核磁共振波譜儀磁鐵保護系統(tǒng)的故障排除

核磁共振波譜儀磁鐵保護系統(tǒng)的故障排除
摘要本文對AC80核磁共振波譜儀磁鐵保護l系統(tǒng)電路進行了分析，并討論了報警 電路的常見故障及排除方法。 關(guān)鍵詞核磁共振波譜儀，磁鐵保護系統(tǒng)，故障排除 核磁共振波譜儀在有機化學(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譜儀的磁場是 由電磁鐵產(chǎn)生的，磁鐵是這類儀器的關(guān)鍵部 件，因而對磁鐵的保護是儀器正常運行的重 要保證。為此，儀器線路中專門設(shè)置了一套 對磁鐵的自動保護報警系統(tǒng)，一旦被檢測的 物理量超出范圍，則磁鐵就會自動斷電，并發(fā) 出聲音報警和信息碼，以引起操作人員的注 意。但是，磁鐵自動保護電路本身有時也會 出現(xiàn)故障，一種情況是當(dāng)儀器工作的各項指 標(biāo)都正常時，儀器出現(xiàn)聲報警并切斷磁鐵電 源；另一種情況是儀器工作的某項指標(biāo)出現(xiàn) 異常，而使保護電路失效。本文對A圓0NMR 譜儀磁鐵保護系統(tǒng)(報警電路)和報警電路發(fā) 生的幾種故障作一些分析與討論。

1 磁鐵自動保護的內(nèi)容與指標(biāo) 磁鐵的自動保護有八個方面：對輸人電 壓的斷相、超壓、超電流進行保護；對磁鐵電 源箱的溫度、磁鐵線圈的溫度、磁鐵內(nèi)部冷卻 板的溫度進行保護；對循環(huán)水壓力進行保護； 磁鐵電源輸出級晶體管的集電極和發(fā)射極之 間的電壓(v )進行控制．具體指標(biāo)見附表所 示。 儀器還為八種故障設(shè)置_r狀態(tài)字，可在 控制臺上進行顯示。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 見圖l(a)所示。 ： 圖l(a)中“X”代表此約束項受故障源控 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 三位組成一個八進制數(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)。 八進制便表示為： 5 0 2 0。再如：控制 臺出現(xiàn)“5004”八進制故障信息碼，其二進制 狀態(tài)字為圖1(c)。可里T3項有故障，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 磁鐵保護系統(tǒng)電路原理 磁鐵自動保護系統(tǒng)電路原理框圖如圖2 所示。故障檢測部分來自附表中所列的八種 情況。前五種是以開關(guān)的通斷作為信號，后三 種采用電位比較的方式。一旦檢測到八種情 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 條支路通過指示電路進行指示；第二條支路 通過門電路控制驅(qū)動電路，由驅(qū)動電路驅(qū)動 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)換電路將信號進到控制臺， 若有故障，控制臺上便發(fā)出聲報警和顯示故 障信息代碼提示操作者。 圖3畫出了以水壓【0)和電壓(V )為 具體電路的磁鐵自動保護系統(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 磁鐵自動保護電路工作原理圖 圖3中，自鎖電路由“或門2”、“與門3” 組成，它把“或門2”輸入端的瞬問故障鎖定 到輸出端，影響后繼電路狀態(tài)。指示電路由 “驅(qū)動門1”、電阻R ，發(fā)光二極管LED和 +15V電源組成。正常時，由于“驅(qū)動門l”輸 出為低電平，則LED燈不亮。由D1一R、R 、 “非門4”組成的門電路直接受“或門2”輸出 端控制，正常時，此門電路輸出為高電平 驅(qū) 動電路由R4、晶體管_r_、繼電器RL 、指示燈 LED 、Re、139及+15V 電源組成。正常時， 由門電路輸出的高電平，經(jīng)R 后驅(qū)動晶體管 TL飽臺導(dǎo)通，繼電器線圈RL．帶電，帶動觸 點Sl閉合，S 為控制磁鐵電源的觸點，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， 這里相對應(yīng)于“或門2 的輸入信號是以電位 比較的方式，從放大器的輸出端得到。

3 常見故障囊排除 故障l 正常開機時，磁鐵電源繼電器 不吸合，故障狀態(tài)碼為“5004 ，并有聲報警， 故障指示燈“T ”亮(LED)。 此種故障，我們在使用過程中遇到多次， 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” 然而剛開機 時，室溫狀態(tài)下的磁鐵，其內(nèi)部冷卻板溫度應(yīng) 也為室溫，不會高于53℃ ，與實際情況不符。 這種故障產(chǎn)生的原因，一般情況是由于 磁鐵下面感應(yīng)溫度的觸點還處于彈開狀態(tài)， 沒有及時復(fù)位。因為突然停電之后，磁鐵內(nèi) 部余熱在沒有冷卻水循環(huán)的情況下，將導(dǎo)致 磁鐵溫度太高(>53 C)，從而使感溫觸點斷 開，當(dāng)磁鐵慢慢冷卻后，感溫觸點沒有復(fù)原。 此時可用萬用表筆或其他工具輕輕敲打，并 測量觸點是否閉合，閉合后故障即排除。 故障2 儀器運行過程中出現(xiàn)“5020”報 警，磁鐵電源繼電器發(fā)出“碰碰”聲響，指示電 路“0”紅燈時亮?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警指示，要排除 水壓過低的故障。若水壓正常，則要檢查內(nèi) 外循環(huán)水壓力觸點是否因振動而時通時斷。 若水壓觸點正常，則要參考電路原理圖檢查 “或門2”的輸出端，此時“或門2”的輸出一定 在高、低電平上不斷跳變，而引起此連接點電 位變化的因素較多，須一一排除 首先更換 “或門2”(具體線路中為IC10，型號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 用萬用表檢測電容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 短路C 后進行觀察，若因R_、C 元件及電源 +5v 的故障，此時即可判定出來 若故障現(xiàn) 象仍然存在，則往往與后繼電路有關(guān)，我們曾 遇到過固“狀態(tài)轉(zhuǎn)換”電路集成塊(74LS244) 的故障而逆向引起前面“或門2”輸出端的電 位變化，從而影響整個報警系統(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)，并伴隨報警聲。 v 失落是磁鐵自動保護系統(tǒng)出現(xiàn)異常 的最終保護措施，目的是防止電流過大而燒 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 的七種故障都會引起這種現(xiàn)象。因此出現(xiàn)上 述故障時，可首先檢查BSN一16的八個紅色 LED指示燈，看是什么原因引起的。這時可 用BSN一16面板上的Reset進行復(fù)位，若故 障為監(jiān)護指標(biāo)瞬間超限(如外電路因使用電 器突然啟動而使市電有較大波動)，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， 及+24V穩(wěn)壓電源。
故障4 內(nèi)循環(huán)水泵不工作，無法正常 開機。內(nèi)循環(huán)水泵正常工作時，水流動時會 發(fā)出“沙沙”的聲音，在離子交換柱中可以看 到不時有小氣泡流過。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：在報警板右上 角有兩個兩位開關(guān)，其中一個寫有“PUMP 0N’’，將此開關(guān)由自動位置撥到手動位置 (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，電源線是否斷線；若仍沒發(fā)現(xiàn)故障，則 屬泵本身(比如電機線圈燒斷)的故障，須將 內(nèi)泵拆下來進行更換或修理。