S2001型野战车载式X射线机透视摄影架基本原理与故障分析*

黄佳维李岩峰戴 丹*段新安张亚梦



S2001型野战车载式X射线机透视摄影架基本原理与故障分析*

黄佳维①李岩峰②戴 丹②*段新安②张亚梦②

［摘要］目的：针对S2001型野战车载式X射线机透视摄影架的频发故障，在结合其结构及原理进行故障分析的基础上，提出有效的维修方法，以提高车载式X射线机透视摄影架的修复效率，增强技术保障能力。方法：分析透视摄影架的结构、功能与电路原理，运用故障分析方法分析故障现象与故障原因，根据分析结果提出有效的维修方法。结果：通过故障分析，找出了透视摄影架微控制单元（MCU）板发生烧板、单片机配置不当、按键铁片断裂以及变频器受控系统损坏等常见故障成因，提高了修复效率。结论：野战车载式X射线机透视摄影架的故障频发主要部位是做不同运动的5个电机和相应的电路板及配套变频器，可根据故障分析找出有效的维修方法，从而提升野战车载式X射线机透视摄影架的维修保障能力。

［关键词］野战车载式X射线机；透视摄影架；故障分析

黄佳维，男，（1990- ），大专。白求恩医务士官学校医学技术系，从事医疗装备维修专业方向研究。

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

S2001型野战车载式X射线机配备的透视摄影架可以实现立位、卧位的透视摄影以及胸片摄影，该透视摄影架操作方便，运动灵活，既可以遥控操作，又可以近旁操作，对患者身体不同部位的检查发挥着重大作用［1］。随着X射线机服役时间的增长，透视摄影架故障率逐渐增加。本研究针对透视摄影架的基本原理和应用及案例检修的方法进行分析与探究，从而提高对透视摄影架的维修保障能力。

1 X射线机透视摄影架的结构及功能

1.1 透视摄影架的部件组成

透视摄影架由立柱、横臂、立柱滑车架、横臂滑车架、角度指示盘、控制器、X射线管连接臂、增强器连接臂、球管及增强器横向移动的伸缩筒9个部分组成。

1.2 透视摄影架各运动动作基本原理

（1）横臂升降原理。横臂沿立柱上下移动采用链传动方式。交流伺服电机M2输出的力矩，经同步齿形带传动和蜗轮蜗杆传动，从而驱动链轮转动。由于链条为固定，因此固定于滑座的链轮转动，带动横臂上的滑座，沿着上下直线导轨产生位移［2］。交流电机M2的额定工作电压为200 Vac，横臂上下移动的范围为距地面600～1500 mm（如图1所示）。

图1 横臂升降示图

（2）横臂转动原理。交流伺服电机M1输出的动力通过同步齿形带传至蜗杆减速器，其输出端经链传动，传至蜗杆蜗轮传动装置，从而由蜗轮的转动带动横臂转动。交流电机M1的额定工作电压为200 Vac，横臂转动的角度为-25o～90o（如图2所示）。

图2 横臂转动示图

（3）球管、增强器内外向移动原理。动力由直流电机MII、MTB分别提供，球管与增强器的内外向移动均采用直线推杆直接传动方式［3］。两个直流电机的额定工作电压为24 Vdc，内外向移动的最大范围为100 mm，用两只相同的直线推杆，分别带动各自的伸缩筒，由于直线推杆都是固定的，使伸缩筒沿着各自的直线导轨产生位移。球管、增强器的对中心，是通过一对相同的螺旋多圈电位器进行跟踪，确保X射线管及影像增强电视系统的移动同步（如图3所示）。

图3 球管及增强器向内向外移动示图

（4）球管滑座移动原理。动力由直流电机M3提供，球管滑座的移动同样采用直线推杆直接传动方式。由于直线推杆是固定的，使球管滑座沿着直线导轨产生位移。直流电机M3的额定工作电压为24 Vdc，滑座带动球管移动的距离为距增强器1000～1500 mm（如图4所示）。

图4 球管滑座移动示图

2 X射线机透视摄影架的电路分析

S2001型野战车载式X射线机透视摄影架功能主要通过上述4种动作电路实现，4种动作电路是由微控制单元（micro control unit，MCU）板控制电机驱动，从而达到方便操作者对病员各部位进行透视和摄影的效果。

控制线路和5个电机分别构成上述4种动作电路，其中电机M1、M2与变频器配合使用为横臂转动和横臂升降提供动力。MCU板上相对应的控制继电器是KASONA、KASONB，提供电源的电压为220 Vac。当按下转动按键或上下移动按键后继电器吸合，控制系统会自动检测横臂位置状态，达到要求后，微动开关闭合，电机才能带动横臂运动。

电机M3和电机MII、MTB分别给管球滑座移动和球管、增强器内外向移动提供动力。此3个电机的24 Vdc电压由MCU板下的开关电源提供［4］。当按下管球滑座移动键时，控制系统自动检测滑座位置状态，当满足可以改变焦屏距要求时，驱动继电器KA6和KA7吸合，电机M3工作，焦屏距开始变化。当按下内外向移动按键后，控制系统自动检测球管和增强器间的位置状态，当满足内外向移动要求时，驱动继电器KAIIL、KAIIR和KATBL、KATBR同时吸合，对应的电机MII和MTB共同工作，球管和增强器同步移动，见表1。

3 X射线机透视摄影架的典型故障分析

S2001型野战车载式X射线机应用在野战环境下和体检任务中，因不同拍片体位的需要透视摄影架应用频繁，容易损坏，特别是在机械部分和电路部分，其典型案例分析如下。

表1 5个电机4种运动动作电路

3.1 故障案例一

透视摄影架横臂升降、旋转和球管滑座移动均正常，但球管、增强器不能内外向移动，且按上MCU板后会发生烧板现象。

（1）案例分析。排除MCU板正常的情况下，球管、增强器不能内外向移动，此两处电路有问题。通过电路图和实物结合用数字表排查得知电路板接入点排插线XSIIMOT到球管驱动电机MII线路短路。分析电路得知此线路与接入点XSMOTDC输出的24 V开关电源直接相连，如果短路必定烧坏电路板。

（2）故障排除。拔除此排插电路板，烧板现象解除，拆解电机后发现线圈有短路［5］。更换新电机，故障得以解决。

3.2 故障案例二

烧板故障解决后，更换新MCU板发现横臂不能上、下移动或旋转，球管滑座不能移动等。

（1）案例分析。此现象出现表明新MCU板出现问题，拿好板子和其比较，发现新板子工作时所对应的驱动继电器不吸合［6］。将无问题MCU板上的各集成块安装在新换的MCU板上进行实验，其结果尚未解决故障，但更换单片机后故障解决，表明单片机程序有错误，其他新MCU板更换相同程序的单片机后均能使用［7-8］。

（2）故障排除。更换正确程序的单片机，故障解决。

3.3 故障案例三

近端遥控器上的旋转键不能控制横臂转动。

（1）案例分析。按下其他键相对应的驱动继电器吸合，按下此旋转键后无任何反应，而MCU板完好无损，表明近端遥控电路有问题。拆解近端遥控器，用数字表测量旋转按键到MCU板排插电路板处，发现近端遥控器线路有断路现象，仔细查看确认是按键铁片断裂。

（2）故障排除。更换按键，故障解决。

3.4 故障案例四

透视摄影架横臂升降和旋转无法进行。

（1）案例分析。更换好的MCU板仍无法进行透视摄影架横臂的升降和旋转，排除MCU板故障。结合电路图和实物分析可知横臂旋转、升降的驱动电机M1、M2通过变频器与MCU板相连，而变频器通过改变电源频率来改变电机转速，因此有可能是变频器出现问题［9-11］。测量变频器的输出电压为20～70 V，而M1、M2的额定电压为200 V，显然不能够带动电机运转；手动调节变频器工作时输出的电压为180～230 V方能带动横臂升降和旋转，表明变频器的受控系统损坏。

（2）故障排除。分别更换2个新变频器，故障解决。

4 结语

在透视摄影架的应用中，出现故障时应对发现的故障现象对照电路图和实物认真进行故障分析，判断其故障大致位置和原因。拆解各电路连接线和器件前做好相应标记，确保电路不接错，零件能复原，防止电路烧坏，遵循规范的维修流程［12-14］。机架各位置均具有限位开关，如果限位开关损坏或卡住，机架将无法运行，手动使横臂升降和旋转时尤其应注意操作方法，以防损坏限位器。在日常工作中要按时做好预防性维护工作尤为重要，必须将透视摄影架的故障消灭在萌芽状态［15］。

参考文献

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①白求恩医务士官学校医学技术系 河北 石家庄 050081

②总后卫生部药品仪器检验所 北京 100071

［文章编号］1672-8270（2016）05-0020-03 ［中图分类号］ R197.39

［文献标识码］A

DOI:10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.05.007

作者简介

收稿日期：2016-01-08

*基金项目：全军医学科技青年培育项目成长项目（15QNP099）“新型车载X线机机架关键技术的研究”

*通讯作者：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