核磁共振波谱仪磁铁保护系统的故障排除

核磁共振波谱仪磁铁保护系统的故障排除
摘要本文对AC80核磁共振波谱仪磁铁保护l系统电路进行了分析，并讨论了报警 电路的常见故障及排除方法。 关键词核磁共振波谱仪，磁铁保护系统，故障排除 核磁共振波谱仪在有机化学、聚合物化 学、生物医学、固体物理等领域都有着广泛的 应用。
AC80NMR谱仪的磁场是 由电磁铁产生的，磁铁是这类仪器的关键部 件，因而对磁铁的保护是仪器正常运行的重 要保证。为此，仪器线路中专门设置了一套 对磁铁的自动保护报警系统，一旦被检测的 物理量超出范围，则磁铁就会自动断电，并发 出声音报警和信息码，以引起操作人员的注 意。但是，磁铁自动保护电路本身有时也会 出现故障，一种情况是当仪器工作的各项指 标都正常时，仪器出现声报警并切断磁铁电 源；另一种情况是仪器工作的某项指标出现 异常，而使保护电路失效。本文对A圆0NMR 谱仪磁铁保护系统(报警电路)和报警电路发 生的几种故障作一些分析与讨论。

1 磁铁自动保护的内容与指标 磁铁的自动保护有八个方面：对输人电 压的断相、超压、超电流进行保护；对磁铁电 源箱的温度、磁铁线圈的温度、磁铁内部冷却 板的温度进行保护；对循环水压力进行保护； 磁铁电源输出级晶体管的集电极和发射极之 间的电压(v )进行控制．具体指标见附表所 示。 仪器还为八种故障设置_r状态字，可在 控制台上进行显示。正常状态其状态字为 ⋯0’，异常情况状态字为“l”。状态字的表示 见图l(a)所示。 ： 图l(a)中“X”代表此约束项受故障源控 制，可以是低电平(“0”，表示正常)，可以是高 电平(⋯1，表示故障)。圉l(a)从右边数每 三位组成一个八进制数，最高一位“5”固定不 变 例如：若水压不足，则表示水压的状态字 (0)由“0”变为“l”，即图l(a)变为图1(b)。 八进制便表示为： 5 0 2 0。再如：控制 台出现“5004”八进制故障信息码，其二进制 状态字为图1(c)。可里T3项有故障，由附 表可知：“磁铁玲却扳温度高于53℃ 。” 信息码从5oo1～5377代表各种不同组 合的故障状态。

2 磁铁保护系统电路原理 磁铁自动保护系统电路原理框图如图2 所示。故障检测部分来自附表中所列的八种 情况。前五种是以开关的通断作为信号，后三 种采用电位比较的方式。一旦检测到八种情 况中任一种情况出现异常，自锁电路便把异 (b) 常状态锁定。此电路共有三条输出支路，一 条支路通过指示电路进行指示；第二条支路 通过门电路控制驱动电路，由驱动电路驱动 磁铁电源的断与合；第三条支路送到状态转 换电路，由状态转换电路将信号进到控制台， 若有故障，控制台上便发出声报警和显示故 障信息代码提示操作者。 图3画出了以水压【0)和电压(V )为 具体电路的磁铁自动保护系统电路。跗表中 前五种监控指标与水压(O)电路原理相同， 后三种监控指标则与电压(V )电路原理相 同。因此，图3中以相应方框代表之。 图3 磁铁自动保护电路工作原理图 图3中，自锁电路由“或门2”、“与门3” 组成，它把“或门2”输入端的瞬问故障锁定 到输出端，影响后继电路状态。指示电路由 “驱动门1”、电阻R ，发光二极管LED和 +15V电源组成。正常时，由于“驱动门l”输 出为低电平，则LED灯不亮。由D1一R、R 、 “非门4”组成的门电路直接受“或门2”输出 端控制，正常时，此门电路输出为高电平 驱 动电路由R4、晶体管_r_、继电器RL 、指示灯 LED 、Re、139及+15V 电源组成。正常时， 由门电路输出的高电平，经R 后驱动晶体管 TL饱台导通，继电器线圈RL．带电，带动触 点Sl闭合，S 为控制磁铁电源的触点，S 闭 合，则磁铁电源接通。 电压“V ”的电路原理与上述基本相同， 这里相对应于“或门2 的输入信号是以电位 比较的方式，从放大器的输出端得到。

3 常见故障囊排除 故障l 正常开机时，磁铁电源继电器 不吸合，故障状态码为“5004 ，并有声报警， 故障指示灯“T ”亮(LED)。 此种故障，我们在使用过程中遇到多次， 它一般发生在突然停电之后。从故障指示灯 “T ”和故障状态码“5004”所表示的信息看， 是“磁铁内部冷却板温度太高” 然而刚开机 时，室温状态下的磁铁，其内部冷却板温度应 也为室温，不会高于53℃ ，与实际情况不符。 这种故障产生的原因，一般情况是由于 磁铁下面感应温度的触点还处于弹开状态， 没有及时复位。因为突然停电之后，磁铁内 部余热在没有冷却水循环的情况下，将导致 磁铁温度太高(>53 C)，从而使感温触点断 开，当磁铁慢慢冷却后，感温触点没有复原。 此时可用万用表笔或其他工具轻轻敲打，并 测量触点是否闭合，闭合后故障即排除。 故障2 仪器运行过程中出现“5020”报 警，磁铁电源继电器发出“碰碰”声响，指示电 路“0”红灯时亮时灭。
根据故障信息码，首先应检查循环水水 压，若水压不正常则为正常报警指示，要排除 水压过低的故障。若水压正常，则要检查内 外循环水压力触点是否因振动而时通时断。 若水压触点正常，则要参考电路原理图检查 “或门2”的输出端，此时“或门2”的输出一定 在高、低电平上不断跳变，而引起此连接点电 位变化的因素较多，须一一排除 首先更换 “或门2”(具体线路中为IC10，型号74L$32， 为接插件)，观察故障是否消除，若故障消除， 则可判断故障是由自锁电路所引起，否则可 用万用表检测电容C 两端电位，若电位恒 定，则属正常状态，若电位不断变化则可暂时 短路C 后进行观察，若因R_、C 元件及电源 +5v 的故障，此时即可判定出来 若故障现 象仍然存在，则往往与后继电路有关，我们曾 遇到过固“状态转换”电路集成块(74LS244) 的故障而逆向引起前面“或门2”输出端的电 位变化，从而影响整个报警系统工作的故障 现象，经替换“状态转换”板上的74L 44集 成块后，仪器便正常。 故障3 稳压电源电流表无指示，磁铁 拧制箱(BSN—l6)面板V 表头指示在红区 (v 失落)，并伴随报警声。 v 失落是磁铁自动保护系统出现异常 的最终保护措施，目的是防止电流过大而烧 坏磁铁线圈。此种现象的发生，一般都伴有 “磁通锁定”(Flax on)指示灯闪烁，前面介绍 的七种故障都会引起这种现象。因此出现上 述故障时，可首先检查BSN一16的八个红色 LED指示灯，看是什么原因引起的。这时可 用BSN一16面板上的Reset进行复位，若故 障为监护指标瞬间超限(如外电路因使用电 器突然启动而使市电有较大波动)，则Reset 后，故障便可消除(Red LED灯灭)。若非瞬 间故障，则相应的指示灯(Red LED)不灭，可 由LED灯代表的信息检查。若仍不能排除 故障，则要检查磁铁接通继电器(RL )及其 触点， 及+24V稳压电源。
故障4 内循环水泵不工作，无法正常 开机。内循环水泵正常工作时，水流动时会 发出“沙沙”的声音，在离子交换柱中可以看 到不时有小气泡流过。内循环水泵不工作， 可能与电源或与控制电路有关，也可能与泵 体本身有关。判别的方法是：在报警板右上 角有两个两位开关，其中一个写有“PUMP 0N’’，将此开关由自动位置拨到手动位置 (set pump)，若内泵工作，则故障与控制电路 有关，可检查报警板电路；若泵仍不工作，则 检查220V供电电源，看接插头连接是否有 松动，电源线是否断线；若仍没发现故障，则 属泵本身(比如电机线圈烧断)的故障，须将 内泵拆下来进行更换或修理。