黃佳維李巖峰戴 丹*段新安張亞夢

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S2001型野戰(zhàn)車載式X射線機透視攝影架基本原理與故障分析*

黃佳維①李巖峰②戴 丹②*段新安②張亞夢②

［摘要］目的：針對S2001型野戰(zhàn)車載式X射線機透視攝影架的頻發(fā)故障，在結(jié)合其結(jié)構(gòu)及原理進行故障分析的基礎(chǔ)上，提出有效的維修方法，以提高車載式X射線機透視攝影架的修復(fù)效率，增強技術(shù)保障能力。方法：分析透視攝影架的結(jié)構(gòu)、功能與電路原理，運用故障分析方法分析故障現(xiàn)象與故障原因，根據(jù)分析結(jié)果提出有效的維修方法。結(jié)果：通過故障分析，找出了透視攝影架微控制單元（MCU）板發(fā)生燒板、單片機配置不當(dāng)、按鍵鐵片斷裂以及變頻器受控系統(tǒng)損壞等常見故障成因，提高了修復(fù)效率。結(jié)論：野戰(zhàn)車載式X射線機透視攝影架的故障頻發(fā)主要部位是做不同運動的5個電機和相應(yīng)的電路板及配套變頻器，可根據(jù)故障分析找出有效的維修方法，從而提升野戰(zhàn)車載式X射線機透視攝影架的維修保障能力。

［關(guān)鍵詞］野戰(zhàn)車載式X射線機；透視攝影架；故障分析

黃佳維，男，（1990- ），大專。白求恩醫(yī)務(wù)士官學(xué)校醫(yī)學(xué)技術(shù)系，從事醫(yī)療裝備維修專業(yè)方向研究。

［First-author’s address］ Department of Medical Technology， Bethune Medical Officer School， Shi Jiazhuang， Hebei，050081， China.

S2001型野戰(zhàn)車載式X射線機配備的透視攝影架可以實現(xiàn)立位、臥位的透視攝影以及胸片攝影，該透視攝影架操作方便，運動靈活，既可以遙控操作，又可以近旁操作，對患者身體不同部位的檢查發(fā)揮著重大作用［1］。隨著X射線機服役時間的增長，透視攝影架故障率逐漸增加。本研究針對透視攝影架的基本原理和應(yīng)用及案例檢修的方法進行分析與探究，從而提高對透視攝影架的維修保障能力。

1 X射線機透視攝影架的結(jié)構(gòu)及功能

1.1 透視攝影架的部件組成

透視攝影架由立柱、橫臂、立柱滑車架、橫臂滑車架、角度指示盤、控制器、X射線管連接臂、增強器連接臂、球管及增強器橫向移動的伸縮筒9個部分組成。

1.2 透視攝影架各運動動作基本原理

（1）橫臂升降原理。橫臂沿立柱上下移動采用鏈傳動方式。交流伺服電機M2輸出的力矩，經(jīng)同步齒形帶傳動和蝸輪蝸桿傳動，從而驅(qū)動鏈輪轉(zhuǎn)動。由于鏈條為固定，因此固定于滑座的鏈輪轉(zhuǎn)動，帶動橫臂上的滑座，沿著上下直線導(dǎo)軌產(chǎn)生位移［2］。交流電機M2的額定工作電壓為200 Vac，橫臂上下移動的范圍為距地面600～1500 mm（如圖1所示）。

圖1 橫臂升降示圖

（2）橫臂轉(zhuǎn)動原理。交流伺服電機M1輸出的動力通過同步齒形帶傳至蝸桿減速器，其輸出端經(jīng)鏈傳動，傳至蝸桿蝸輪傳動裝置，從而由蝸輪的轉(zhuǎn)動帶動橫臂轉(zhuǎn)動。交流電機M1的額定工作電壓為200 Vac，橫臂轉(zhuǎn)動的角度為-25o～90o（如圖2所示）。

圖2 橫臂轉(zhuǎn)動示圖

（3）球管、增強器內(nèi)外向移動原理。動力由直流電機MII、MTB分別提供，球管與增強器的內(nèi)外向移動均采用直線推桿直接傳動方式［3］。兩個直流電機的額定工作電壓為24 Vdc，內(nèi)外向移動的最大范圍為100 mm，用兩只相同的直線推桿，分別帶動各自的伸縮筒，由于直線推桿都是固定的，使伸縮筒沿著各自的直線導(dǎo)軌產(chǎn)生位移。球管、增強器的對中心，是通過一對相同的螺旋多圈電位器進行跟蹤，確保X射線管及影像增強電視系統(tǒng)的移動同步（如圖3所示）。

圖3 球管及增強器向內(nèi)向外移動示圖

（4）球管滑座移動原理。動力由直流電機M3提供，球管滑座的移動同樣采用直線推桿直接傳動方式。由于直線推桿是固定的，使球管滑座沿著直線導(dǎo)軌產(chǎn)生位移。直流電機M3的額定工作電壓為24 Vdc，滑座帶動球管移動的距離為距增強器1000～1500 mm（如圖4所示）。

圖4 球管滑座移動示圖

2 X射線機透視攝影架的電路分析

S2001型野戰(zhàn)車載式X射線機透視攝影架功能主要通過上述4種動作電路實現(xiàn)，4種動作電路是由微控制單元（micro control unit，MCU）板控制電機驅(qū)動，從而達到方便操作者對病員各部位進行透視和攝影的效果。

控制線路和5個電機分別構(gòu)成上述4種動作電路，其中電機M1、M2與變頻器配合使用為橫臂轉(zhuǎn)動和橫臂升降提供動力。MCU板上相對應(yīng)的控制繼電器是KASONA、KASONB，提供電源的電壓為220 Vac。當(dāng)按下轉(zhuǎn)動按鍵或上下移動按鍵后繼電器吸合，控制系統(tǒng)會自動檢測橫臂位置狀態(tài)，達到要求后，微動開關(guān)閉合，電機才能帶動橫臂運動。

電機M3和電機MII、MTB分別給管球滑座移動和球管、增強器內(nèi)外向移動提供動力。此3個電機的24 Vdc電壓由MCU板下的開關(guān)電源提供［4］。當(dāng)按下管球滑座移動鍵時，控制系統(tǒng)自動檢測滑座位置狀態(tài)，當(dāng)滿足可以改變焦屏距要求時，驅(qū)動繼電器KA6和KA7吸合，電機M3工作，焦屏距開始變化。當(dāng)按下內(nèi)外向移動按鍵后，控制系統(tǒng)自動檢測球管和增強器間的位置狀態(tài)，當(dāng)滿足內(nèi)外向移動要求時，驅(qū)動繼電器KAIIL、KAIIR和KATBL、KATBR同時吸合，對應(yīng)的電機MII和MTB共同工作，球管和增強器同步移動，見表1。

3 X射線機透視攝影架的典型故障分析

S2001型野戰(zhàn)車載式X射線機應(yīng)用在野戰(zhàn)環(huán)境下和體檢任務(wù)中，因不同拍片體位的需要透視攝影架應(yīng)用頻繁，容易損壞，特別是在機械部分和電路部分，其典型案例分析如下。

表1 5個電機4種運動動作電路

3.1 故障案例一

透視攝影架橫臂升降、旋轉(zhuǎn)和球管滑座移動均正常，但球管、增強器不能內(nèi)外向移動，且按上MCU板后會發(fā)生燒板現(xiàn)象。

（1）案例分析。排除MCU板正常的情況下，球管、增強器不能內(nèi)外向移動，此兩處電路有問題。通過電路圖和實物結(jié)合用數(shù)字表排查得知電路板接入點排插線XSIIMOT到球管驅(qū)動電機MII線路短路。分析電路得知此線路與接入點XSMOTDC輸出的24 V開關(guān)電源直接相連，如果短路必定燒壞電路板。

（2）故障排除。拔除此排插電路板，燒板現(xiàn)象解除，拆解電機后發(fā)現(xiàn)線圈有短路［5］。更換新電機，故障得以解決。

3.2 故障案例二

燒板故障解決后，更換新MCU板發(fā)現(xiàn)橫臂不能上、下移動或旋轉(zhuǎn)，球管滑座不能移動等。

（1）案例分析。此現(xiàn)象出現(xiàn)表明新MCU板出現(xiàn)問題，拿好板子和其比較，發(fā)現(xiàn)新板子工作時所對應(yīng)的驅(qū)動繼電器不吸合［6］。將無問題MCU板上的各集成塊安裝在新?lián)Q的MCU板上進行實驗，其結(jié)果尚未解決故障，但更換單片機后故障解決，表明單片機程序有錯誤，其他新MCU板更換相同程序的單片機后均能使用［7-8］。

（2）故障排除。更換正確程序的單片機，故障解決。

3.3 故障案例三

近端遙控器上的旋轉(zhuǎn)鍵不能控制橫臂轉(zhuǎn)動。

（1）案例分析。按下其他鍵相對應(yīng)的驅(qū)動繼電器吸合，按下此旋轉(zhuǎn)鍵后無任何反應(yīng)，而MCU板完好無損，表明近端遙控電路有問題。拆解近端遙控器，用數(shù)字表測量旋轉(zhuǎn)按鍵到MCU板排插電路板處，發(fā)現(xiàn)近端遙控器線路有斷路現(xiàn)象，仔細查看確認(rèn)是按鍵鐵片斷裂。

（2）故障排除。更換按鍵，故障解決。

3.4 故障案例四

透視攝影架橫臂升降和旋轉(zhuǎn)無法進行。

（1）案例分析。更換好的MCU板仍無法進行透視攝影架橫臂的升降和旋轉(zhuǎn)，排除MCU板故障。結(jié)合電路圖和實物分析可知橫臂旋轉(zhuǎn)、升降的驅(qū)動電機M1、M2通過變頻器與MCU板相連，而變頻器通過改變電源頻率來改變電機轉(zhuǎn)速，因此有可能是變頻器出現(xiàn)問題［9-11］。測量變頻器的輸出電壓為20～70 V，而M1、M2的額定電壓為200 V，顯然不能夠帶動電機運轉(zhuǎn)；手動調(diào)節(jié)變頻器工作時輸出的電壓為180～230 V方能帶動橫臂升降和旋轉(zhuǎn)，表明變頻器的受控系統(tǒng)損壞。

（2）故障排除。分別更換2個新變頻器，故障解決。

4 結(jié)語

在透視攝影架的應(yīng)用中，出現(xiàn)故障時應(yīng)對發(fā)現(xiàn)的故障現(xiàn)象對照電路圖和實物認(rèn)真進行故障分析，判斷其故障大致位置和原因。拆解各電路連接線和器件前做好相應(yīng)標(biāo)記，確保電路不接錯，零件能復(fù)原，防止電路燒壞，遵循規(guī)范的維修流程［12-14］。機架各位置均具有限位開關(guān)，如果限位開關(guān)損壞或卡住，機架將無法運行，手動使橫臂升降和旋轉(zhuǎn)時尤其應(yīng)注意操作方法，以防損壞限位器。在日常工作中要按時做好預(yù)防性維護工作尤為重要，必須將透視攝影架的故障消滅在萌芽狀態(tài)［15］。

參考文獻

［1］蔣波，陳遠樹，張加雄，等.S2001型野戰(zhàn)車載式X線機故障維修兩例［J］.醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2012，33（10）：141.

［2］朱曉軍，錢學(xué)江.XCY2002-1/200型野戰(zhàn)X診斷車的操作技巧及使用中存在問題的改進設(shè)想［J］.醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2015，36（7）：116-118.

［3］戴志龍，蘆中慶，陳鴻軒，等.新型野戰(zhàn)X線車使用中存在問題及改進探討［J］.醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2008，29（11）：93-94.

［4］蔡永輝.醫(yī)療設(shè)備的開關(guān)電源基本原理與故障分析［J］.中國醫(yī)療設(shè)備，2007，22（4）：82.

［5］周志敏.直流電機電樞繞組匝間短路的分析與檢查［J］.中國科技博覽，2011（38）：245.

［6］李萬里，鈕洪海，謝華.利用指示燈巧修車載X線機機架［J］.醫(yī)療裝備，2014，27（1）：40.

［7］馬民花.單片機控制的獨立立柱式X射線機運動控制系統(tǒng)［J］.中國醫(yī)學(xué)裝備，2010，7（7）：23-26.

［8］孫頻東，51系列單片機程序跑飛問題探討［J］.南京師范大學(xué)學(xué)報：工程技術(shù)板，2001（4）：31-33.

［9］王能才，韋哲，曹彤，等.基于LTE與WLAN疊加的無線通信技術(shù)在車載式移動醫(yī)療信息系統(tǒng)中的應(yīng)用研究［J］.中國醫(yī)學(xué)裝備，2015，12（4）：9-11.

［10］孔凡場，侯茂春.變頻器在電機控制中的應(yīng)用［J］.吉林電力，2005（6）：47-49.

［11］袁洪良.淺談變頻器的選擇與應(yīng)用［J］.微特電機，2010，38（2）：73-74.

［12］初春，朱向會，羅永忠，等.野戰(zhàn)X線診斷車存在問題分析及改進建議［J］.醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2014，35（11）：129-130.

［13］陳鵬，梁慧，呂劍波.XCY2002-1/200型野戰(zhàn)X線診斷車的性能評價與改進設(shè)想［J］.醫(yī)療裝備，2013，26（2）：60-61.

［14］陳鵬，董海斌，謝志勇.XCY2002-1/200型野戰(zhàn)X線診斷車的應(yīng)用與探討［J］.醫(yī)療裝備，2011，24（10）：57-58.

［15］趙東海，葉常青，曲海燕，等.加強野戰(zhàn)醫(yī)療設(shè)備維修保養(yǎng)，提高遂行醫(yī)療保障能力［J］.醫(yī)療裝備，2013，26（10）：67-68.

①白求恩醫(yī)務(wù)士官學(xué)校醫(yī)學(xué)技術(shù)系 河北 石家莊 050081

②總后衛(wèi)生部藥品儀器檢驗所 北京 100071

［文章編號］1672-8270（2016）05-0020-03 ［中圖分類號］ R197.39

［文獻標(biāo)識碼］A

DOI:10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.05.007

作者簡介

收稿日期：2016-01-08

*基金項目：全軍醫(yī)學(xué)科技青年培育項目成長項目（15QNP099）“新型車載X線機機架關(guān)鍵技術(shù)的研究”

*通訊作者：danydd@126.com

Fundamental principles and common faults analysis of S2001 X-ray field vehicle perspective radiography stand

HUANG Jia-wei， LI Yan-feng， DAI Dan， et al

China Medical Equipment，2016，13（5）:20-22.

［Abstract］ Objective: Focused on detailed analysis of structures， principles and common faults in S2001 X-ray field vehicle perspective radiography stand， effective repair and maintennance methods can be put forward， which can improve the repair efficiency and strengthen medical support ability of X-ray field vehicle. Methods: Effective repair methods could be put forward by analyzing the structures， functions and circuit theory of the perspective radiography stand， and the faults. Results: The maintenance efficiency is improved after analyzing the faults. Conclusion: The major parts of the failures are the five different motors which drive the perspective radiography stand and its corresponding circuit boards and frequency converters after analyzing the faults. Combined with the situation， the effective repair methods can improve the maintenance support capability of S2001 X-ray field vehicle.

［Key words］S2001 X-ray field vehicle； Fluororadiographic radiography stand； Faults analysis