医药学论文：OUTLOOK 0.23 T磁共振梯度子系统典型故障分析与维修2例

［摘 要］ 本文针对飞利浦公司的低场强常导开放式磁共振梯度子系统的典型故障，做了比较详细的故障分析和故障判断思路以及维修检查方法，并对维修中的经验教训进行了讨论。

 

　　［关键词］ 磁共振；梯度；故障；维修

 

　　OUTLOOK 0.23 T是飞利浦公司的低场强常导开放式磁共振，它的梯度子系统(gradient subsystem或gradients)是MRI系统的重点部位,由于它长期工作在高电压大电流条件下,受电流、电压波动及环境温度、湿度变化的影响较大,所以它是整台设备的"高危地带"，极易发生故障，因此，研究如何分析排除这方面的故障，有着很大的现实意义。为此，本文对OUTLOOK 0.23 T磁共振梯度子系统典型故障的分析和检修作一个简要的介绍，供参考。

 

　　1 故障检修1

 

　　1.1 故障现象 磁共振系统在扫描过程中梯度放大柜突然一声爆响并散发一股较浓的焦臭味，计算机屏幕提示Gradient/mps-Amplifier Fault: active，同时梯度柜97 VAC电源空气开关跳闸。通过检查发现梯度柜X组5块功率放大(Gradient Power Amplifier简称AMP）电路板全部烧坏。在检查了梯度柜内与之相关的电路无问题后，更换了X组5块AMP板和一块梯度信号控制（APS）板，开机运行几分钟后又发生同样故障，Y组AMP板全部烧坏。

 

　　1.2 故障分析 梯度放大器主要是把来自于梯度控制器送来的电压控制信号进行电流放大后送入梯度线圈，产生梯度磁场。MRI要得到一副完整的重建图像，必须要3个相互正交的梯度磁场（X、Y、Z），作为定位依据。所以梯度子系统共有3组功率放大器（X、Y、Z），为了满足梯度磁场的要求，增大梯度放大器的输出功率，每一组放大器都用了5块相同的AMP板并联使用。为了给梯度放大器提供足够大的电源能量，梯度子系统的电源供应单元（DCU）也非常重要，DCU除了输出足够大的电流以外，还要求稳定性能好。梯度放大器AMP的400 V直流工作电压是通过380 V/297 V隔离变压器将电网380 V交流电压降压后经过三相整流、滤波后得到的。从此故障的现象分析来看，故障原因可能有3点：AMP本身；APS；电源供应单元（DCU）。AMP板本身的故障可能性比较小，因为每次烧坏的AMP板都不只1块，一般是一组（5块），而且每次都不确定在哪一组，第一次是在X组，第二次是在Y组。APS板故障也不太可能，在更换AMP板的同时APS板也更换过，那么最大可能就是电源部分DCU了。

 

　　1.3 故障检查 为了缩小故障检查范围，将DCU的400 V整流之前分为一段，即交流电部分，400 V整流、滤波、稳压部分为另一段，即直流电部分。首先检查交流部分，用电压表测量297 V交流电压，发现有瞬间跳变现象，改用指针式万用表观察，结果发现指针有明显摆动现象，最后用电力分析仪动态观察，进一步确认380 V/297 V隔离变压器工作异常，输出的297 VAC电源存在干扰和跳变现象。

 

　　1.4 故障维修 考虑到如果更换一台原装变压器不仅费用较高而且定货周期长，笔者找当地变压器厂加工了一个相同参数的变压器，换上后输出电压稳定，故障排除，此后再也没有发生类似故障。

 

　　1.5 经验讨论 一开始把故障范围局限在那些容易出现问题的部件上了，如梯度功率放大器AMP板和梯度信号控制器APS板，而忽视了那些不容易出现问题地方，如变压器等部件。结果造成了维修思路上的"误诊"。此次故障可能是由于变压器本身绝缘性能不好，产生一些杂波干扰或者跳火现象，使电源隔离效果变差，输出的297 V交流电压有跳变脉冲干扰，导至DCU工作异常，而使400 V直流电压输出不稳定，引起梯度功率放大器上的电子元件击穿打火，而烧坏AMP板。由于AMP板工作在高电压大电流条件下，加之梯度柜空间较小，而且每块AMP板都相隔很近，只要其中有一块击穿打火就会殃及相邻电路板，将使全组（5块）电路板烧坏，所以两次故障就烧坏了两组（10块）AMP板，造成了较大的经济损失。

 

　　2 故障检修2

 

　　2.1 故障现象 磁共振在扫描过程中屏幕提示Gradient/mps-AmplifierFault: active，扫描终止，梯度柜中Z组梯度放大器故障指示灯亮。

 

　　2.2 故障分析 根据屏幕提示信息来看，此故障为梯度信号控制电路APS板和梯度功率放大器AMP板有问题，从梯度柜故障指示灯来看问题出在Z组。由于X、Y、Z组中的APS板和AMP板都是相同的，只要将Z组中的APS板和AMP板与Y组或X组互相交换就可以判断哪一块电路板有问题了。

 

　　2.3 故障检查 首先判断是APS板还是AMP板的问题。将Z组的APS板与X组的APS板互换故障依旧，说明问题在AMP板。虽然用同样的互换法也可以找出有问题的AMP板，但是这种方法比较费时，并且在试验过程中要频繁开关机，对电子元件冲击较大，容易损坏电路部件。笔者用万用表测试法可以很快的找出故障AMP板。即用万用表电阻档测量该组功率放大器的输出端A点或B点对400 VRET之间的电阻值（正常值约为25 KΩ左右，故障时则为2 Ω左右），然后逐一拔出AMP板并同时观察万用表上的阻值变化情况，若拔出哪一块电路板后阻值变为正常值说明是该块电路板有问题，这是笔者经过多次维修此类故障得出的经验。

 

　　2.4 故障维修 在确定某块故障电路板后，进行元件的检测，一般情况下问题都发生在IGBT管上，用数字万用表二板管测量档测量其栅漏和栅源之间的电压值就可判断其好坏，若正常即为0.6 V左右，若击穿则为0 V。判断准确后更换IGBT管，IGBT管的型号是IRG4PC 50 UD，若找不到同型号的管子，也可用SGH80 N60 UFD代换，最好是配对更换，一般情况下只要换上好管就可解决问题。