医疗设备光电编码器故障维修三例

2023-12-01蔡新良陈志敏

医疗装备 2023年19期

蔡新良，陈志敏

南部战区海军第一医院（广东湛江 524005）

光电编码器是一种集成了光学、机械及电子技术的数字化传感器，是很多医疗设备必不可少的部件，可检测设备的机械运行状态，若其发生故障，可影响设备正常使用。因此，快速查找光电编码器的故障发生原因并完成修复工作至关重要。通常情况下，维修工程师采用人工与设备检测相结合的方式确认光电编码器故障点，但效率较低。加之，光电编码器运行速度较快，人工检测难以准确发现故障点，维修难度较大。因此，掌握光电编码器的工作原理及常见故障维修方法十分必要。本研究介绍了医疗设备光电编码器的工作原理、应用特点及常见故障诊断方法，并以螺旋CT、柯达900 系列数字X 线摄影仪及E 型麻醉机3 种医疗设备为例，分享光电编码器故障维修3 例，以期为同行提供参考。

1 工作原理

光电编码器是一种利用光电转换原理，将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器，其主要由光栅盘和光电检测装置组成[1]。光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，通过计算光电编码器单位时间内具体的输出脉冲数量，即可获得电动机的准确转速。在判断旋转方向时，码盘可提供相位相差90°的两路脉冲信号。

2 应用特点

从测量精度方面来看，光电编码器远超于传统机械测量位移装置，且在具体应用过程中具有较强的抗干扰能力，应用成本相对较低。但光电编码器的结构组成导致其应用范围具有一定局限性。光电编码器的计算精度决定于码盘上的刻线，精度越高，要求码盘及编码器的体积越大，不仅会增加制作难度及成本，且无法保证精度的连续性[2]。此外，在较恶劣的环境下，如温度变化较大、污染严重或振动剧烈等，光电编码器的运行性能并不稳定。

3 常见故障诊断方法

光电编码器常见故障诊断方法包括以信号处理为基础的故障诊断方法及以统计分析为基础的故障诊断方法。（1）以信号处理为基础的故障诊断方法：该故障诊断方法分为时域分析法及时频分析法。时域分析法是将光电编码器具体运转情况绘制成曲线，通过观察曲线变化判断是否有故障出现。但该方法在应用中存在一定局限，如对维修工程师能力要求较高，受主观影响较大，判断结果并不一定准确，经检测后可发现故障但无法定位故障点[3]。时频分析法通过故障与正常光电编码器信号频率的差异诊断故障。该方法的缺点在于难以发现信号频率差异较小的故障。（2）以统计分析为基础的故障诊断方法：该法是通过统计分析光电编码器大量故障数据，对比后获得具体的故障类型。

4 光电编码器故障维修案例

4.1 螺旋CT 故障

4.1.1 故障现象

控制台及机架旋转运动相关程序无法正常运行；机架启动时，若有跳开问题出现在电机继电器处，立即触发保护性停止。

4.1.2 故障分析与处理

扫描机架孔上配置了分布2 000 多个割槽的圆形光栅系统，机架孔内部的检测板上安装有光耦，当机架旋转时，光敏管在光栅作用下间断接受光线而产生脉冲，并将其上传至计算机控制板，以控制电机的工作状态。检查发现错误代码“ER07b”反复出现，表明机架产生的脉冲信号出现异常。该螺旋CT 一般处于高速运行状态，光电电路可能受到较严重的污染。因此，初步推测光电部分出现异常。于是，将机架断电，检查检测板（确认完好），清洁光电管和光栅[4]。通电后重启设备，有关机架旋转的执行程序可正常运行，故障排除。

4.2 柯达900 系列数字X 线摄影仪故障

4.2.1 故障现象

使用过程中，扫描图像内出现横向干扰伪影。

4.2.2 故障分析与处理

根据故障现象，首先进行慢扫测试，测试发现电机速度幅值图与标准图像之间存在较大差异，推测光电编码器受污染的可能性较大。于是，彻底清洁光电编码器，重新进行电流及速度慢扫测试，测试后获取与标准图像一致的图形，且未观察到伪影，故障排除。

4.3 E 型麻醉机故障

4.3.1 故障现象

开机后，E 型麻醉机呼吸机部分的马达直接冲至螺杆顶部。

4.3.2 故障分析与处理

首先，检查电源部分，电源正常，可排除驱动电源故障。其次，为确定马达的初始位置，在起步位置设置光耦开关，考虑到光电编码器的作用为测量马达的具体位置及行程，结合故障现象，初步判断为控制系统故障。然后，拆下光电编码器并通电，未发现二极管红光。因此，可确定光电编码器受损。最后，更换同型号的光电编码器后开机，发现仪器可正常工作，马达未出现冲顶情况，故障排除[5]。