用笔式数字万用表多加功能检测医疗设备

张建松，邢学刚，刘亚芹，苏重清

大庆油田总医院 器械科，黑龙江大庆 163001

用笔式数字万用表多加功能检测医疗设备

张建松，邢学刚，刘亚芹，苏重清

大庆油田总医院 器械科，黑龙江大庆 163001

本文介绍了在保持普通笔式DVM（数字电压表） 3211B体积和接出线根数的前提下增加测量射频与脉冲的功能，检测振荡回路、向AV电路注入信号定位故障点、用声音寻迹AV信号、测量线圈短路、分辨小于1/100Ω电阻差异；确定PCB (Printed circuit board，PCB，印刷电路板)短路点和测量上安培电流等功能，用于检测医疗电子设备的实验及其原理。

笔式数字万用表；医疗电子设备；设备维修；医用放射线设备

1 问题的提出

现在在检修医疗电子设备时，若能探测射频信号或脉冲是否存在、测出线圈小于1Ω的电阻差别和能向被测电路注入信号，观察被激励后的反应会给检修提供很大方便。

然而现有数字万用表不能用于测频率较高的信号，有的工作频率范围仅为40～400Hz[1]，虽有用外接检波器测高频信号的，但比较不便，只有较高级的数字万用表，才能测出本身阻值小于0.1Ω的电阻。用有的笔式数字万用表低阻档测量6Ω的电阻读数还仍然为零；有的笔式数字万用表低阻档测量标称误差达±9字，一些价值2000多元的数字万用表低阻档测量误差达±2字,这主要是由于其采用比例法测电阻，测小电阻时标准电阻远大于被测电阻，被测电阻上电压极低而万用表中的集成电路放大系数和精度有限所至,这就无法测出小于百分之几殴姆的电阻；虽有在万用表中加信号发生器的，但体积较大，成本较高而且因多加端子令使用不便。因为喇叭体积和需增输入端子或转换开关等原因，现有万用表中没有加用声音寻迹指示电信号的功能。由于转换开关额定电流等限制，现有普通数字万用表测上安培的电流多另专用一插口而不便，一般笔式数字万用表多只能测0.2 A以下的电流而有的还不能测电流。

上述有的检测虽能用示波器或逻辑笔以及专用信号发生器实现，但存在价格昂贵、体积庞大、接线和操作麻烦等缺点。因此常有人自制仪器[2]。有的仪器虽将多个功能集于一身，但造价高、体积大、接线端子多和操作麻烦。在医院中检修医疗电子设备时使用上述仪器的机会毕竟不如实验室多，精度要求也不如实验室那样高，经济投入也无法和实验室比。为此我们成功地在保持3211B小体积笔式数字万用表功能、体积和接出线根数的同时，在其中增加测高频和脉冲信号、测p-n 结正反向和导通电压、测小于百分之一殴姆的电阻、输出音频信号和寻迹音频信号、测量交直流电流等功能。

2 电路原理

图1 笔式数字万用表多加功能电路原理

如图1 所示，它是在现有笔式数字万用表[3]中增加K11、D11和C11，使能测高频和脉冲信号； 增加K21、R21、R22和LED，使之能测p-n结正反向和导通电压、线圈短路、小于百分之一殴姆的电阻； 增加R31～R38、C31～C34、ZD31和T31～T32，使之能输出音频信号和寻迹音频信号； 增加K41、R41～R43，能测量上安培的交直流电流。所有增加的功能档仍共用原表的探针和公共线。

如图1 所示的开关位置保持了现有数字万用表的功能，其测电压和电阻的方法和原来一样，这里不再赘述。

测高频和脉冲信号时，在原表测直流电压的选择基础上将K11掷到RF档，D11和C11将所测信号变成直流电压供显示。所测信号的电压和频率限制依赖于D11和C11的选择。其原理可参看有关资料[4]。

测p-n结正反向和导通电压时，在原表测直流电压的选择基础上将自复位开关K21压下，所测电压即p-n结正向导通电压。

由图1可知，原来测量电阻很小时用低电阻档测量,可认为被测量电阻上流过的电流是0.1mA(集成电路ICL7139的LOΩ端的1.000V电压除以测小电阻时10K标准电阻R3),使被测量电阻上流经的电流增大，就能增大在其两端产生的电压降,就能向集成电路按比例地增加测量信号输入电压。而增加功能后V+和COM间是由集成电路稳压的3.000V, 被测量电阻很小时，R21通过增加的开关K21和R3同时向被测量电阻提供的电流之和是10mA, 是原来的100倍, 电阻值显示也是原来的100倍。此时的开路电压超过2 V，还可用来检测发光二极管和光耦元件[5、6]。测小电阻时，在原测量低电阻的基础上，将自复位开关K21压下，短路表笔后记下读数。将测量小电阻时得到的读数减去短路表笔后记下的读数再除以100即得到所测小电阻值。短路表笔后的非零读数主要是由表笔及其引线的电阻造成的，实验时测得原实验用表表笔造成的此读数为8，将引线变短变粗后使其读数降至6，以使测量更方便和精确。

检测音频信号时，在测量电压时的选择基础上将K11掷到AF档，被测信号经由C11、C31、R31～R32和C31耦合，经T31～T32放大后由BZ发声指示。此功能的作用主要是检测音频信号（脉冲或者语音信号）是否存在、振荡器是否起振、直流电源上是否有交流干扰等定性测量[7]，因此没有考虑饱和失真问题。输出音频信号时，所有开关和检测音频信号时相同，闭合原表的读数，保持开关SB使其增加一级放大器并正反馈而自激振荡，信号经由C11、C31、R31～32和C31～32耦合输出。 其输出在100k欧姆电阻时为3000mVp-p, 在10K欧姆电阻时为1000mVp-p,在150欧姆电阻时为20mVp-p。空载时其输出为1kHz，其频率伴随负载加重而略微上升。其中含有丰富的谐波可利用。

测量交流或直流电流时，分别是在测量交流或直流电压的基础上压下K41。K41的转换，一是引入了电流取样电阻R43，二是让R41拉V/Ω/A端电位至V-，使集成电路选择测量电流状态[8]。

3 使用效果

曾使用测高频和脉冲探测到超声扫描仪的视频信号，确诊过无显示是视频监视器本身故障所致。

用此表测量直径为0.07mm的10cm长度漆包线即能引起47个读数改变，同样的1cm长度漆包线即能引起多达5个的读数改变，因此能测量分辨收音机中频变压器的初级和次级绕组，测量线圈短路。有一次大庆龙南医院MRI的液氦压缩机烧毁，用普通DVM测其三相线圈的电阻完全一样都为零，用了此表才看出差别确定了故障。

实验表明用其AF档检测占空比为1:1的1kHz方波幅度为50 mVp-p时距表25Cm处很容易听到，幅度为300mVp-p时已相当清楚。检测占空比为1:1的10Hz方波也能听到，因其含有丰富的谐波。检测信号频率的上限因人的听力不同而异。曾使用其信号发生器功能向X线机的显示器视频输入端注入信号，看到屏幕上显示出横向条纹判断出故障所在。

数字万用表原有功能仍然保持。本领域技术人员根据其电路原理还可做更多灵活应用。

4 元器件选用特别说明与使用注意事项

C6、ZD31和R31-R32用于防止被测高压冲击集成电路，为防止检测点电压烧毁R31和ZD31， F21和ZD21能防止误用低电阻档测量电流或电压使较大电流意外流经集成电路而将其损坏；F11能防止误用电流档测量过大电流或电压使较大电流意外流经集成电路而将其损坏；2K电阻R7用于减轻测小电阻时由R21给集成电路增加的电流负担。F11和F21是外形酷似1/8W电阻的保险丝。D31将集成电路的HOLD端电位在不压下SB时箝位于COM地电位。考虑到K41电流容量要求，K41用1A/250V限位开关拆下簧片代用。

考虑到电容耐压越高其体积越大，AF和RF档所用电容耐压有限。因此用这两个档时最好检测点的直流电压不要超过24V，此电压能覆盖一般的常用固态电路工作点电压。使用AF档时，R31和ZD31构成的直流通路若影响到被检测电路的工作，可在表笔上串联一个隔直电容，该电容没有做在表里是因为其耐压和容量决定了其体积较大。

[1] 沙占友,沙占为,高俊岭.新型数字万用表原理与应用[M].北京:电子工业出版社,1994.

[2] 刘亚芹,王开印,苏重清,等.逻辑脉冲电平讯响和光指示器的研究及使用[J].医疗设备信息,2006,21(6):15.

[3] 沙占友,李学芝.新型数字万用表电路图集[M].北京:人民邮电出版社,1996.

[4] 刘亚芹,苏重清,刘春雨.万用表加装射频检测功能检测医疗设备[J].医疗设备信息,2007,22(6):13.

[5] 刘亚芹,邢学刚,苏重清,等.医疗器械中光电传感器引起的故障及其检修方法[J].医疗设备信息,2006,21(7):73.

[6] 王至秋,匡军,于艳.速学万用表检测100例[M].北京:中国电力出版社,2009.

[7] 苏重清,刘亚芹,孙建男,等.医用电子仪器中干扰与噪声的防止与抑制(上)[J].医疗卫生装备,2006, 227(1):79.

[8] 沙占友.3211B自动量程笔式万用表原理与维修[J].电脑报合订本,1992:42.

Using Added Function of Pen-type Digital Multimeter to Detect Medical Equipment

ZHANG Jian-song, XING Xuegang, LIU Ya-qin, SU Zhongqing
Equipment Department,Daqing Oilfield General Hospital, Daqing Heilongjiang 163001,China

This paper describes an experienment and its principle to add the functions such as probing RF and pulse signals, detecting oscillations, injecting signal into AV circuits to locate bugs, tracing pulse or AV signals by sound, detecting short coil, distinguishing resistance which is less than 1/100Ω, locating short point on PCB, measuring more than Ampere current (the ordinary type usually can measure no more than 0.2 Ampere) while it still remains the size and the probe number of the ordinary pen-type DVM 3211B.

pen-type digital multimeter;medical electronic equipment;equipment maintenance;medical radiation equipment

1674-1633(2010)04-0024-02

2009-08-24

2010-01-25

专利：国家专利（97219318.9）。

本文作者：张建松，器械工程师，主要从事放射线设备维修工作。

作者邮箱：zhjs_888@sina.com

TM938.1+2

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2010.04.009