核磁共振波譜儀磁鐵保護系統的故障排除
摘要本文對AC80核磁共振波譜儀磁鐵保護l系統電路進(jìn)行了分析，并討論了報警 電路的常見(jiàn)故障及排除方法。 關(guān)鍵詞核磁共振波譜儀，磁鐵保護系統，故障排除 核磁共振波譜儀在有機化學(xué)、聚合物化 學(xué)、生物醫學(xué)、固體物理等領(lǐng)域都有著(zhù)廣泛的 應用。
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，因而對磁鐵的保護是儀器正常運行的重 要保證。為此，儀器線(xiàn)路中專(zhuān)門(mén)設置了一套 對磁鐵的自動(dòng)保護報警系統，一旦被檢測的 物理量超出范圍，則磁鐵就會(huì )自動(dòng)斷電，并發(fā) 出聲音報警和信息碼，以引起操作人員的注 意。但是，磁鐵自動(dòng)保護電路本身有時(shí)也會(huì ) 出現故障，一種情況是當儀器工作的各項指 標都正常時(shí)，儀器出現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出現 異常，而使保護電路失效。本文對A圓0NMR 譜儀磁鐵保護系統(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(dòng)保護的內容與指標 磁鐵的自動(dòng)保護有八個(gè)方面：對輸人電 壓的斷相、超壓、超電流進(jìn)行保護；對磁鐵電 源箱的溫度、磁鐵線(xiàn)圈的溫度、磁鐵內部冷卻 板的溫度進(jìn)行保護；對循環(huán)水壓力進(jìn)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(jìn)行控制．具體指標見(jiàn)附表所 示。 儀器還為八種故障設置_r狀態(tài)字，可在 控制臺上進(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)從右邊數每 三位組成一個(gè)八進(jìn)制數，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 臺出現“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 磁鐵保護系統電路原理 磁鐵自動(dòng)保護系統電路原理框圖如圖2 所示。故障檢測部分來(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，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)電路控制驅動(dòng)電路，由驅動(dòng)電路驅動(dòng) 磁鐵電源的斷與合；第三條支路送到狀態(tài)轉 換電路，由狀態(tài)轉換電路將信號進(jìn)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(huà)出了以水壓【0)和電壓(V )為 具體電路的磁鐵自動(dòng)保護系統電路。跗表中 前五種監控指標與水壓(O)電路原理相同， 后三種監控指標則與電壓(V )電路原理相 同。因此，圖3中以相應方框代表之。 圖3 磁鐵自動(dòng)保護電路工作原理圖 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 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 后驅動(dòng)晶體管 TL飽臺導通，繼電器線(xiàn)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， 這里相對應于“或門(mén)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(jiàn)故障囊排除 故障l 正常開(kāi)機時(shí)，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(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“磁鐵內部冷卻板溫度太高” 然而剛開(kāi)機 時(shí)，室溫狀態(tài)下的磁鐵，其內部冷卻板溫度應 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 磁鐵下面感應溫度的觸點(diǎn)還處于彈開(kāi)狀態(tài)， 沒(méi)有及時(shí)復位。因為突然停電之后，磁鐵內 部余熱在沒(méi)有冷卻水循環(huán)的情況下，將導致 磁鐵溫度太高(>53 C)，從而使感溫觸點(diǎn)斷 開(kāi)，當磁鐵慢慢冷卻后，感溫觸點(diǎn)沒(méi)有復原。 此時(shí)可用萬(wàn)用表筆或其他工具輕輕敲打，并 測量觸點(diǎn)是否閉合，閉合后故障即排除。 故障2 儀器運行過(guò)程中出現“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(shí)亮時(shí)滅。
根據故障信息碼，首先應檢查循環(huán)水水 壓，若水壓不正常則為正常報警指示，要排除 水壓過(guò)低的故障。若水壓正常，則要檢查內 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(xiàn)路中為IC10，型號74L$32， 為接插件)，觀(guān)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(guān)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 象仍然存在，則往往與后繼電路有關(guān)，我們曾 遇到過(guò)固“狀態(tài)轉換”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)報警系統工作的故障 現象，經(jīng)替換“狀態(tài)轉換”板上的74L 44集 成塊后，儀器便正常。 故障3 穩壓電源電流表無(wú)指示，磁鐵 擰制箱(BSN—l6)面板V 表頭指示在紅區 (v 失落)，并伴隨報警聲。 v 失落是磁鐵自動(dòng)保護系統出現異常 的最終保護措施，目的是防止電流過(guò)大而燒 壞磁鐵線(xiàn)圈。此種現象的發(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 )引起這種現象。因此出現上 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)行復位，若故 障為監護指標瞬間超限(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穩壓電源。
故障4 內循環(huán)水泵不工作，無(wú)法正常 開(kāi)機。內循環(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(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(dòng)，電源線(xiàn)是否斷線(xiàn)；若仍沒(méi)發(fā)現故障，則 屬泵本身(比如電機線(xiàn)圈燒斷)的故障，須將 內泵拆下來(lái)進(jìn)行更換或修理。