点是
判断 电源问题 还是负载短路 。
开 机 ,发 现 直 流 电 源 有 “吱 吱 ”声 ,测 量
其各组输 出均为 0V,拆下各组 电压的输出端 ,
一
作 者单位 :31
300
0浙江省 湖州市 中心 医院设备科
并在 +5.
1
V 输 出端 接 1.
5W 1
0f
l的 电阻 (防止 电源
保护用 ),上电后测试各输 出电压均正常,判断
此故障系负载短路所致 。重新将直流 电源各输出
端复原 ,拆下超声发射与接收部分的电路板 ,开
机 ,直流电源工作正常 。可见故障在发射与接收
部分 ,这部分包括 4块通道板 、1块探头接 口板 、
1块高压 电源板和 1一块波形束控制板 ,共 7块
电路板 。考虑到易损元件大多集 中在高压电源板
上 ,故将其余 电路板复原 ,开机 ,直流 电源工作
正常 ,即短路发生高压 电源板上 。高压 电源板 电
源 输 入 为±9V、+1
2V 和+1
01
V。测 量各 输入 端 对
地 电阻 ,发 现+101
V 对地 电阻 为 2Q, ̄O
+1
01
V
对地短路 。因无技术资料 ,只好按线路板的布线
来查 ̄
¥+1
01
V与地之间元器件 ,共有 3只电容:
C1
0、C1
1
、C1
2均 为 0.
22UF、耐压 为 150V 的贴 片
电容 ,其余 的元器件均是通过 电阻的大功率三极
管。因此决定先焊下 3只电容 ,当焊下 C 时 ,
发现 电容背 面有烧焦 的迹象 ,测量发现其 已短
路 。用 0.
22
gF、耐压 3
0
0V 的钽 电容代替 C1
2
,
C1
0和 C1
1
复原并开机 ,机器工作正常。这是高压
电源 因电容短 路引起直 流电源过流保护 的典 型
实例。
故障现象 2:GeLog
i
cl
00超声诊断仪无超
声 回波信号 。
分析 与检 修 :无 回波信 号一般是超声 发射
和接 收部分故障 ,超声 发射部分 因探 头晶体需
高压 激励脉 冲源 而多发生故 障,因此重点在高
压 电源板上 ,其高压 电源为+1
2
0V。
在 发 射 接 收板 上 查 找到 +1
2
0
V 电 源测 试
点 ,开机测量 ,其值为 0V。查 找高压 电源板 ,
2A 的保 险丝已开路 ,更换保 险丝开机 ,保 险丝
又烧 断 。测 +120V 对 地 电 阻 只有 8f
l, 即+1
20V
对地短路 。因+1
20
V 与地之间接 有近百 只抗 干
扰 的贴 片电容 ,怀疑其 中有 电容短路 ,故想焊
下 电容 ,但 因工作繁复 改用 大 电流击穿法 。此
方法是 以大 电流烧毁被击穿 电容 ,一 般情 况短
路 电容会被 烧焦或 变形 。即用 自制 的+l
2
4V 至
+4
8V可调最大功率为 8
0
0W 的直流 电源通过 1
只2
Q电阻 (
功率为 20
w )接在+1
20
V处 ,加 电
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现 代 医学仪 器与 应用
后 ,电压 由低 向高调 节 ,没过 多久其 中一 只贴
片 电容 即被烧红 ,立 即对该 直流电源断 电 。焊
下该 电容并清 洁电路板 ,再 次测 量+1
2
0V 对地
电阻值 已很大 。将仪 器复原后开杌.
+1
2
0
V正 常 ,
仪器也就正常工作 。
故 障现象 3:ALOKA 21
0
B 超无超声 回波
信号 。
分析与检修 :与故 障现象 2的超声诊断仪
分析一致 ,不 同点是换能器的激励 电源为+
-3
0
V。
开 机测量直 流源 电压 ,一3
0
V 正常 ,+3
0V
为 0
V。拔下探 头 ,再次测量±3
O
V 均正常 ,说
明故 障在探头 部分 。先查找探头+3
0
V接线柱 ,
测量对地 电阻几乎 为零Q, ̄P
+3
0V对地短路 。
该 探 头 内部 有 两 块 相 位 控 制 板 EP.
1
6
71和
EP.
1
672,_
-
t
:
3
0V 是驱动 晶体 的集成块所用 ,因
此须 打开探 头 ,为防止拆卸 而损 坏探头 ,先对
探头 进行 x 光拍 片 ,再 仔细 打开探 头 。拔 下
EP.
1
6
71和 EP.
1
6
72之间连接线 ,
再次测量+3
OV
对地 电阻,发现是 EP.
1
6
71板 内部短路 。其 中
+3Ov 经 稳压 管 CD1后 变 为+25V,以供 给 内部
电路用 ,测量+25
V 对地 电阻 ,发 现+2
5V 对地
短路 ,
且+30
V至+2
5V间也 已短路 。
这说 明+2
5
V
负载 和稳压 管均 已短路 ,而稳压管 的短路一 般
是 由负载短路 而引起 的。 ̄+2
5
V输 出端与接地
并 接 着 5只 l1
.
t
F、耐 压 30V 的钽 电容 。 因此 ,
先排 除钽 电容有无短路 存在 ,依次焊 ■稳压管
CD1和电容 C1
、C3
、C5
、C7和 C3
9
。经测量 CD1
和 C,
9已短路 。更换 同型号的稳压管和钽电容 ,
并将 其余 电容复原 ,显 示屏马上有超声 回波信
号 。仔细恢复探头后 开机 ,仪器工作正常 。
综上所 述 ,激励脉 冲 的高压或 电源 高压输
出端 的抗干扰 电容短路 ,会 引起 超声诊断仪无
回波信号 ,甚至 因电源过流使整 台仪 器保护而
无任 何 反 应 。
参 考 文 献
1 吴新 义,石庆 林 .常 用 医疗 仪器 原理 与 维修 .北 京 :
人 民军 医 出 版社 ,1
998. 3
0 8.
2 高 上凯 .医学 超声 仪 器技 术 发展 的现状 和 展望 .中
国医疗 器械 杂志,2
002,
26(
6
)
6:
391
 ̄39
2.
(
收稿 日期 :2
002
.
11
.
0
3)
巧妙解决 多媒 体投影仪 吊顶遥控失灵
周德 强
为 了在 明亮 的环境 下得到 清晰的 图文 ,我
院在讲学厅安装 了柯达 KD1
3
0
0X液 晶投影机 。
新投影机 效果理想 ,但开机遥 控不灵 ,有 时甚
至无法及时开机 。现介绍故障判断及维护方法 。
原理分析
该机采用红外线遥控 ,有被动式红外线开关
电路 。
红外线接收器 S极输 出的信号从 BI
S
S0
001
的1
4脚经 OP1前置放大器放大后 ,
从1
6脚输 出,
经 C3
耦合给 BI
SS0
0
01的 1
3脚经 OP2进行第 二
级放大 ,再 经 由 BI
SS
00
01的 COP1、COP2、
COP3、U1
、U2组成的电压 比较器构成双向鉴幅
处理后 ,输 出有效触发信号去启动延迟时间定时
器,
BI
SS0
0
01的 2脚输 出有效信 号经 晶体管 Ⅷ
放大后驱动继电器去接通负载 。
故 障检 修
拆开柯达 KD1
3
0
0X液晶投影 仪 ,用万用表
罗洪 强
测量 BI
SS0
001的 l
1脚的 电压为+5
V,1脚 为
0
V,稳压管 VD1的负极为+1
2
V,即各工作点
的静态 工作 状态均 正常 。按遥 控器 ,继 电器 J
工作灵 敏 ,开 、关机正 常 ,但 吊顶 时工作 又失
灵 。经多次试用 ,发 现该机只在使用 天花筒灯
高照度 时失灵 ,再仔细观察 ,见柯达 KD1
3
0
0
X
液晶投影仪遥 控接收窗前面 20
c
m 左右 的天花
上有盏筒灯 。稍 有物理常识 的人都知道氖泡 的
光谱包含 了可见 光 、紫外线 、红外线 等 ,而其
光线正好照在投 影仪 的接收 窗 ,在高照度下它
的红外线干扰造成 了柯 达 KD1
3
00
X 的遥控接
收失灵 。找 到 了问题所在 之后 ,在投影仪遥 控
接 收窗前 加块遮光板 ,挡住 该筒灯 的照射 ,使
投影仪免受干扰 ,再按遥控器开关 ,接收 良好 。
由此 可见 ,采用红外线 遥控 的液 晶投影仪
要注意避免强光线的干扰 。
(
收稿 日期 :2
003.
叭.
20)
作者单 位 :51
0
630中山大学 附属第三 医院教学 科
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