淺談現(xiàn)代電子測(cè)量?jī)x器的故障與維修

孫夢(mèng)翔

（寧波市計(jì)量測(cè)試研究院 國(guó)家磁性材料產(chǎn)業(yè)計(jì)量測(cè)試中心，浙江寧波 315048）

0 引言

要有效服務(wù)、支撐和解決各行各業(yè)發(fā)展中的科學(xué)測(cè)試需求，配置現(xiàn)代電子測(cè)量?jī)x器是必不可少的。電子測(cè)量?jī)x器雖然故障率不高，但一旦發(fā)生故障，往往很難及時(shí)排除。如果儀器出現(xiàn)“異常”立即報(bào)修，若發(fā)現(xiàn)不是儀器本身的問(wèn)題，將產(chǎn)生不必要的費(fèi)用，也給供需雙方增添麻煩。特別是保修期后的儀器出現(xiàn)故障，在維修力量薄弱及維修條件不足的情況下，只能先將儀器擱置起來(lái)。后又因種種原因儀器無(wú)法修復(fù)，往往造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。當(dāng)前儀器供應(yīng)商普遍不提供儀器電路圖等維修資料，而且儀器內(nèi)部線路復(fù)雜，集成電路與貼片電子元件布置密集，不可輕易對(duì)儀器進(jìn)行深度拆卸修理，因此，要積極聯(lián)系原廠維修人員，慎重仔細(xì)地判斷分析故障現(xiàn)象，以免造成不必要的故障擴(kuò)大與維修費(fèi)用的增加。電子設(shè)備都有著容易發(fā)生故障的薄弱部分，用戶自己動(dòng)手維修應(yīng)著重關(guān)注常見(jiàn)故障，如電源部分、輸入電路、連接器件等，這些故障的發(fā)生率并不低。若能及時(shí)消除此類故障，有效恢復(fù)儀器的測(cè)量功能，對(duì)于保持儀器的測(cè)量能力具有重要意義。

1 電源部分

電源是電子測(cè)量?jī)x器的動(dòng)力，電源輸出是否穩(wěn)定將直接影響到整機(jī)的性能。電源部分一般配有共模電感濾波器、濾波電容及電壓調(diào)整管等器件。電源工作時(shí)溫度較高，關(guān)機(jī)時(shí)又趨于常溫，因此，容易引起電源附近器件的忽冷忽熱，加速器件老化。電源又與電網(wǎng)相連，若電網(wǎng)受雷擊及大荷載突變的影響，導(dǎo)致電壓瞬間波動(dòng)、電壓跌落、短時(shí)中斷等現(xiàn)象的發(fā)生，都可能引起電源故障。例如某價(jià)格200 余萬(wàn)元的進(jìn)口高性能測(cè)試儀，儀器啟動(dòng)正常，加載過(guò)程中發(fā)出輕度異響，并停止加載自動(dòng)進(jìn)程，此時(shí)指針式電壓表指示的輸出直流電壓在1100 V 左右，而技術(shù)要求充電直流電壓要達(dá)到2000 V。由于該設(shè)備過(guò)了保修期，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有售后維修服務(wù)點(diǎn)，要是請(qǐng)?jiān)瓘S技術(shù)人員上門維修，費(fèi)用肯定不低，其他事務(wù)也較為麻煩，決定聯(lián)絡(luò)原廠技術(shù)人員，在遠(yuǎn)程指導(dǎo)下自已動(dòng)手解決。打開(kāi)立式機(jī)箱，在發(fā)出噪聲處附近可見(jiàn)兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立安裝的功能模塊，經(jīng)型號(hào)查詢一個(gè)是硅堆，另一個(gè)是控制放大器，在硅堆下方有一只接觸器，初步判斷這些器件與故障的相關(guān)性較大。購(gòu)置原型號(hào)接觸器BF2510A230 一只，置換后故障未能排除。為了加快維修進(jìn)度，同時(shí)網(wǎng)購(gòu)原型號(hào)雙晶閘管模塊與晶閘管控制模塊各一只，換上晶閘管控制模塊后儀器恢復(fù)正常，購(gòu)置的器件總費(fèi)用還不到2000 元。通過(guò)儀器的維修，還發(fā)現(xiàn)進(jìn)口電子測(cè)量?jī)x器的有些配件國(guó)內(nèi)網(wǎng)上也能方便買到。

2 輸入電路

信號(hào)輸入電路是儀器與外界聯(lián)系的橋梁，要求抗干擾能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好，高可靠，低失真。對(duì)于電子測(cè)量?jī)x器一般都有信號(hào)輸入輸出接口，其中信號(hào)輸入電路故障多發(fā)。為了降低對(duì)信號(hào)源的影響，很多電子測(cè)量?jī)x器采用高阻抗輸入電路，同時(shí)，也可降低信號(hào)源輸出阻抗、線路電阻、接觸電阻等對(duì)電壓信號(hào)的衰減，但高阻抗輸入電路易受強(qiáng)電磁干擾的影響。有些電子測(cè)量?jī)x器輸入電壓嚴(yán)重超量程時(shí)，很容易導(dǎo)致精確度下降，甚至損壞輸入電路。為提高儀器的工作安全性，輸入回路往往設(shè)置過(guò)流、過(guò)壓保護(hù)電路和EMC 抑制電路等，有效抑制外部干擾信號(hào)通過(guò)輸入電路進(jìn)入儀器前置電路。部分測(cè)量?jī)x器的輸入電路與傳感器相連，傳感器通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。對(duì)于使用外接傳感器的儀器，如果傳感器的檢測(cè)工況復(fù)雜，工作環(huán)境較差，儀器配套的傳感器及輸入電路就容易損壞。例如某高精度壓力校驗(yàn)儀，故障現(xiàn)象是空載顯示輸入電流值為10 mA 左右。拆開(kāi)機(jī)蓋發(fā)現(xiàn)該機(jī)的輸入前置電路主要由共模電感濾波器、CMOS 多路CD4051 雙向模擬開(kāi)關(guān)與精密運(yùn)算放大器組成。CD4051 集成電路價(jià)格極其低廉，更換后故障排除，儀器恢復(fù)正常。CD4051 這種雙向模擬開(kāi)關(guān)，要求輸入或輸出信號(hào)電平不得超越電源電壓范圍，否則極易引起芯片電路的可控硅效應(yīng)并最終損壞。

3 連接器件

現(xiàn)代電子測(cè)量?jī)x器普遍地?cái)?shù)字化、智能化與多功能，內(nèi)部線路采用大量的各類小型連接器，連接強(qiáng)度低，抗振性能差，空氣污染又嚴(yán)重，就容易引起接觸不良等故障。也有很多通信排線及相應(yīng)的串口針式連接器與主機(jī)相連，這些連接器接觸正常與否，直接關(guān)系到儀器的工作狀態(tài)。例如某儀器在使用幾個(gè)月后發(fā)現(xiàn)外接電腦工作正常，但主機(jī)無(wú)法啟動(dòng)。根據(jù)故障現(xiàn)象初步判斷為信號(hào)通信存在著不暢的問(wèn)題。斷電后拆下機(jī)箱后板，觀察外接電腦與主機(jī)的連接狀況，發(fā)現(xiàn)安裝在機(jī)箱前板的一個(gè)與主機(jī)相連的15針VGA 串行矩形插頭與插座的配合位置不正常，只有一個(gè)固定螺絲還在位置上，另一個(gè)螺絲完全脫離了與插座的接觸。將插頭插入插座，固定好VGA 連接線螺絲，裝回機(jī)箱后板后，順利地啟動(dòng)主機(jī)，故障得到排除。排除此故障幾個(gè)月后，又發(fā)現(xiàn)主機(jī)中的工控機(jī)不能正常工作，借助上次故障的維修經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為可能是工控機(jī)中的線路板與插口或小型連接器接觸不良所致。打開(kāi)工控機(jī)前板，對(duì)可能松動(dòng)的線路板及連接器進(jìn)行適度整理，恢復(fù)前板后啟動(dòng)主機(jī)，故障消除。這兩起看似偶然修復(fù)的故障，可以反映出成套進(jìn)口電子測(cè)量?jī)x器的一些現(xiàn)象。該儀器是原廠技術(shù)人員在實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試并進(jìn)行人員培訓(xùn)，插頭與插座的松脫是安裝時(shí)固定螺絲沒(méi)有旋轉(zhuǎn)到位所致。后此的故障，認(rèn)為是工控機(jī)在跨國(guó)長(zhǎng)途運(yùn)輸過(guò)程中的各類連接器松動(dòng)引起的?？梢?jiàn)有些只是小故障，如果不主動(dòng)作為肯定會(huì)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)及時(shí)間上的浪費(fèi)。又如某具有油冷卻系統(tǒng)的進(jìn)口電子測(cè)量?jī)x器無(wú)法運(yùn)行。維修中發(fā)現(xiàn)是由于冷卻油路中的一個(gè)塑料連接彎頭發(fā)生破裂，導(dǎo)致油壓與冷卻性能下降而引發(fā)故障。該塑料彎頭屬于氣動(dòng)管路配件，只需幾元錢，購(gòu)買換上后再適當(dāng)添加點(diǎn)冷卻油，故障順利排除。

4 功能缺失

電子測(cè)量?jī)x器都有通用技術(shù)要求，要熟悉現(xiàn)代電子測(cè)量?jī)x器的技術(shù)性能或功能往往需要較長(zhǎng)的時(shí)間，尤其要注意進(jìn)口電子測(cè)量?jī)x器的技術(shù)性能或功能的缺失，并不一定是故障所致。例如在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)某儀器測(cè)量的輔助參數(shù)的顯示位數(shù)，比原廠檢測(cè)報(bào)告上的數(shù)據(jù)位數(shù)少一位。顯示的測(cè)量數(shù)據(jù)位數(shù)少一位，意味著儀器測(cè)量精度的降低。同時(shí)，還發(fā)現(xiàn)該儀器的工作電流只有自動(dòng)升降功能，手動(dòng)不可控。提供的連續(xù)測(cè)試曲線與原始記錄，能滿足常規(guī)測(cè)試要求。隨著測(cè)試工作的深入，工作電流的不可調(diào)，使得測(cè)試曲線的局部細(xì)節(jié)難以有效復(fù)現(xiàn)，導(dǎo)致高端儀器低端化。代理商對(duì)儀器顯示位數(shù)情況及功能說(shuō)不清楚，只能與原廠相關(guān)技術(shù)人員取得聯(lián)系。經(jīng)多次嚴(yán)正交涉，答復(fù)是賣給中國(guó)的設(shè)備都這樣，若要增加儀器的顯示位數(shù)得花很長(zhǎng)時(shí)間；參數(shù)不可調(diào)的理由是若設(shè)置成可調(diào)，由于用戶人員素質(zhì)及操作水平不足等原因，設(shè)置成可調(diào)就很容易損壞儀器。這些理由顯然是站不住腳的，經(jīng)據(jù)理力爭(zhēng)后原廠電郵了一個(gè)安裝軟件包，增加顯示位數(shù)及工作電流的手動(dòng)調(diào)節(jié)問(wèn)題均得到有效解決，儀器的性能得到了有效的提升，實(shí)際上只是還原了儀器的本來(lái)面目。因此，要防止采購(gòu)的是國(guó)際一流的電子測(cè)量?jī)x器，而到手的可能是人為減配的二流產(chǎn)品。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著電子測(cè)量?jī)x器保有量的不斷增大，儀器的維修問(wèn)題就顯得越來(lái)越突出，成為當(dāng)前設(shè)備管理工作中亟待解決的問(wèn)題。有些進(jìn)口電子測(cè)量?jī)x器國(guó)內(nèi)保有量不多，因維修資料稀缺，儀器十分昂貴而不敢嘗試修復(fù)是不可取的。實(shí)踐證明儀器發(fā)生的大部分是小故障，只要慎重分析故障原因，或在原廠維修人員的適當(dāng)指導(dǎo)下，用戶自己動(dòng)手完全可以消除故障，將儀器恢復(fù)正常。同時(shí)，也節(jié)省了財(cái)力，提高了效率，更鍛煉了隊(duì)伍。