三豐量具維修

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和自動(dòng)化程度的不斷提高，我國儀器儀表行業(yè)也將發(fā)生新的變化并獲得新的發(fā)展。儀器儀表產(chǎn)品的高科技化，必將成為日后儀器儀表科技與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展主流。而對于儀器儀表使用者來說，加強(qiáng)與提升儀器儀表的操作技能也變得尤為重要。下面介紹關(guān)于儀器儀表故障診斷、干擾分析、以及檢修中需注意的一些問題。

儀器儀表故障診斷

儀器儀表故障診斷有如下十種方法：

1、觀察法

利用視覺、嗅覺、觸覺。某些時(shí)候，損壞了的元件會(huì)變色、起泡或出現(xiàn)燒焦的斑點(diǎn);燒壞的器件會(huì)產(chǎn)生一些特殊的氣味;短路的芯片會(huì)發(fā)燙;用肉眼也能觀察到虛焊或脫焊處。

2、敲擊手壓法

經(jīng)常會(huì)遇到儀器運(yùn)行時(shí)好時(shí)壞的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象絕大多數(shù)是由于接觸不良或虛焊造成的。對于這種情況可以采用敲擊與手壓法。

所謂的“敲擊”就是對可能產(chǎn)生故障的部位，通過小橡皮鎯頭或其他敲擊物輕輕敲打插件板或部件，看看是否會(huì)引起出錯(cuò)或停機(jī)故障。所謂“手壓”就是在故障出現(xiàn)時(shí)，關(guān)上電源后對插的部件和插頭和座重新用手壓牢，再開機(jī)試試是否會(huì)消除故障。如果發(fā)現(xiàn)敲打一下機(jī)殼正常，再敲打又不正常時(shí)，最好先將所有接頭重插牢再試，若傷腦筋不成功，只好另想辦法了。

3、排除法

所謂的排除法是通過拔插機(jī)內(nèi)一些插件板、器件來判斷故障原因的方法。當(dāng)拔除某一插件板或器件后儀表恢復(fù)正常，就說明故障發(fā)生在那里。

4、替換法

要求有兩臺(tái)同型號(hào)的儀器或有足夠的備件。將一個(gè)好的備品與故障機(jī)上的同一元器件進(jìn)行替換，看故障是否消除。

5、對比法

要求有兩臺(tái)同型號(hào)的儀表，并有一臺(tái)是正常運(yùn)行的。使用這種方法還要具備必要的設(shè)備，例如，萬用表、示波器等。按比較的性質(zhì)分有，電壓比較、波形比較、靜態(tài)阻抗比較、輸出結(jié)果比較、電流比較等。

具體方法是：讓有故障的儀表和正常儀表在相同情況下運(yùn)行，而后檢測一些點(diǎn)的信號(hào)再比較所測的兩組信號(hào)，若有不同，則可以斷定故障出在這里。這種方法要求維修人員具有相當(dāng)?shù)闹R(shí)和技能。

6、升降溫法

 有時(shí)，儀表工作較長時(shí)間，或在夏季工作環(huán)境溫度較高時(shí)就會(huì)出現(xiàn)故障，關(guān)機(jī)檢查正常，停一段時(shí)間再開機(jī)又正常，過一會(huì)兒又出現(xiàn)故障。這種現(xiàn)象是由于個(gè)別IC或元器件性能差，高溫特性參數(shù)達(dá)不到指標(biāo)要求所致。為了找出故障原因，可采用升降溫法。渦街流量計(jì)

 所謂降溫，就是在故障出現(xiàn)時(shí)，用棉纖將無水酒精在可能出故障的部位抹擦，使其降溫，觀察故障是否消除。所謂升溫就是人為地將環(huán)境溫度升高，比如用電烙鐵放近有疑點(diǎn)的部位(注意切不可將溫度升得太高以致?lián)p壞正常器件)試看故障是否出現(xiàn)。

7、騎肩法

騎肩法也稱并聯(lián)法。把一塊好的IC芯片安在要檢查的芯片之上，或者把好的元器件(電阻電容、二極管、三極管等)與要檢查的元器件并聯(lián)，保持良好接觸，如果故障出自于器件內(nèi)部開路或接觸不良等原因，則采用這種方法可以排除。

8、電容旁路法

當(dāng)某一電路產(chǎn)生比較奇怪的現(xiàn)象，例如顯示器混亂時(shí)，可以用電容旁路法確定大概出故障的電路部分。將電容跨接在IC的電源和地端;對晶體管電路跨接在基極輸入端或集電極輸出端，觀察對故障現(xiàn)象的影響。如果電容旁路輸入端無效而旁路它的輸出端時(shí)故障現(xiàn)象消失，則確定故障就出現(xiàn)在這一級電路中。

9、狀態(tài)調(diào)整法

一般來說，在故障未確定前，不要隨便觸動(dòng)電路中的元器件，特別是可調(diào)整式器件更是如此，例電位器等。但是如果事先采取復(fù)參考措施(例如，在未觸動(dòng)前先做好位置記號(hào)或測出電壓值或電阻值等)，必要時(shí)還是允許觸動(dòng)的。也許改變之后有時(shí)故障會(huì)消除。

10、隔離法

故障隔離法不需要相同型號(hào)的設(shè)備或備件作比較，而且安全可靠。根據(jù)故障檢測流程圖，分割包圍逐步縮小故障搜索范圍，再配合信號(hào)對比、部件交換等方法，一般會(huì)很快查到故障之所在。

顯示儀表使用中的干擾分析

顯示儀表使用中的干擾分析及對策措施分析如下：

化工顯示儀表與各種傳感器、變送器配套后，可用來顯示不同的參數(shù)。但是，顯示儀表在石油和化工領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用中或試驗(yàn)現(xiàn)場使用時(shí)的條件常常是很復(fù)雜的，周圍存在大量強(qiáng)交變磁場、電場、振動(dòng)、熱噪聲、強(qiáng)輻射、溫度效應(yīng)、動(dòng)力電源等，都有可能影響檢測數(shù)據(jù)的正確采集和生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制而成為干擾源。這些與被測信號(hào)無關(guān)的電壓或電流以多種形式耦合加載到檢測、控制、顯示設(shè)備，使信號(hào)采集失準(zhǔn)、記錄顯示失真、被測參數(shù)有用信號(hào)質(zhì)量下降、自動(dòng)控制不能及時(shí)進(jìn)行，甚至操作失控，直接影響正常生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的提高。這些干擾(擾動(dòng))大多很難改變，但設(shè)法加以有效抑制卻十分必要。

一、數(shù)字式顯示儀表的原理及組成概況

數(shù)字顯示儀表一般是由模數(shù)轉(zhuǎn)換、非線性補(bǔ)償及標(biāo)度變換三大部分組成。它是以電信號(hào)為輸入量，直接用數(shù)字顯示被測量。實(shí)現(xiàn)數(shù)字顯示的關(guān)鍵是通過A/D轉(zhuǎn)換裝置把連續(xù)變化的模擬量變換成斷續(xù)的數(shù)字量。在生產(chǎn)中要求顯示儀表反映的顯示值是被測參數(shù)的函數(shù)，并且要求能自動(dòng)地補(bǔ)償其它干擾因素，這些函數(shù)關(guān)系有些是線性的，但多數(shù)是非線性的。為了將被測參數(shù)能以絕對值的形式顯示出來，對于顯示儀表，需要將被測參數(shù)進(jìn)行一些必要的運(yùn)算、處理及非線性補(bǔ)償，同時(shí)補(bǔ)償其它參數(shù)對被測參數(shù)的影響。在A/D轉(zhuǎn)換中，采用一定的計(jì)量單位使連續(xù)變化的模擬量整量化，得到近似的斷續(xù)的數(shù)字量。計(jì)量單位越小整量化的誤差也就越小，A/D轉(zhuǎn)換裝置的頻率響應(yīng)、前置放大的穩(wěn)定性等也越高，數(shù)字量就越接近于連續(xù)量本身的值。這一過程是通過雙積分型、電壓頻率轉(zhuǎn)換型、脈沖寬度調(diào)制型及逐次比較電壓反饋編碼型等A/D轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)的。非線性補(bǔ)償或標(biāo)度變換是對檢測來的信號(hào)進(jìn)行必要的運(yùn)算，使數(shù)字式顯示儀表能以被測參數(shù)的直接數(shù)字表達(dá)出來。模擬式非線性補(bǔ)償通過改變運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)來補(bǔ)償不同范圍的輸入電壓，而數(shù)字式非線性補(bǔ)償則是先把被測參數(shù)的模擬量經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后再進(jìn)入非線性補(bǔ)償環(huán)節(jié)，具有精度高、通用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，隨著電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的發(fā)展，標(biāo)度變換及非線性補(bǔ)償任務(wù)由計(jì)算機(jī)來完成。

二、顯示儀表應(yīng)用中的抗干擾措施

(一)干擾的產(chǎn)生

生產(chǎn)中，被測參數(shù)往往被轉(zhuǎn)換成微弱的低電平電壓信號(hào)，并通過長距離(有時(shí)長達(dá)數(shù)百米甚至更遠(yuǎn))傳輸?shù)斤@示儀表，由于顯示儀表應(yīng)用環(huán)境的復(fù)雜性(周圍存在大量強(qiáng)交變磁場、電場、振動(dòng)、熱噪聲、強(qiáng)輻射、溫度效應(yīng)、動(dòng)力電源等)，使得電氣干擾也加到顯示儀表的輸入端，加上儀表內(nèi)部的電源變壓器、繼電器、開關(guān)以及電源線等干擾源，給測量帶來影響。當(dāng)有較大擾動(dòng)出現(xiàn)時(shí)(檢測信號(hào)的干擾主要有強(qiáng)磁場和電場：當(dāng)干擾源為低電壓大電流時(shí)，則干擾源主要是磁場;當(dāng)干擾源為高電壓小電流時(shí)，則干擾源附近主要是電場)，常通過下面一些方式(如串模干擾、共模干擾等)疊加到信號(hào)線上，進(jìn)入儀表。

1.電磁感應(yīng)(指磁的耦合)。在大功率變壓器、交流電機(jī)、強(qiáng)電流電網(wǎng)等的周圍空間都存在很強(qiáng)的交變磁場，而控制系統(tǒng)(檢測、變送、轉(zhuǎn)換、調(diào)節(jié)、計(jì)算、執(zhí)行、輔助、顯示等單元)線路形成的閉合回路處在這種變化的磁場中將被感應(yīng)出電勢，使信號(hào)源與儀器儀表之間的連接導(dǎo)線、儀表內(nèi)部的配線通過磁耦合在電路中形成干擾。這種電磁感應(yīng)電勢與有用信號(hào)相串聯(lián)，當(dāng)信號(hào)源與顯示儀表相距較遠(yuǎn)時(shí)，干擾較為突出。此外，高頻率發(fā)生器、帶整流子的電機(jī)等設(shè)備，也會(huì)產(chǎn)生高頻率的干擾。

2.靜電感應(yīng)(指電的耦合)。靜電感應(yīng)是兩電場相互作用的結(jié)果。在相對的兩根導(dǎo)線中，如其一的電位發(fā)生變化，則由于導(dǎo)線間的電容變化使得另一導(dǎo)線的電位也發(fā)生變化，干擾源以電容性的耦合在回路中形成干擾。

3.附加熱電勢和化學(xué)電勢。由于不同金屬產(chǎn)生的熱電勢以及金屬腐蝕等產(chǎn)生的化學(xué)電勢，在電路回路中形成直流電氣干擾。

4.振動(dòng)。在強(qiáng)振動(dòng)的環(huán)境中，導(dǎo)線由于在磁場中處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而產(chǎn)生感應(yīng)電勢，此干擾與信號(hào)相串聯(lián)，以串模干擾形式進(jìn)入儀器儀表。

5.不同地電位引入的干擾。在大功率的用電設(shè)備附近，當(dāng)設(shè)備的絕緣性能較差時(shí)，不同地電位的電位差的引入形成干擾，而在儀表的使用中往往會(huì)有意無意地使輸入端存在兩個(gè)以上的連接點(diǎn)，這樣就會(huì)把不同接地點(diǎn)的電位差以共模干擾形式引入到儀器儀表，這種干擾是同時(shí)出現(xiàn)在兩信號(hào)線上的。

6.信號(hào)源是不平衡電橋。當(dāng)橋路電源接地時(shí)，除橋路對角線的不平衡電壓(即信號(hào)電壓)外，兩信號(hào)線對地都有一個(gè)公共的共模干擾電壓。雖然共模干擾不和信號(hào)疊加，不直接對儀表產(chǎn)生影響，但它能通過測量系統(tǒng)形成到地的漏電電流，通過電阻的耦合就能直接作用于儀表(或放大器)，產(chǎn)生干擾。

7.一些脈沖狀的干擾電壓除能作用于模擬電路外，有時(shí)也能直接進(jìn)入數(shù)字電路中給予干擾，這些干擾電壓的發(fā)生源是開關(guān)、電機(jī)、繼電器那樣的感性負(fù)載和產(chǎn)生放電的機(jī)器等。

(二)干擾的抑制

干擾問題的形成是因?yàn)橛懈蓴_源的存在，并通過一定的耦合渠道對儀器儀表產(chǎn)生影響。為減少這些影響，在設(shè)計(jì)儀表時(shí)就應(yīng)考慮對干擾的抑制問題，盡量提高其抗干擾的能力。在實(shí)際應(yīng)用中，要找出并結(jié)合絞扭、屏蔽、接地、平衡、濾波、隔離等方法，切斷耦合通道以抑制干擾。同時(shí)，要求顯示儀表具有耐高溫、低溫、高壓、腐蝕、高粘度等性能和較好的動(dòng)態(tài)特性，以減少被測參數(shù)的測量誤差。

1.串模干擾的抑制方法(串模干擾是在儀器儀表的輸入端疊加到被檢測信號(hào)上的干擾電壓)串模干擾可能產(chǎn)生在信號(hào)源，也很可能是從引線上感應(yīng)或接收而來。由于串模干擾與被測信號(hào)所處地位相同，所以一旦產(chǎn)生了串模干擾之后，它的有害作用往往不大容易消除，所以應(yīng)該首先防止它的產(chǎn)生。

(1)信號(hào)線的絞扭：對于電磁感應(yīng)來說，盡量將導(dǎo)線遠(yuǎn)離強(qiáng)電設(shè)備及動(dòng)力網(wǎng)，調(diào)整走線方向及減小導(dǎo)線回路面積都是必要的，僅調(diào)整走線方向及兩信號(hào)線以短的節(jié)距絞合，干擾電壓就能降為原有的1/10~1/100;對于靜電感應(yīng)來說，當(dāng)把兩信號(hào)線采用雙絞合的形式絞扭且使兩根信號(hào)線到干擾源的距離大致相等時(shí)(常把導(dǎo)線絞成為直徑20倍的節(jié)距)，就能使信號(hào)回路所包圍的面積大為減小，使電場通過在兩信號(hào)線上的感應(yīng)耦合進(jìn)入回路的串模干擾電位差大為減少。

(2)屏蔽：為了進(jìn)一步防止電場的干擾，可把信號(hào)線用金屬網(wǎng)(或金屬皮)包起來，再在外面包上一層絕緣物或信號(hào)線直接采用屏蔽電纜，屏蔽層接地。因非磁性屏蔽層對50赫茲的磁場無效果，必要時(shí)可把信號(hào)線穿入鐵管中，使信號(hào)導(dǎo)線得到磁屏蔽。而在靜電屏蔽后，能使感應(yīng)電勢減小到原有的1/100~1/1000。

(3)濾波：對變化速度很慢的直流信號(hào)，在儀器儀表輸入端加入濾波電路，以使混雜于有效信號(hào)的干擾衰減到最小。常在輸入級前加二至三級R-C濾波電路，而以采用內(nèi)阻較低的雙T型濾波器效果更好。

(4)對消：雙積分型和脈沖調(diào)寬型等數(shù)字儀表，對輸入信號(hào)的平均值而不是瞬時(shí)值進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，能把一些串模干擾平均掉。

(5)盡量使信號(hào)線與電源線分開敷設(shè)。合理布線，在允許的條件下將導(dǎo)線的電流流向作反方向處理，以減弱相互產(chǎn)生的磁場的干擾;不允許把信號(hào)線與動(dòng)力線平行敷設(shè)在一起，亦不應(yīng)由同一穿線孔洞進(jìn)入儀器儀表內(nèi)。低電平信號(hào)線應(yīng)以盡量短的不絞扭線接至信號(hào)端子的相鄰位置上，以減少感應(yīng)干擾的面積，絕對禁止電源線、信號(hào)線用同一根電纜。高電平和低電平線也不要用同一接線插件。在不得已時(shí)，把高電平和低電平線分開放在接插件旁邊，中間隔以地線端子和備用端子。

2.共模干擾的抑制(共模干擾是加在儀器儀表任一輸入端與大地之間的干擾)

(1)正確接地。接地的意義可以理解為得到一個(gè)等電位點(diǎn)或面，它是電路或系統(tǒng)的基準(zhǔn)電位，但不一定為大地電位。為了安全起見，儀器儀表和信號(hào)源外殼都接大地，保持零電位。但當(dāng)接地的方式處理不好，將形成地回路把干擾引入儀器儀表。為提高儀器儀表抗干擾能力，通常在低電平測量儀表中都把放大器與儀器儀表外殼(大地)絕緣(即把放大器“浮地”)，以切斷共模干擾電壓的泄漏途徑，使干擾無法進(jìn)入。在低電平測試中，信號(hào)線只應(yīng)有一點(diǎn)接地且信號(hào)線的屏蔽層也須有一點(diǎn)接地，無論信號(hào)線和儀器儀表等均需加以屏蔽，把接地和屏蔽正確地結(jié)合起來使用，往往能解決大部分的干擾問題。當(dāng)有一個(gè)不接地信號(hào)源與一個(gè)接地放大器相連時(shí)，信號(hào)線屏蔽層應(yīng)接至放大器的公共端。當(dāng)有一個(gè)接地信號(hào)源與一個(gè)不接地放大器相連時(shí)，即使信號(hào)源端接的不是大地，信號(hào)線屏蔽層也應(yīng)接至信號(hào)源的公共端，使之保持零電位，可有效切斷電位的泄漏電流，提高測量信號(hào)的抗干擾能力，這是測量系統(tǒng)中常用的方法。

(2)儀表采用雙層屏蔽浮地保護(hù)技術(shù)：為提高儀器儀表抗共模干擾能力，在放大器輸入部分浮地的同時(shí)，儀器儀表采用雙層屏蔽浮地保護(hù)。除利用表殼作一層屏蔽外，在儀器儀表內(nèi)再用一個(gè)內(nèi)屏蔽罩將放大器輸入部分屏蔽起來。在兩屏蔽層之間、在放大器輸入部分和內(nèi)屏蔽層之間都不作電氣上的連接。內(nèi)屏蔽層不要與儀器儀表外殼相接，而應(yīng)單獨(dú)引出一根線作為保護(hù)屏蔽端與信號(hào)線的屏蔽層相連接，從而使保護(hù)屏蔽延伸到信號(hào)線全長，而信號(hào)線的屏蔽在信號(hào)源處一點(diǎn)接地，這樣使儀器儀表的輸入保護(hù)屏蔽及信號(hào)屏蔽對信號(hào)源穩(wěn)定起來，處于等電位狀態(tài)。所以，屏蔽能用來降低耦合到導(dǎo)線上的共模電壓。

(3)應(yīng)用平衡電路：一個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定程度取決于信號(hào)源、信號(hào)引線、負(fù)載的平衡以及其它雜散分布參數(shù)的平衡。為提高儀器儀表抗共模干擾能力，采用平衡措施使兩線路上所轉(zhuǎn)換的電壓相等，以此來降低耦合到負(fù)載上的該部分共模電壓。

(4)電源引入干擾的抑制：在儀器儀表內(nèi)部主要的干擾來自小功率變壓器產(chǎn)生的漏電流。為防止泄漏電流干擾，可將變壓器初級繞組放在屏蔽層之內(nèi)，并將屏蔽層接地，此時(shí)變壓器初級繞組上的相電壓通過對屏蔽層的分布電容，使漏電電流直接流入地，而不再流入放大器、測量電路和信號(hào)源中產(chǎn)生干擾。為防止電源變壓器引入干擾，采用三層屏蔽結(jié)構(gòu)即電源變壓器初級屏蔽層直接與表殼接地，供電裝置的次級繞組與所有屏蔽層相接，放大器電源的次級繞組屏蔽層與放大器地處于等電位狀態(tài)。由電源引起的脈沖狀干擾，對數(shù)字電路有較大影響，應(yīng)在電源線路上加裝高頻濾波器，濾波器應(yīng)裝在輸入和輸出引線都經(jīng)過穿心電容進(jìn)行濾波的鐵制屏蔽盒內(nèi)。

檢修儀器儀表的九大注意事項(xiàng)

1、用萬用表歐姆擋時(shí)，切記不要帶電測量。

2、使用邏輯筆、示波器檢測信號(hào)時(shí)，要注意不使探針同時(shí)接觸兩個(gè)測量引腳，因?yàn)檫@種情況的實(shí)質(zhì)是在加電的情況下形成短路。

3、檢測電源中的濾波電容時(shí)，應(yīng)先將電解電容器的正負(fù)極短路一下，而且短路時(shí)不要用表筆線來代替導(dǎo)線對電容器進(jìn)行放電，因?yàn)檫@樣容易燒斷芯線?？梢匀∫恢粠纛^引線的220V，60～100W的燈，接于電容器的兩端，在放電瞬間燈泡會(huì)閃光。

4、在潮濕環(huán)境下檢修儀表故障時(shí)，對印刷線路用萬用表測其各點(diǎn)是否通暢很有必要，因?yàn)檫@種情況下的主要故障是銅箔腐蝕。

5、檢修儀表內(nèi)部電路時(shí)，如果安裝元件的接點(diǎn)和電路板上涂了絕緣清漆，測量各點(diǎn)參數(shù)時(shí)可用普通手縫針焊在萬用表的表筆上，以便刺穿漆層直接測量各點(diǎn)，而不用大面積剝離漆層。

6.不要帶電插拔各種控制板和插頭。因?yàn)樵诩与娗闆r下，插拔控制板會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的感應(yīng)電動(dòng)勢，這時(shí)瞬間反擊電壓很高，很容易損壞相應(yīng)的控制板和插頭。

7、檢修時(shí)不要盲目亂敲亂碰，以免擴(kuò)大故障，越修越壞。

8、拆卸、調(diào)整儀表時(shí)，應(yīng)記錄原來的位置，以便復(fù)原。

9、修理精密儀器儀表時(shí)，如不慎將小零件彈飛，應(yīng)首先判斷可能飛落的地方，切勿東找一下，西翻一下，可采取磁鐵掃描和視線掃描方法進(jìn)行尋找。

總之，在儀器儀表維修工作中，首先應(yīng)弄懂儀器儀表的基本原理，并掌握有關(guān)電子方面的知識(shí)和技能，而且應(yīng)備好所有儀器儀表的說明書、圖紙等技術(shù)資料，另外應(yīng)養(yǎng)成一種良好的工作素質(zhì)，從而在儀器儀表的維修工作中提高效率，減少失誤。

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