超声诊断仪二维、彩色间歇性图像干扰故障研究

陈天宝

（海南医学院第二附属医院设备科，海南 海口 570311）

1 故障描述

所有探头在二维或者彩色模式下，均可能随机性出现干扰，持续时长可能一闪而过，可能持续数秒，也可能一直存在。图1、2 为用户所记录的故障图。

图1 2017 年用户所拍故障图b

图2 2017 年用户所拍故障图b

2 故障分析

2.1 设备外部因素

超声设备的成像易受外界空间电磁波及电网干扰，外界干扰需要作为干扰的首要考虑因素，设备周围的电气设备：如UPS 不间断电源、插线板，电脑、电梯、荧光灯超声刀、生化设备等都将可能是干扰源。外部引入的图像干扰往往有如下几种特征：（1）出现频率有随机性或不确定性；（2）干扰图像往往在中远场部分，呈现水波纹状，从左往右或从右往左滚动，也即按一定方向滚动；（3）在探头接触人体时干扰会出现或者强度增强，不接触人体时干扰会减弱甚至消失；（4）出现干扰时，如果被检查者将手和机器外壳相接触，或者设备接入专用地线，可能会减弱干扰的强度。外部干扰的排查措施，包括隔离周围电气设备、更换设备场地、连接专用地线、设备底部铺垫铜丝屏蔽网等。

2.2 设备内部因素

设备的图像由众多板块合作处理而成，总的来说，由前端采集模块负责超声波发射接收，经有FEC、彩虹线发送至后端进行图像处理最终由显示系统显示；电源系统负责前后端电压的供应；AP&I 负责提供参数表，如图3 为所示。

图3 M-mode and Color Front-end Signal Path Block Diagram

那么参与图像成像及相关的因素包括：前端采集模块的探头、CB、NAIM、SHSEL、AFP、FEC（包括FEC 的参数配置）；后端处理的有：DSC、母版、显卡；显示系统有：UAVIO、屏幕。此外前端的高压脉冲及电路板工作电压，是由电源的APS 提供，电源提供的几组电压中，+3.5Vdc、+-5.3Vdc 是前端模拟电路的工作电压；15Vdc、+48Vdc 经过前端母版AFP 给到高压板NAIM，由高压板进行调节成高压脉冲，通过四块通道板执行波束形成发射，所以电源需要作为考虑因素之一，包括电源至AFP 的线缆Segment1；此外FEC 至DSC 的彩虹线作为前后端数据的传输通路，也应考虑。

3 故障诊断排查

3.1 排除场地等外界因素

根据此设备干扰图像的特征：腹部模式下彩色时规则的直射线状、二维时全场随机性散状闪烁点；位置：彩色干扰从扇区根部发射到中远场；强度：比较固定，不受人体接触探头与否、以及干扰时人体接触机壳或接地而变化；断开房间内所有电器设备，仅使IU22 通电，故障依旧，排除场地外界因素。

3.2 排查设备内部因素

（1）任意仅接1 个探头，故障依旧；不接探头，单独Fake1 个C5-2 探头，故障依旧；排除探头引起，故障确定为机身内部。

（2）选用出厂默认预设调节，并尝试关闭Sonoct、Xres，调节Iscan、2D 及Color 增益，无效；排除图像预设参数引起。

（3）Debug 前端信息正常、电压温度自检正常、下载Log 查看运行记录及前端电压温度，正常；初步判断和电压、温度没有关系。

（4）Tech Admin 后台刷前端FEC 配置无效；执行2D及Color 的Data Path 自检，结果为Passed。

（5）执行Channel Walk 等排查。均是使用的Board、Manual 手动模式；因考虑C5-2 探头的干扰特征最具特征性，故所有的Channel Walk 均是在C5-2 探头下执行。因执行Channel Walk 过程中，多次对调老CB，以及后面更换新CB，以防混淆，我们把维修之前机器原始状态的四块旧CB，分别为CB0、CB1、CB2、CB3 定义为④号、③号、②号、①号进行实验。

（6）验证结论。设备观察数日，干扰图像没有再发生。确定故障已经解决。根据之前得出的结论：干扰图像是由②号和③号通道板共同引起的。也就是说：这个旧的AFP 同样是引起干扰的原因之一，而且它会造成Channel Walk 的结果指向CB2 及CB3 存在问题。原来，在我尝试两个新CB 不能解决故障后，更换了AFP，虽然此时把有问题的AFP 拿下来了，但由于DOA 的CB 一直在上面，所以故障一直不能解决，直到把这个DOA 的CB 取下来，机器才恢复正常。至此我认为故障由两块CB 及AFP 同时引起的可能性非常小，决定把之前验证旧通道时，没有观察到干扰的②号通道板装回观察，此时搭配的是新AFP。观察若干日机器正常。

4 故障解决

更换一块AFP 及一块CB。第二块新CB 因同样图像干扰申请DOA，第一块元件老化的CB 导致图像通道缺失及开机报错503 申请DOA。

5 思考及总结、改进及完善

5.1 思考

（1）进行实验时CB2 位置的N2 和CB3 位置的N3 进行对调，此时的Channel Walk 结果为何会从CB2、CB3 都有干扰故障，变为只是CB3 有干扰故障？

（2）在坏的AFP 搭配情况下，Channel Walk 的结果出现异常可以理解，但是在实验验证③号通道板时，此时搭配的是新AFP 及新SHSEL，单独把有问题的③号通道板放回CB2 位置，为何此时的Channel Walk 结果，是提示CB2 及CB3 都有干扰？

上述两点都是说：有问题的CB 如果在CB2 的位置，可能会引起Channel Walk 的结果提示CB2 及CB3 有问题。这个情况究竟是否属于个例还是在特殊情况下会真实存在，需要更多的案例来验证。假设其是一个在特殊情况下的真命题，那么以后我们执行Channel Walk 时，如果同时提示CB2 及CB3 有问题，此时不妨先对调CB2 及CB3 位置进行观察结果变化与否，而不着急去对调CB0、CB1 及CB2、CB3 的位置。

5.2 总结

（1）执行任何一个动作，相应地做好笔记记录，如做了什么维修动作，此时的故障现象特征有无变化、自检等检测结果如何，进行一一对应，不混淆；如，每次更换CB 如果干扰持续时间长度允许的话都要做Channel Walk，而且记录好每个步骤后的干扰的位置、持续时间、强度等信息变化。

（2）跳出思维禁锢，由于图像特征明显，一直认为故障是CB 引起；思维定势：认为故障属于单一故障，不曾假设，同样的故障现象可能由多个同类型板块公共引起，甚至可能由不同类型板块共同引起；特别在存在备件DOA 等干扰因素的情况下，更要大胆设想，小心求证。

（3）手上有新的备件（如果已经拆封）则使用新的备件，这样可以排除旧备件的干扰和影响，待彻底解决故障后，再将无关的备件装回。

（4）维修，是不断判断、假设、验证、再判断、再假设、再验证的过程。当提出一个假设或者结论后，需要推敲它的可靠性及真实性，如果存在疑问或违背理论的地方，一定要进行验证。

5.3 改进及完善地方

（1）可以把这块旧CB、AFP 及疑是DOA 的新CB，拿至同型号版本的机器上再进行测试验证。

（2）不急于操作更换备件，对于故障，执行足够长的时间观察或者检测，尽量得到多一些的诊断信息。在轮换第一块新通道时，虽然几次都是干扰时间很短不足以做Channel Walk，实际可以更再耐心一些，多花些时间等待，等到干扰持续出现时，进行Channel Walk，以此得到更多信息。

（3）在使用第二块新CB 时，应该再单独轮换一遍，如果故障依旧，那么虽然不能判断第一块CB 或者第二块CB 是否哪块存在DOA，但能够得出一定的结论，比如，故障不是CB 引起；或者故障是由大于等于两块CB 引起，或者故障是由CB 及另外元件组合而成的复合故障。因为我们定的两块新CB 同时同样的DOA 现象的可能性实在太小，当然，特殊时候也需要考虑此可能性。

6 探索

假设设备存在2 个CB 相同故障，且怀疑我们定的CB 板中存在DOA 相同故障，那么我们在不使用Channel Walk 的情况下，如何最快速度通过排列组合方式排查清楚，确定哪个是DOA，及哪2 个CB 是坏CB？

单独用第一块新CB 轮一遍，解决不了；再使用第二块新CB 轮一遍，解决不了，此时说明坏的CB 不止一块。根据排列组合，原来设备有四块CB，其中两块是坏的，加上订的两块CB，假设订的CB 没有存在DOA，此时组合方式共有6 种，如果盲拼，解决故障的概率为：16.7%；如果订的两块CB 中，假定存在一块DOA，那么第三块CB 到场，分别用第三块和第一块作为组合，或者用第三块和第二块作为组合，盲拼的话，此时解决故障的概率为：8.3%；如果订的三块CB 中，不确定哪块存在DOA，盲拼的话，此时解决故障的概率为：5.6%。因此必须使用有效的排查手段和利用诊断工具，避免盲目拼凑。尽量及尽早确定某一块坏的CB，首先把它替换掉，让故障从组合故障转变为单一故障，这时的维修难度将大大降低。