核磁共振波譜儀磁鐵保護(hù)系統(tǒng)的故障排除
摘要本文對(duì)AC80核磁共振波譜儀磁鐵保護(hù)l系統(tǒng)電路進(jìn)行了分析，并討論了報(bào)警 電路的常見(jiàn)故障及排除方法。 關(guān)鍵詞核磁共振波譜儀，磁鐵保護(hù)系統(tǒng)，故障排除 核磁共振波譜儀在有機(jī)化學(xué)、聚合物化 學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、固體物理等領(lǐng)域都有著廣泛的 應(yīng)用。
AC80NMR譜儀的磁場(chǎng)是 由電磁鐵產(chǎn)生的，磁鐵是這類(lèi)儀器的關(guān)鍵部 件，因而對(duì)磁鐵的保護(hù)是儀器正常運(yùn)行的重 要保證。為此，儀器線路中專(zhuān)門(mén)設(shè)置了一套 對(duì)磁鐵的自動(dòng)保護(hù)報(bào)警系統(tǒng)，一旦被檢測(cè)的 物理量超出范圍，則磁鐵就會(huì)自動(dòng)斷電，并發(fā) 出聲音報(bào)警和信息碼，以引起操作人員的注 意。但是，磁鐵自動(dòng)保護(hù)電路本身有時(shí)也會(huì) 出現(xiàn)故障，一種情況是當(dāng)儀器工作的各項(xiàng)指 標(biāo)都正常時(shí)，儀器出現(xiàn)聲報(bào)警并切斷磁鐵電 源；另一種情況是儀器工作的某項(xiàng)指標(biāo)出現(xiàn) 異常，而使保護(hù)電路失效。本文對(duì)A圓0NMR 譜儀磁鐵保護(hù)系統(tǒng)(報(bào)警電路)和報(bào)警電路發(fā) 生的幾種故障作一些分析與討論。

1 磁鐵自動(dòng)保護(hù)的內(nèi)容與指標(biāo) 磁鐵的自動(dòng)保護(hù)有八個(gè)方面：對(duì)輸人電 壓的斷相、超壓、超電流進(jìn)行保護(hù)；對(duì)磁鐵電 源箱的溫度、磁鐵線圈的溫度、磁鐵內(nèi)部冷卻 板的溫度進(jìn)行保護(hù)；對(duì)循環(huán)水壓力進(jìn)行保護(hù)； 磁鐵電源輸出級(jí)晶體管的集電極和發(fā)射極之 間的電壓(v )進(jìn)行控制．具體指標(biāo)見(jiàn)附表所 示。 儀器還為八種故障設(shè)置_r狀態(tài)字，可在 控制臺(tái)上進(jìn)行顯示。正常狀態(tài)其狀態(tài)字為 ⋯0’，異常情況狀態(tài)字為“l(fā)”。狀態(tài)字的表示 見(jiàn)圖l(a)所示。 ： 圖l(a)中“X”代表此約束項(xiàng)受故障源控 制，可以是低電平(“0”，表示正常)，可以是高 電平(⋯1，表示故障)。圉l(a)從右邊數(shù)每 三位組成一個(gè)八進(jìn)制數(shù)，最高一位“5”固定不 變 例如：若水壓不足，則表示水壓的狀態(tài)字 (0)由“0”變?yōu)椤發(fā)”，即圖l(a)變?yōu)閳D1(b)。 八進(jìn)制便表示為： 5 0 2 0。再如：控制 臺(tái)出現(xiàn)“5004”八進(jìn)制故障信息碼，其二進(jìn)制 狀態(tài)字為圖1(c)�？衫颰3項(xiàng)有故障，由附 表可知：“磁鐵玲卻扳溫度高于53℃ �！� 信息碼從5oo1～5377代表各種不同組 合的故障狀態(tài)。

2 磁鐵保護(hù)系統(tǒng)電路原理 磁鐵自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)電路原理框圖如圖2 所示。故障檢測(cè)部分來(lái)自附表中所列的八種 情況。前五種是以開(kāi)關(guān)的通斷作為信號(hào)，后三 種采用電位比較的方式。一旦檢測(cè)到八種情 況中任一種情況出現(xiàn)異常，自鎖電路便把異 (b) 常狀態(tài)鎖定。此電路共有三條輸出支路，一 條支路通過(guò)指示電路進(jìn)行指示；第二條支路 通過(guò)門(mén)電路控制驅(qū)動(dòng)電路，由驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng) 磁鐵電源的斷與合；第三條支路送到狀態(tài)轉(zhuǎn) 換電路，由狀態(tài)轉(zhuǎn)換電路將信號(hào)進(jìn)到控制臺(tái)， 若有故障，控制臺(tái)上便發(fā)出聲報(bào)警和顯示故 障信息代碼提示操作者。 圖3畫(huà)出了以水壓【0)和電壓(V )為 具體電路的磁鐵自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)電路。跗表中 前五種監(jiān)控指標(biāo)與水壓(O)電路原理相同， 后三種監(jiān)控指標(biāo)則與電壓(V )電路原理相 同。因此，圖3中以相應(yīng)方框代表之。 圖3 磁鐵自動(dòng)保護(hù)電路工作原理圖 圖3中，自鎖電路由“或門(mén)2”、“與門(mén)3” 組成，它把“或門(mén)2”輸入端的瞬問(wèn)故障鎖定 到輸出端，影響后繼電路狀態(tài)。指示電路由 “驅(qū)動(dòng)門(mén)1”、電阻R ，發(fā)光二極管LED和 +15V電源組成。正常時(shí)，由于“驅(qū)動(dòng)門(mén)l”輸 出為低電平，則LED燈不亮。由D1一R、R 、 “非門(mén)4”組成的門(mén)電路直接受“或門(mén)2”輸出 端控制，正常時(shí)，此門(mén)電路輸出為高電平 驅(qū) 動(dòng)電路由R4、晶體管_r_、繼電器RL 、指示燈 LED 、Re、139及+15V 電源組成。正常時(shí)， 由門(mén)電路輸出的高電平，經(jīng)R 后驅(qū)動(dòng)晶體管 TL飽臺(tái)導(dǎo)通，繼電器線圈RL．帶電，帶動(dòng)觸 點(diǎn)Sl閉合，S 為控制磁鐵電源的觸點(diǎn)，S 閉 合，則磁鐵電源接通。 電壓“V ”的電路原理與上述基本相同， 這里相對(duì)應(yīng)于“或門(mén)2 的輸入信號(hào)是以電位 比較的方式，從放大器的輸出端得到。

3 常見(jiàn)故障囊排除 故障l 正常開(kāi)機(jī)時(shí)，磁鐵電源繼電器 不吸合，故障狀態(tài)碼為“5004 ，并有聲報(bào)警， 故障指示燈“T ”亮(LED)。 此種故障，我們?cè)谑褂眠^(guò)程中遇到多次， 它一般發(fā)生在突然停電之后。從故障指示燈 “T ”和故障狀態(tài)碼“5004”所表示的信息看， 是“磁鐵內(nèi)部冷卻板溫度太高” 然而剛開(kāi)機(jī) 時(shí)，室溫狀態(tài)下的磁鐵，其內(nèi)部冷卻板溫度應(yīng) 也為室溫，不會(huì)高于53℃ ，與實(shí)際情況不符。 這種故障產(chǎn)生的原因，一般情況是由于 磁鐵下面感應(yīng)溫度的觸點(diǎn)還處于彈開(kāi)狀態(tài)， 沒(méi)有及時(shí)復(fù)位。因?yàn)橥蝗煌ｋ娭�后，磁鐵內(nèi) 部余熱在沒(méi)有冷卻水循環(huán)的情況下，將導(dǎo)致 磁鐵溫度太高(>53 C)，從而使感溫觸點(diǎn)斷 開(kāi)，當(dāng)磁鐵慢慢冷卻后，感溫觸點(diǎn)沒(méi)有復(fù)原。 此時(shí)可用萬(wàn)用表筆或其他工具輕輕敲打，并 測(cè)量觸點(diǎn)是否閉合，閉合后故障即排除。 故障2 儀器運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)“5020”報(bào) 警，磁鐵電源繼電器發(fā)出“碰碰”聲響，指示電 路“0”紅燈時(shí)亮?xí)r滅。
根據(jù)故障信息碼，首先應(yīng)檢查循環(huán)水水 壓，若水壓不正常則為正常報(bào)警指示，要排除 水壓過(guò)低的故障。若水壓正常，則要檢查內(nèi) 外循環(huán)水壓力觸點(diǎn)是否因振動(dòng)而時(shí)通時(shí)斷。 若水壓觸點(diǎn)正常，則要參考電路原理圖檢查 “或門(mén)2”的輸出端，此時(shí)“或門(mén)2”的輸出一定 在高、低電平上不斷跳變，而引起此連接點(diǎn)電 位變化的因素較多，須一一排除 首先更換 “或門(mén)2”(具體線路中為IC10，型號(hào)74L$32， 為接插件)，觀察故障是否消除，若故障消除， 則可判斷故障是由自鎖電路所引起，否則可 用萬(wàn)用表檢測(cè)電容C 兩端電位，若電位恒 定，則屬正常狀態(tài)，若電位不斷變化則可暫時(shí) 短路C 后進(jìn)行觀察，若因R_、C 元件及電源 +5v 的故障，此時(shí)即可判定出來(lái) 若故障現(xiàn) 象仍然存在，則往往與后繼電路有關(guān)，我們?cè)?遇到過(guò)固“狀態(tài)轉(zhuǎn)換”電路集成塊(74LS244) 的故障而逆向引起前面“或門(mén)2”輸出端的電 位變化，從而影響整個(gè)報(bào)警系統(tǒng)工作的故障 現(xiàn)象，經(jīng)替換“狀態(tài)轉(zhuǎn)換”板上的74L 44集 成塊后，儀器便正常。 故障3 穩(wěn)壓電源電流表無(wú)指示，磁鐵 擰制箱(BSN—l6)面板V 表頭指示在紅區(qū) (v 失落)，并伴隨報(bào)警聲。 v 失落是磁鐵自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)出現(xiàn)異常 的最終保護(hù)措施，目的是防止電流過(guò)大而燒 壞磁鐵線圈。此種現(xiàn)象的發(fā)生，一般都伴有 “磁通鎖定”(Flax on)指示燈閃爍，前面介紹 的七種故障都會(huì)引起這種現(xiàn)象。因此出現(xiàn)上 述故障時(shí)，可首先檢查BSN一16的八個(gè)紅色 LED指示燈，看是什么原因引起的。這時(shí)可 用BSN一16面板上的Reset進(jìn)行復(fù)位，若故 障為監(jiān)護(hù)指標(biāo)瞬間超限(如外電路因使用電 器突然啟動(dòng)而使市電有較大波動(dòng))，則Reset 后，故障便可消除(Red LED燈滅)。若非瞬 間故障，則相應(yīng)的指示燈(Red LED)不滅，可 由LED燈代表的信息檢查。若仍不能排除 故障，則要檢查磁鐵接通繼電器(RL )及其 觸點(diǎn)， 及+24V穩(wěn)壓電源。
故障4 內(nèi)循環(huán)水泵不工作，無(wú)法正常 開(kāi)機(jī)。內(nèi)循環(huán)水泵正常工作時(shí)，水流動(dòng)時(shí)會(huì) 發(fā)出“沙沙”的聲音，在離子交換柱中可以看 到不時(shí)有小氣泡流過(guò)。內(nèi)循環(huán)水泵不工作， 可能與電源或與控制電路有關(guān)，也可能與泵 體本身有關(guān)。判別的方法是：在報(bào)警板右上 角有兩個(gè)兩位開(kāi)關(guān)，其中一個(gè)寫(xiě)有“PUMP 0N’’，將此開(kāi)關(guān)由自動(dòng)位置撥到手動(dòng)位置 (set pump)，若內(nèi)泵工作，則故障與控制電路 有關(guān)，可檢查報(bào)警板電路；若泵仍不工作，則 檢查220V供電電源，看接插頭連接是否有 松動(dòng)，電源線是否斷線；若仍沒(méi)發(fā)現(xiàn)故障，則 屬泵本身(比如電機(jī)線圈燒斷)的故障，須將 內(nèi)泵拆下來(lái)進(jìn)行更換或修理。