典型機械設備系統(tǒng)維修經典教材

（第六章典型設備系統(tǒng)維修）設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷本章教學目標：1、了解系統(tǒng)的組成和基本要求，故障特征；2、熟悉系統(tǒng)故障的診斷方法；3、理解泵、缸常見故障，了解處理方法。一、液壓系統(tǒng)維修液壓系統(tǒng)概述液壓系統(tǒng)故障特征(一)不同運行階段的故障特征1、新試制設備調試階段故障特征特點：故障率高，各種問題交織在一起。常見故障⑴接頭、端蓋處泄漏；⑵速度不穩(wěn)；⑶臟物使閥芯卡死或運動不靈活；⑷阻尼孔被堵使壓力不穩(wěn)且不能↑；⑸漏裝彈簧或密封元件；⑹設計選擇不當。2、定型設備調試階段故障特點：故障率低，主要由搬運中或安裝失誤引起易排除的小故障。其表現(xiàn)為外部泄漏；臟物進入；壓力不穩(wěn)；漏錯裝元件；加工質量差或安裝質量差；特點：故障率逐漸上升，磨損↑，泄漏↑（二）偶發(fā)事故性故障特征特點：偶發(fā)突變，產生原因明顯。如碰撞、管裂爆、線圈燒壞等。3、運行進入中期的故障1.1.2液壓系統(tǒng)故障診斷方法（一）液壓設備診斷方法1、簡易診斷——利用簡單儀器和經驗望（看）

聞（聽）

問

切（摸）

閱運動、振動、泄漏

聲音

操作者溫度、振動檔案、維修記錄2、精密診斷：—各種可能的監(jiān)測儀器都可能用，從而分析查找原因。（二）查定故障部位的方法采用流程圖法首先由專家（維修方面）設計邏輯流程圖，輸入計算機中，當某個部位不正常時，由計算機幫助找到產生故障的部位和原因(流程圖見下頁)邏輯流程圖液壓元件故障與檢修齒輪泵的常見故障與維修——以故障征兆和原因分析為主(一)齒輪泵故障與維修：常見故障：密封性差，噪聲大，流量不足，壓力不夠，機械效率低，密封圈沖出，壓蓋被

沖出。(二)葉片泵故障與維修：常見故障：泵不出油，壓力表無顯示壓力；油量不足；容積效率低；噪聲大。修理：主要就定子、轉子、葉片、配油盤進行檢修1.2.2液壓缸的常見故障及修理1)產生故障主要因素：零件磨損、密封件老化失效等原因故障特征①活塞桿（或缸）不能運動②推力不足，工作速度慢③爬行或局部速度不均④外泄漏⑤快進快退緩沖裝置產生故障2)修理方法：①缸體：現(xiàn)象：銹、拉毛、磨損修理方法：鏜磨、研磨②活塞：現(xiàn)象：尺寸變小修理：更換或電鍍等二、數(shù)控機床故障檢測與診斷數(shù)控機床組成：程序載體（控制介質）、輸入裝置、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、機床本體。數(shù)控機床是技術密集型和知識密集型的機電一體化裝備，因而機床電子系統(tǒng)與機械、液壓等系統(tǒng)的交接部位就成為日常維護和保養(yǎng)的重點，這些部位的故障診斷和修理工作是數(shù)控機床維修工作的主要對象2.1.1數(shù)控機床的故障類型(一)按性質軟件故障、硬件故障、干擾故障

(二)故障發(fā)生后有無報警顯示

(1)有報警顯示的故障硬件(警示燈)與軟件報警顯示(CRT顯示)兩種

(2)無報警顯示的故障系統(tǒng)死機和機床出現(xiàn)爬行、異響

(三)發(fā)生故障部件主機故障和電氣故障2.1.2數(shù)控機床維修特點內容更廣模式不同對維修管理工作要求不同對維修人員素質要求不同2.1.3數(shù)控機床維修基本原則先外部后內部先機械后電氣先靜后動先公用后專用先簡單后復雜先一般后特殊2.1.4常用維修儀器邏輯測試筆邏輯分析儀(異步、同步測試)集成電路測試儀短路追蹤儀2.2數(shù)控機床故障診斷數(shù)控機床主要的機械故障表現(xiàn)機床各執(zhí)行部件的運動故障以及切削加工過程中的振動、噪聲、刀具磨損、工件質量問題等方面2.2.1主軸部件數(shù)控機床的加工精度與主軸部件的結構、技術狀態(tài)有十分密切關系。一般中小規(guī)格數(shù)控機床主軸部件多采用成組高精度軸承；重型機床多采用液體靜壓軸承；高精度機床多采用氣體使主軸部件在回轉精度、回轉速度、自動變速、準停和換刀等方面保持良好技術狀態(tài)。2.2.2滾珠絲杠與螺母(進給傳動部件)2.2.3刀庫與換刀裝置2.3數(shù)控系統(tǒng)故障診斷與維修系統(tǒng)診斷方法

(一)故障診斷方法裝置自診斷法(啟動、實時)常規(guī)檢查法備件替換法功能程序測試法邏輯線路追蹤法分層優(yōu)選法(二)準備工作技術準備測量儀器及工具準備(測量器具、維修工具)備件準備2.3.2軟件故障與診斷軟件故障的原因誤操作、供電電池電壓不足或電池電路斷路、短路、干擾信號、軟件死循環(huán)、損傷不規(guī)范軟件故障排除重新輸入程序、硬件復位2.4伺服系統(tǒng)故障診斷2.4.1主軸伺服系統(tǒng)故障及診斷報警方式分類：CRT顯示、數(shù)碼管顯示、進給運動不正常無顯示診斷：前二種可根據(jù)生產廠家提供的產品說明書中的提示進行分析判斷，且一般能確診后一種則需要進行綜合分析。2.4.2進給系統(tǒng)故障及診斷

(1)CRT顯示報警內容的故障報警原因：超程、誤差過大、漂移補償量過大、過熱等例：如某直流伺服電機過熱報警，可能原因分析？過載、線圈絕緣不良、線圈內部短路、磁鐵退磁、制動器失靈等報警指示燈報警的故障(硬件故障)大電流、過載再生放電、速度控制單元上的保險絲燒斷、保護開關動作無報警顯示的故障機床飛車、機床振動、機床過沖、噪聲過大等再見！第3講

醫(yī)學超聲成像技南方醫(yī)術科術大學匯報人姓名主要內容超聲成像基本原理——超聲回波法醫(yī)學超聲設備的分類超聲診斷儀的主要參數(shù)6/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義32Part

.01超聲成像基本原理——超聲回波法超聲回波法把幾兆赫至幾十兆赫的高頻聲脈沖發(fā)射到生物體內，再接收反射波（回波），這種方法稱為超聲脈沖回波法。脈沖寬度：幾微秒脈沖間隔：幾百微秒（接收放大器處理回波的時間）脈沖回波法最早較早是應用于雷達和聲納。回波時間t、探測距離L的關系，c為聲速6/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義346/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義356/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義36超聲回醫(yī)學波超聲儀器法原理講示義

意圖6/23/202337儀器基本框圖發(fā)射通道：時鐘電路（同步脈沖發(fā)生器）、發(fā)射器（高頻脈沖發(fā)生器）、換能器（探頭）接收通道：接收換能器、射頻放大器（RFA）、6/2檢3/2023

波及抑制電路、視頻醫(yī)學超聲放儀器原大理講義器（UFA）38Part

.022醫(yī)學超聲設備的分類A型超聲A型超聲診斷儀因其回聲顯示采用幅度調制

(Amplitude

Modulation)而得名。A型顯示是超聲診斷儀最基本的一種顯示方式，即在陰極射線管(CRT)熒光屏上，以橫坐標代表被探測物體的深度，縱坐標代表回波脈沖的幅度，故由探頭(換能器)定點發(fā)射獲得回波所在的位置可測得人體臟器的厚度、病灶在人體組織中的深度以及病灶的大小。根據(jù)回波的其他一些特征，如波幅和波密度等，6/2還3/2023

可在一定程度上對病醫(yī)學超聲灶儀器原進理講義行定性分析。406/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義41由于A型顯示的回波圖，只能反映局部組織的回波信息，不能獲得在臨床診斷上需要

的解剖圖形，且診斷的準確性與操作醫(yī)師

的識圖經驗關系很大，因此其應用價值已

漸見低落，即使在國內，A型超聲診斷儀也很少生產和使用了。6/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義42M型超聲6/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義43M型超聲成像診斷儀適用于對運動臟器，如心臟的探查。由于其顯示的影像是由運動回波信號對顯示器掃描線實行輝度調制，并按時間順序展開而獲得一維空間多點運動時序（motion-time）圖，故稱之為M型超聲成像診斷儀，其所得的圖像也叫做超聲心動圖。6/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義446/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義45M型超聲診斷儀發(fā)射和接收工作原理與A型有些相似，不同的是其顯示方式。對于運動臟器，由于各界面反射回波的位置及信號大小是隨時間而變化的，如果仍用幅度調制的A型顯示方式進行顯示，所顯示波形會隨時間而改變，得不到穩(wěn)定的波形圖。因此，M型超聲診斷儀采用輝度調制的方法，使深度方向所有界面反射回波用亮點形式在顯示器垂直掃描線上顯示出來，隨著臟器的運動，垂直掃描線上的各點將發(fā)生位置上的變動，定時地采樣這些回波并使之按時間先后逐行在屏上顯示出來。圖中可以看出，由于臟器的運動變化，活動曲線的間隔亦隨之發(fā)生變化，如果臟器中某一界面是466/2靜3/2023

止的，活動曲線將變醫(yī)學超聲為儀器原水理講義平直線。6/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義47M型超聲診斷儀對人體中的運動臟器，如心臟、胎兒胎心、動脈血管等功能的檢查具有優(yōu)勢，并可進行多種心功能參數(shù)的測量，如心臟瓣膜的運動速度、加速度等。但M型顯示仍不能獲得解剖圖像，它不適用于對靜態(tài)臟器的診查。6/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義48B型超聲6/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義49為了獲得人體組織和臟器解剖影像，繼A型超聲診斷儀應用于臨床之后，B型、P型、BP型、C型和F型超聲成像儀又先后問世，由于它們的一個共同特點是實現(xiàn)了對人體組織和臟器的斷層顯示，通常將這類儀器稱為超聲斷層掃描診斷儀。雖然B型超聲成像診斷儀因其成像方式采用輝度調制(Brightness

Modulation)而得名，其影像所顯

示的卻是人體組織或臟器的二維超聲斷層圖(或稱

剖面圖)，對于運動臟器，還可實現(xiàn)實時動態(tài)顯示。6/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義506/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義51C型超聲C型掃查，又稱C型顯示，“特定深度掃查”

(constant

depth

mode)。與B型掃查一樣都是輝度調制的二維切面象顯示方式，所不同的是B型掃查所獲得的是超聲波束掃查平面本身的切面象，即縱向切面象?？上в捎贑型掃查的靈敏度較低，顯象速度不易提高，使C型掃查技術的發(fā)展受到6/2限3/2023

制。醫(yī)學超聲儀器原理講義

526/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義536/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義54D型超聲D型超聲成像診斷儀也即超聲多普勒診斷儀，它是利用聲學多普勒原理，對運動中的臟器和血液所反射回波的多普勒頻移信號進行檢測并處理，轉換成聲音、波形、色彩和輝度等信號，從而顯示出人體內部器官的運動狀態(tài)。超聲多普勒診斷儀主要分為3種類型：即連續(xù)式超聲多普勒(continuous

wave

doppler)成像診斷儀脈沖式超聲多普勒(pulsed

wave

doppler)成像診斷儀實時二維彩色超聲多普勒血流成像(color

doppler556/23/2023

flow

image)診斷儀。醫(yī)學超聲儀器原理講義F型超聲56F型掃查，又稱F型顯示。它與C型掃進原理上是相似的。區(qū)別僅在于：在掃查一幅圖像的過程中，

C型掃查平面距探頭的深度是不變的，而F型掃查面距探頭的深度是一變量，不是一個常量。根據(jù)成像需要可作相應變動，從而可獲得6/2斜3/2023

面、曲面的F型醫(yī)圖學超聲儀像器原理講義6/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義57P型超聲6/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義58又稱P型顯示，它可視為一種持殊的B型顯示，超聲換能器置于圓周的中心，徑向旋轉掃查線與顯示器上的徑向掃描線作同步的旋轉。主要適用于對肛門、直腸內腫瘤、食道癌及子宮頸癌的檢查，亦可用于對尿道、膀胱的檢查。P型超聲診斷儀所使用的探頭稱為徑向掃描探頭，如尿道探頭，直腸探頭都屬于徑向掃描探頭。掃

描時探頭置于體腔內，如食道、胃或直腸等。6/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義596/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義60Part

.013超聲診斷儀的主要參數(shù)主要參數(shù)6/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義62表征超聲診斷儀性能的參數(shù)，從大的方面可分為三類，這就是：聲系統(tǒng)參數(shù)

圖像特性參數(shù)

電氣特性參數(shù)在眾多的參數(shù)中，我們只討論其中幾個主

要參數(shù)。聲系統(tǒng)參數(shù)：聲輸出的強度、總功率等；

超聲場的時頻特性，如波型、持續(xù)時間、脈沖重復頻率、脈沖形狀、頻率、脈沖帶寬等；

聲場分布特性，如換能器類型、波束形狀、聚焦特性、景深等。6/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義63圖像特性參數(shù)：分辨力；位置記錄精度；深度測量精度；幀頻；存貯器的容量；圖像處理能力。6/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義64電氣特性參數(shù)：靈敏度；增益及TGC指標；壓縮特性及動態(tài)范圍；顯示器的動態(tài)范圍；系統(tǒng)的帶寬等。6/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義65Part

.02幾個主要參數(shù)動態(tài)范圍顯示信號的最大水平與最小水平的比稱為動態(tài)范圍(Dynamic

Range,DR)，DR描述了信號幅度變化的大小，一般用分貝[dB]值表示。式中：Umax—信號最大值，Umin

—信號最小6/23/2值02367醫(yī)學超聲儀器原理講義生物組織的聲界面特性，組織吸收（超聲衰減）特性及探測深度決定了信號的動態(tài)范圍6/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義68因此動態(tài)范圍DR通常由兩個部分組成：聲界面特性（聲阻抗差）所確定的信號幅度變化（SDR）超聲在組織傳播過程中衰減所引起的信號幅度變化，超聲傳播衰減取決于組織特性（超聲衰減系數(shù)

）與傳播距離（L）由此超聲回波總動態(tài)范圍可寫為：DR

=

2 L

+

SDR對動態(tài)范圍的影響因素6/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義69超聲在生物組織中傳播所產生的全部回波；

超聲發(fā)射功率、接受放大器的等效輸入噪聲；終端顯示裝置的動態(tài)范圍；動態(tài)壓縮方法時間增益控制——補償傳輸衰減幅度增益控制——使有用信號相對壓縮線形范圍線性范圍，一般指的是儀器中放大器線性范圍，它給出放大器輸入信號和輸出信號之間成線性關系的區(qū)域。即Uo

=

KUi線性關系也用分貝值來表示式中：Umax—信號最大值，Umin

—信號最小值，可6/23/20見23線性放大器的線性醫(yī)學范超聲儀圍器原理講即義

是動態(tài)范圍706/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義71當輸出信號的最大幅度保持不變時，輸入信號的線性范圍將隨著K值的減小而增大。6/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義72分辨率6/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義73分辨力指成像系統(tǒng)能分辨空間尺寸的能力，即能把兩點區(qū)分開來的最短距離。超聲顯像儀的分辨力是衡量其質量好壞的最重要的指標，分辨力越高，越能顯示出臟器的細小結構。6/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義74超聲成像的分辨力有橫向分辨力和縱向分辨力之分。前者是指垂直于超聲脈沖束方向上的分辨力，后者是沿波束軸方向上的分辨力。這兩種分辨力的大小差別很大，縱向分辨力總是優(yōu)于橫向分辨力。而且，垂直于波束軸的兩個維上的橫向分辨力也往往不同。影響橫向分辨力和縱向分辨力的因素各不相同，6/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義75橫向分辨力又稱側向分辨力，它表示區(qū)分處于聲束軸垂直的平面上的兩個物體的能力。超聲波束直徑尺寸直接影響橫向分辨力，波束直徑越細，能分辨的尺度越小，橫向分辨力越高。6/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義76影響橫向分辨率的因素顯示熒光點尺寸的影響波束直徑尺寸的影響

動態(tài)范圍的影響6/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義776/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義786/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義79儀器的圖像質量主要取決于橫向分辨力。橫向分辨力好，圖像細膩，小結構就能顯示清楚。橫向分辨力主要由換能器的尺寸、形狀、發(fā)射頻率、聚焦等因素決定。當顯示屏光點尺寸較大時，也會影響橫向分辨力。此外，隨著深度的增加，脈沖頻譜中的各種頻率成分的衰減情況也不同，這個因素也潛在地影響著橫向分辨力?，F(xiàn)代化的顯像儀橫向分辨力可優(yōu)于2mm。6/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義80縱向分辨力又稱軸向分辨力或距離分辨力，表示在聲束軸線方向上對相鄰兩回聲點的分辨力?？v向分辨力與發(fā)射超聲頻率有關，因為聲波的縱向分辨力理論極限為聲波的半波長。頻率越高，波長越短?？v向分辨力與超聲脈沖的持續(xù)時間有關，脈沖持續(xù)時間越短，即脈沖越窄，縱向分辨力越高。超聲脈沖持續(xù)時間與發(fā)射電脈沖寬度及換能器阻6/2尼3/2023

有關。醫(yī)學超聲儀器原理講義

81影響縱向分辨率的因素脈沖寬度的影響增益大小的影響6/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義826/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義836/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義84色散吸收對橫向、縱向分辨率的影響6/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義85吸收與頻率的關系——頻率越高，吸收越強；頻譜中心向低頻偏移；波束變寬；前沿變壞；理想的情況下，工作頻率越高，分辨率越高；生物組織的平均衰減系數(shù)接近1dB/cm·MHz；頻率3MHz—深度20

cm—衰減60dB，94%頻率10MHz—深度20

cm—衰減200dB，99.5%在大多數(shù)情況下，最佳工作頻率就是超聲波穿透深度不超過200個波長時就能達到被探測臟器的

那個頻率；例如：頻率為3MHz時，波長是0.51mm它能夠像。6/2形3/2023

成102mm深處組織的醫(yī)學良超聲儀好器原理講圖義86帶寬6/23/202387醫(yī)學超聲儀器原理講義工作頻率超聲診斷儀的工作頻率，根據(jù)兩個方面因素作最佳的選擇。首先，從分辨力的角度說，增高頻率，可以改善分辨力。頻率越高，波長越短，則波束的指向性越好（近場距離大，而發(fā)散角?。?，橫向和縱向分辨力都能提高。其次，從穿透深度的角度來看，工作頻率越高，則衰減成正比地增加，必然使探測深度減小。若6/2要3/2023

求較大的穿透深度，醫(yī)學超聲就儀器原得理講義取較低的工作頻率。88因此，在設計中不得不在工作深度與頻率之間取合理的折衷。比如眼科應用中，所要求深度小，可以用高頻率以提高分辨力，一般用10MHz。而

要穿透較大深度（如腹腔）時，則只能取較低工作頻率。通用B型超聲診斷儀的工作頻率一般在

3.5MHz，有些診斷儀配有多種不同頻率的的需要。6/2探3/2023

頭以滿足不同檢醫(yī)查學超聲儀深器原理講度義89常用超聲診斷儀的超聲頻率；動態(tài)范圍分辨率(波長mm)頻率(MHz)10dB1.520dB2.530dB3.010.253.754.52.50.91.51.850.450.750.910學0.2750.3750.45作用距離（穿透深度）指儀器發(fā)射的超聲波束可以穿透并能顯示出回聲圖像的被測介質深度。超聲醫(yī)學成像系統(tǒng)的作用距離，通常要滿足處于相當深度上的各種器官的成像需要，如腹部成像就需要有20cm的工作距離，而用于眼球的深度為

10cm。影響作用距離的主要因素是脈沖信號在傳播途中的衰減，這是由于組織的吸收、反射、折射、散射等原因引起的。6/23/2023

醫(yī)學超聲儀器原理講義

91要提高儀器的探測深度，有三個方面的途徑。

降低工作頻率。但降低工作頻率，則分辨力也隨之降低，這是一個限制。

提高接收機的靈敏度和擴大動態(tài)范圍，使能接收較遠距離的微弱的反射信號，但這要受到換能器噪聲的限制，信噪比極限對診斷超聲的最大穿透深度上的限制為300個波長左右。

加大發(fā)射功率，使遠距離的微小聲阻抗差也能產生較強反射，從而使更遠距離的病灶也能被探測到，但要考慮安全劑量的限制。6/23/2023

考慮到各方面的指醫(yī)標學超聲，儀器原理應講義合理選取作用距離。92脈沖重復頻率6/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義93指脈沖工作方式超聲儀器每秒鐘重復發(fā)射超聲脈沖的次數(shù)，即探頭激勵脈沖的頻率。重復頻率主要取決于所需探測的最大深度以及掃描的回掃時間。設最大深度L=20cm，超聲速度c=1540/s，則探測最大深度所需時間為2L/c，最大重復頻率為：6/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義94重復頻率過高，會造成多重界面的重復反射而互相干擾，使回波圖形混亂和模糊。通常選用頻率在50~2000Hz之間。M型超聲多采用1000次/s，脈沖持續(xù)時間1.5微秒。斷層顯像儀為了提高幀頻，選用3000Hz6/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義95幀頻6/23/2023醫(yī)學超聲儀器原理講義96成像系統(tǒng)每秒鐘可以成像的幀數(shù)稱為幀頻。動畫顯示：畫面幀頻必須達到一定的數(shù)目電視------30幀/秒電影------24幀/秒通常幀頻>10幀/秒，為實時成像系統(tǒng)；幀頻<10幀/秒，為靜止成像系統(tǒng)。超聲