彩超维修

一、前言 便携式B型超声诊断仪一般有线性和扇形两类，都是以观察人体内部组织超声反射波构成的断层图像为其诊断依据，具有实时性、较好的图像能力、操作方便、对人体无害、价格便宜以及对心脏检查的特殊优越性，是目前中小型医院、诊所普及面最广的影像诊断仪器之一。B型超声诊断仪主要由以下几个部分组成：探头、发射/接收单元、数字扫描转换器、显示监视系统、面板控制系统、键盘和电源装置等。仪器在使用过程中，故障率较高的部位一般在电源部分。电源线路相对来说简单一些，故障现象较明显，与其他部件相比较容易修复。下面从常见的便携式B型超声诊断仪电源电路的类型、原理、故障现象进行分析，供维修时参考。 二、B型超声诊断仪电源电路的原理及故障现象 1. 电源电路的类型和原理 便携式B型超声诊断仪的电源电路通常有三种类型：一是变压器隔离降压整流滤波型。这种电源电路一般采用交流220V(50Hz)作为隔离变压器初级电压输入端，经变压器降压后从次级输出几组不同的交流电压，分别通过整流滤波电路得到直流电压，最后通过电压调整三极管(有的用场效应管)或用三端稳压集成块78系列和79系列得到所需要的电压值。该类型电源电路结构简单，电压容易生成，但输入电压使用范围较窄，在输入电压值波动较大时，容易损坏。二是开关电路型。它采用交流220V(50Hz)直接整流滤波得到308V左右的直流电，再通过PWM脉冲宽度调制电路和开关管、开关变压器等元件组成的逆变器在开关变压器的次端产生频率为几十千赫至几百千赫的多组交流低电压，最后分别整流滤波得到相应的直流工作电压，一般在电路中还有电压反馈电路，过压、过流保护电路，使输出电压稳定。这种开关电路型电源最大的优点是输入电压范围宽，直流工作电压波形平坦，但修理较复杂。三是交、直流两用型。该类供电方式有交流供电和蓄电池供电两种方式，在市电供电时，一方面为主机提供工作电压，另一方面为蓄电池充电，在无交流电时采用蓄电池供电。它既适用于医院、家庭，又适用于野外训练以及救护车等应急场所。 2. 故障现象及分析 如果说仪器设备的CPU或控制部分相当于它的“大脑”，则电源部分就像它的“心脏”，电流就如“血液”在仪器内部流动。电源部分如果发生故障，则仪器不能正常工作，其现象主要表现在以下几个方面： (1)开机无任何显示。这种现象往往是电源保险丝熔断、变压器烧坏、整流桥短路或开关管击穿。 (2)开机时，电源指示灯亮或有的指示灯一闪一闪，但主机无法工作。出现这种现象一般是开关电源电路类型的电源故障，开关管一般没坏，是开关变压器次级整流滤波电路有部分短路或是电压反馈电路、过流过压保护电路发生故障。比如天津医疗电子仪器厂生产的Scanner400型B超机，其电源部分是开关电源电路，曾在一次检修时发现该机有电源指示(电源指示电压不由开关电源提供)，但屏幕无任何显示，经检查是其中一路+5V电压不正常。 (3)开机正常，过几秒钟自动关机。这种现象如果不是主机板程序丢失或控制部分有问题外，则可能是蓄电池充电不足或蓄电池已损坏，也可能是由交流部分提供的充电电路不正常。 (4)能开机使用，但图像显示只有一半。这除了探头故障以外往往是电源直流负电压不正常所致。比如，Aloka 210F型B超机，其7909三端稳压块损坏使-9V直流电压丢失，造成图像只显示上半部分的现象。 超声诊断具有无侵袭、不影响人体、适应性广等优点，目前它已成为临床诊断上不可缺少的手段，特别是以超声图像技术为中心的B型超声系统已成为普遍使用的医学检查手段，在临床各个领域中的应用已趋广泛，它作为一种主要的诊疗手段，显示了在各类疾病的应用价值。由于B超系统结构复杂，故障频繁，设备引进时多数没有维修，给设备维修带来了很大困难。本文通过了解B超仪的工作原理，详细分析系统基本结构和信号，以使读者能够判断故障点并予以排除。 1 超声系统的结构与原理分析 　　目前常用的B超系统的扫描方式可分为线阵扫描和相控扇扫两种。线阵扫描B超系统的基本原理是将若干组超声换能器依直线排列，由控制系统控制，连续依次激励各组换能器，形成扫描波束。同时，换能器接收回波信号。当前一组换能器完全接收回波后，下一相邻组换能器，才开始工作。同时，采用相控技术进行波束聚焦，使得回波信号得到增强，并将其送到信号处理系统，信号处理系统再将回波信号根据需要进行处理后，变成视频信号输出，供给显示器，图像记录仪进行记录。相控扇扫B超系统的原理与线阵扫描B超系统的原理相同，不同之处只是换能器的扫描控制方式。相控扇扫是利用控制器，按特定的时差规律顺序，使换能器被等级差时间延迟的激励脉冲激发发射超声波，通过不同相位超声波的功率叠加，形成特定角度的波束，改变各换能器的发射相位差，可以使波束角度改变，形成扇扫波束。 　　下面就以相控阵超声系统为例，分析B型超声系统的主要结构和原理。可分为两大部分，即控制系统部分和成像系统部分。控制器系统部分是整个系统控制中心，它接受操作者的控制命令。成像系统又由扫描器子系统和扫描转换器子系统两部分组成，在扫描器子系统分配器单元及前端处理器单元能根据需要选择相应的探头，对探头发送激励电压，并且接受相应的回波信号，延时电路是扫描器的心脏部分，它分成粗延时和细延时两部分，提供发射和接收时聚焦和相控所需要的延时。图像检测电路和多普勒检测电路包括二维M方式下成像所需要的所有滤波和检测电路，以及对多普勒信号和血流信号进行检测处理，产生的超声回波合成信号供给扫描转换器子系统进行进一步处理。 　　TGC电路产生对应于TGC前控制面版上设定的电压并为延时电路提供时钟信号。扫描器通过RS232与其他子系统通讯。扫描转换器子系统由以下部分组成：① 扫描器I／O接口电路；② 多普勒处理器单元；③彩色血流处理器电路对从扫描器I／O电路接收到的数字化血流信号进行检测，然后把血流信号和二维信号叠加在一起；④M方式、生理频谱电路把M方式生理信号、多普勒等数字信号，根据需要进行处理后，送人视频I／O接口板；⑤坐标变换电路利用特定的算法将声数据的报坐标信号变换成光输出的直角坐标信号；⑥图像存储器单元用于存储图像信号，供给视频输入输出电路；⑦ 图像处理单元；⑧视频输入／输出电路将各种图像、字符、信号合成输出到彩色监视器供操作者观察。同时向视频打印机和录像机提供视频信号。 2 B超系统常见故障的检查与检修 　　根据系统的自检程序提供的错码，分析系统信号流程和电路原理，并根据操作者对故障的描述，结合维修实践经验综合判断。本人曾经修复过一台日立EVB一515超声诊断仪，开机有光栅，但干扰多，按面板一直有死机现象，彩色多普勒部分无法调节。经初步分析，故障原因可能出自面板控制键及键控转换电路，以及传输线，接插头等部分，但检查均未发现问题，继而对DSC部分进行检查，如果缓单元的D／A转换器有故障，也会导致上述故障。打开机器后板，测得缓单元供电电压为4．7 V，疑电路有短路，仔细检查DSC单元各块电路板，亦未发现故障元件。但见每块电路板上均积有大量灰尘，加之夏季湿度大，故而引起元件插脚局部短路，考虑故障系由此造成。除尘后重新装上，再试机，机器正常。 　　有些故障是于操作及工作负荷大引起。如我院一台东芝340经常出现屏幕显示：“T／R ERROR!Please Poweroff”，检查电源部分正常，但发现探头有问题。由于负荷大，探头线有扭曲，导致内部线路隐断，更换探头后正常。 　　曾修日立EVB一405超声诊断仪，现象扫描线有部分无反射波，图像灵敏度低。机器出现此类故障可能原因有： 　　①超声探头不良；② 发射电路工作不正常。采用排查分析法，换用备用探头，亦出现同样情况。考虑发射脉冲产生电路工作是否正常。检测接线头，发现电压输出正常。用示波器逐一检查发射激励脉冲波形，发现没有脉冲输出，进一步检测发现场效应晶体管已烧毁，更换参数相同的场效应管，通电后。扫描完整，灵敏度提高，故障排除。 　　从大多数医院B超使用状况来看，工作负荷较大、工作环境较差是造成设备故障的重要原因，所以要做好日常维护保养工作，改善设备的环境，保障设备正常运行，减少故障率，促进经济效益和社会效益的提高。 彩超典型故障分析及排除方法 彩超广泛用于各大、中型医院临床科室，它是监床诊断的重要设备之一。在进行人体各种脏器的影像检查，如肝、胆、肾，心脏和甲状腺等检查方面，有着其他影像设备不可替代的优点。它具有操作简单方便，检查速度快，对人体无损伤等特点。本文通过对彩超典型故障分析及维修方法的介绍，望能使同行在维修此类仪器时能起到一定的帮助。 故障一：一台东芝140A彩超接通电源后，仪器监示器屏上出现故障代码， 按动键盘上其他按键，监示屏上无变化，仪器无法进入正常的工作状态。 故障分析：由于故障代码为一串长数字，没有资料可查，无法确定为何故障。根据故障现象分析，可能出现故障的电路板有：CPU板、键盘I/0接口板，PULSER板及T/R控制板等。 故障排除：将上述怀疑出现故障的板从母板中一一拔出，仪器逐一通电并观察监示器屏上的显示。该仪器有两块PULSER板，当把编号为PM30-22554（YWA2482×C）板从仪器中拔出，再接通仪器电源，仪器经自检，初始化几秒钟后，在监示器屏上出现超声回波图像，无故障代码出现，如再将此板插入母板，仪器通电，故障现象依旧，说明该板为故障板。该板上有5组输入电源，即：VH，-10V、+12V、±5V。当用万用表欧姆档×1Ω档测量该板上 +5V输入端（即该板与母板相连接的插入端）与板上T1733集成电路的第20脚（+5V电源输入脚）或其他集成电路（如HC240、HC164和HC564等）5V电源输入脚之间的电阻时，电阻为无穷大，说明+5V电源没有加在这些集成电路上，致使这些集成电路没有工作，当仪器中CPU与该板通讯时，检测到故障，仪器不再继续工作。顺着该板+5V输入端检查，发现+5V电源与电感（LCH15）串接再与板上集成电路的+5V电源输入脚相连。仔细观察电感（L CH15）的中部有一个细小的裂纹，用万用表欧姆档测定，该电感已开路。用直径约0.5mm 膝包线绕成外径为3mm左右、3～5圈替代该电感。这时用万用表×1Ω档测量+5V电源输入端与该板上所有集成电路的+5V电源输入脚均已接通。但用万用表×1Ω档测量+5V与地之间的直流电阻约为1Ω，这说明+5V与地有短路。由于+5V端与几十个集成电路和几十个电容相连，其中任何一个元器件损坏均会造成短路现象，也不可能将每个元器件焊下再测量，通过下述加压方法很快发现了故障元器件。首先将独立的PC机电源中+5V输出端与一个约2Ω的水泥电阻串联，再将水泥另一端与电感（LCH15）输入端相连，并在+5V电源输出端串接万用表（为电流档），接通PC机电源后，万用表指示电流约为1A，再用手快速触摸板上各元器件，结果发现74AC04F集成电路与贴片电容C651表面温度较高。将PC机电源关断，焊下此电容，用万用表测量两端电阻约1Ω，再用万表测量+5V与地之间电阻有几百欧姆，由此可以断定为该电容短路致使电感（LCH15）烧断，该板得不到+5V电源，出现上述故障。换上同型号的电容，将此板插入母板，仪器通电，恢复正常工作. 故障二：一台525彩超，腹部探头（C314G）无论工作在B方式或CFM方式，不时在监示屏上出现放射状干扰线，有时二条、三条或多条不等，这些干扰线出现在监示屏上的位置也是随机的。 故障分析：彩超工作时，监示屏上出现此类故障较为常见。产生此类故障的主要原因有四种：(1)外界干扰（包括电台干扰、高频治疗机、大型电机、大功UPS及大型医疗设备工作时产生的电磁干扰）；(2)交流电源/交流稳压器不好；(3)探头性能变差，晶片在工作时相互之间产生干扰；(4)电路板故障，如发射/接收控制板、探头接口板等出现故障。 故障排除：首先确定是哪一类故障，这可以按下述步骤进行。在中午或晚上大家休息的时间里将仪器通电并观察监示屏上是否有干扰线；将仪器移动放置的方向或更换一个地方再通电观察监示屏上的显示情况；仪器在接交流稳压器和不接交流稳压器时，分别通电观察显示屏上的显示情况，并用万用表测量仪器工作时交流电源的电压值，通过上述步骤如均有放射状干扰线存在，一般可以确定为非外界干扰和交流电源的不良所致。一般彩超有二、三个探头，有的配有4个探头。常用的有2.5MHz心脏探头，3.5MH z的腹部探头，7.5MHz/10MHz的浅表探头。在B方式和CFM方式分别使这些探头工作，如果2.5MHz或/7.5MHz/10MHz的探头工作无干扰线，一般可以确定为3.5MHz腹部探头本身有毛病、需更换。如果几个探头分别工作时都出现干扰线，这就可以怀疑为电路板故障。如为电路板故障，只能一一更换怀疑有故障的电路板（如T/R controller，probe I/O等）来排除故障。通过上述步骤判断为C314G故障，更换此探头，机器恢复正常工作，监示屏上无任何干扰线出现。 上述维修事例告诉我们：只有真正了解了仪器的工作原理，在维修过程中仔细观察仪器的工作状况并按照一定的步骤分析故障现象，才能在维修实践中少走弯路，达到事半功倍的效果。 B超原理分析与故障排除 超声诊断具有无侵袭，不影响人体，适应性广等优点，目前它已成为临床诊断上不可缺少的手段，特别是以超声图像技术为中心的B型超声系统已成为普遍使用的医学检查手段，在临床各个领域中的应用已趋广泛，它作为一种主要的诊疗手段，显示其在各类疾病的应用价值，超声技术的迅速发展，由于B超系统结构复杂故障频繁，设备引进时多数没有维修手册，给设备维修带来了很大困难，本文通过了解B超仪的工作原理，详细分析系统基本结构和信号流程，还能够判断故障点并予以排除。 1、超声系统的结构与原理分析 目前常用的B超系统的扫描方式可分为线阵扫描和相控扇扫两种。线阵扫描B超系统的基本原理是将若干组超声换能器依直线排列，由控制系统控制，连续依次激励各组换能器，形成扫描波束。同时，换能器接收回波信号。当前一组换能器完全接收回波后，下一相邻组换能器，才开始工作。同时，采用相控技术进行波束聚焦，使得回波信号得到增强，并将其送到信号处理系统，信号处理系统再将回波信号根据需要进行处理后，变成视频信号输出，供给显示器，图像记录仪进行记录，相控扇扫B超系统的原理与线阵扫描B超系统的原理相同，不同之处只是换能器的扫描控制方式。相控扇扫是利用控制器，按特定的时差规律顺序，使换能器被等级差时间延迟的激励脉冲激发发射超声波，通过不同相位超声波的功率叠加，形成特定角度的波束，改变各换能器的发射相位差，可以使波束角度改变，形成扇扫波束。下面就以相控阵超声系统为例，分析B型超声系统的主要结构和原理；可分为两大部分，即控制系统部分和成像系统部分。控制器系统部分是整个系统控制中心，它接受操作者的控制命令。成像系统又由扫描器子系统和扫描转换器子系统两部分组成，在扫描器子系统分配器单元及前端处理器单元能根据需要选择相应的探头，对探头发送激励电压，并且接受相应的回波信号，延时电路是扫描器的心脏部分，它分成粗延时和细延时两部分，提供发射和接收时聚焦和相控所需要的延时，图像检测电路和多普勒检测电路包括二维M方式下成像所需要的所有滤波和检测电路，以及对多普勒信号和血流信号进行检测处理，产生的超声回波合成信号供给扫描转换器子系统进行进一步处理。TGC电路产生对应于TGC前控制面版上设定的电压并为延时电路提供时钟信号。扫描器通过RS232与其他子系统通讯。扫描转换器子系统由以下部分组成：(1)扫描器I／O接口电路；(2)多普勒处理器单元；(3)彩色血流处理器电路对从扫描器I／O电路接收到的数字化血流信号进行检测，然后把血流信号和二维信号叠加在一起；(4)M方式、生理频谱电路把M方式生理信号、多普勒等数字信号，根据需要进行处理后，送人视频I／O接口板；(5)坐标变换电路利用特定的算法将声数据的报坐标信号变换成光输出的直角坐标信号；(6)图像存储器单元用于存储图像信号，供给视频输入输出电路；(7)图像处理单元；(8)视频输入／输出电路将各种图像、字符、信号合成输出到彩色监视器供操作者观察，同时向视频打印机和录像机提供视频信号。 2、B型超声系统常见故障的检查与检修方法 根据系统的自检程序提供的错码，分析系统信号流程和电路原理，并根据操作者对故障的描述结合维修实践经验综合判断。本人曾经修复过一台日立EVB-515超声诊断仪，开机有光栅，但干扰多，按面板一直有死机现象，彩色多普勒部分无法调节，经初步分析，故障原因可能出自面板控制键及键控转换电路，以及传输线，接插头等部分，但检查均未发现问题，继而对DSC部分进行检查，如果缓单元的D／A转换器有故障，也会导致上述故障。打开机器后板，测得缓单元供电电压为4.7V，疑电路有短路，仔细检查DSC单元各块电路板，亦未发现故障元件。但每块电路板上均积有大量灰尘，加之南方湿度大，从而引起元件插脚局部短路，是造成此故障的原因。除尘后重新装上，再试机，机器正常。 有些是由于操作及工作负荷大引起，如我院一台东芝340经常出现屏幕显示T/R ERROR! Please Power off检查电源部分正常，发现探头有问题，由于负荷大，探头线有扭曲导致内部线路隐断，更换探头正常。曾修日立EVB-405超声诊断仪，现象扫描线有部分无反射波，图像灵敏度低。故障分析：机器出现此类故障可能原因有：(1)超声探头不良；(2)发射电路工作不正常。采用排查分析法，换用备用探头，亦出现同样情况，考虑发射脉冲产生电路工作是否正常。检测接线头，发现电压输出正常。用示波器逐一检查发射激励脉冲波形，发现没有脉冲输出，进一步检测发现场效应晶体管已烧毁，更换参数相同的场效应管，通电后，扫描完整，灵敏度提高，故障排除。 从大多数医院B超使用状况来看，工作负荷较大，工作环境较差是造成设备故障的重要原因，所以要做好日常维护保养工作，改善设备的环境。保障设备正常运行，减少故障率，促进经济效益和社会效益的提高。 超声成像技术在医院中具有十分重要的地位。B型超声系统(黑白超)成为医院普通使用的医学检查手段，而超声多普勒系统(彩超)为诊断心血管疾病提供了有力的手段。为确保超声系统长期高效地运行，合理地进行维护和修理具有十分重要的意义。　　要使超声系统安全、稳定地工作，首先必须为它创造一个正常的环境。超声系统是精密的电子仪器，其对温度、湿度、空气有严格的要求。在机房安装空调、除湿机、空气净化器很必要。  　　超声系统对电源电压和频率的稳定性也要求很高。市电必须经过稳压器接人机器。稳压器的最大功率必须是机器最大功率的1．5倍以上。电源线路布设要符合规范，超声系统的地线必须专门单独埋设。在机房应严禁使用移动电话，机房应远离强辐射源(如无线通讯基地站等)，否则应考虑进行屏蔽。  在使用中，尽量避免在最大输出功率下长时间使用。在做B超的间隔，可使机器保持图像冻结。在关机前，应将增益及TGC调到最低。超声探头较脆，使用时应避免摔碰或用大力，探头连线应避免拉扯和过度弯曲，以免内部断线。 由于超声系统使用频繁，其故障率较高。维修应变被动为主动，有条件的可作定期保养性检修，将故障处理在萌芽状态。保修期中的故障应直接联系厂家解决，保修期外的故障尽量先自己解决，解决不了的，尽快联系厂家。  　　现在厂家一般不给用户维修手册，如果提供，也只是结构图和流程图，没有具体电路图，这给医院维修带来了很大困难。一般较高档的机器都具有自检程序，可以提示故障发生的部位，科学地利这些提示，可以大大缩短维修时间。 超声系统从结构上大体都可分为控制和成像电路、电源以及外部设备(显示器、控制面板、探头、录相机、打印机等)。控制和成像的电路板，结构紧凑，多采用超大规模集成电路，而且普遍采用表面安装技术，电路板为多层，难于查找和维修。对医院来说，大多数情况下只能进行板级维修，找厂家更换。而大部分电源和外部设备采用分立元件较多，相对集成化较低，也相对独立，宜于自主维修。 根据故障现象，仔细分析，认真查找明显痕迹，从易到难，分步排除。例如：有一台麦迪逊88便携式黑白超，屏幕扫描区全白，字符显示混乱。根据现象可以判断为电路故障。拆机后发现其CPU板上3．6V镍铬电池失效后漏出腐蚀性液体，将板上部分电路腐蚀，造成一PAL集成块损坏。恢复电路，更换电池和PAL集成块后，机器恢复正常。总体上说，控制和成像电路部分出故障的情况较少，而大量的故障则出现在电源和经常使用的外部设备上。电源由于耗散功率大，若环境散热不良，易引起故障。在外部设备中，机械部分，例如：控制面板上的按键和轨迹球，由于使用频繁，最易出问题。按键通常是卡住或磨损，轨迹球则是灰尘和耦合剂污染，造成内部机械部分失灵，或光路阻断。另外，例如：有一台惠普1000型彩超，由于探头经常插拔更换，磨损了探头识别微动开关，造成机器认为没插探头。外部设备相对独立，比较容易查找问题。