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医用超声波雾化器的故障维修
许思远
（中山大学附属第三医院）
摘要：本文通过对医院里治疗咽喉疾病的常用治疗仪器医用超声波雾化器的故障及维修经验总结，阐述了在使用过程中雾化器的几种常见故障的分析判断和相应维修对策，为设备的及时故障恢复起到了一定的意义。
关键词： 开关电源
晶片
干簧管
振荡电路
前言：医用超声波雾化器在治疗呼吸道疾病中已经得到充分的应用，特别是在儿科领域里广泛采用。由于其使用范围广，工作时间长，所以在医院使用过程中，往往会出现电源指示灯不亮，雾化指示灯亮，但没有雾化等常见故障。及时和准确有效地维修工作才能使设备正常运转和保障治疗使用效果的充分发挥。本文通过对医用超声波雾化器的维修总结和心得体会，保障了设备的恢复，阐述了其维修方法是可行的。
雾化器的简述：
雾化器结构（以粤华牌WH——2000为例）：雾化器是由外壳、底座、电源变压器、风扇电机（风机）、电路板、换能片（晶片）、储药罐（药杯）、塑料螺纹管、口含管等组成。其外壳多数是用塑料制成，在雾化出口设有风量调节，面板有定时器、电源开关、雾量调节旋钮以及电源和输出指示灯等。（雾化器结构见下图）
雾化器的工作原理：
雾化器它是通过换能器（压电晶片，简称晶片）耦合产生高频振荡，并由晶片产生超声波1.7MHz。在振荡电路中大部分采用单管式输出，超声波以水为介质，通过水槽底下的谐振发射窗使药杯里的水溶性药物，雾化成微细的雾粒（0.5-10μm）。使药物液体由液态转化为气态，产生雾化效果，送风马达将药雾通过波纹管输运到患者作为吸入治疗。雾化器设由时间定时器控制（0-60分钟），雾化量大小可通过电位器旋钮调节，还增设了晶片保护装置，即在水槽水位过低时，通过浮环里磁环使雾化器里的干簧管动作从而能瞬间切断电源。
雾化器的电路原理：
接通电源，按下电源开关K，启动定时开关S，市电220V通过开关电源板给风机和振荡电路线路板分别提供直流12V和直流48V两组输出。风机M通过开关电源板上12V直流电输出口得电启动旋转。开关电源板上另一组输出48V直流电压，供给振荡电路板。振荡电路板得电后，电源指示灯即发光二极管LED1亮，当水槽内的水达到水位线时（J闭合），振荡电路工作。雾量调节由电位器W控制，当雾化输出正常时输出指示灯即发光二极管LED2亮。在振荡电路里一般都设有水位限制感应开关，以防止无水或水少过热工作，而烧坏晶片。水位控制开关J由带磁环的浮子和干簧管组成，通过水槽中浮子随着水位的变化而的移动，控制干簧管的吸合。当雾化器水槽中加入一定的水后，带动浮子上升，水位控制开关J闭合。由晶片H和电容C4、C5、C6和三极管Q2构成电容三点式超声波振荡电路。晶片H是一高频陶瓷压电振子，在电路中作电感使用，即是电路的自激元件，又是电路负载。C1、C2、C3为滤波电容。调节W的阻值可改变Q2的基极电压，若Q2基极电压上升，振幅度加大，雾量增大，反之，Q2基极电压减小，振幅度减小，雾量减小。二极管D5为继流二极管保护三极管Q2，防止断电时产生反向电势击穿Q2。
在其雾化器日常工作中会出现以下几种常见故障：
1.通电后电源指示灯不亮
分析与检修：
此故障多表现为保险丝FU熔断。先检查FU是否正常，若熔断，需检查风扇电机M及开关电源是否短路。如风扇电机短路需更换风扇电机，开关电源短路需检修开关电源。首先断开开关电源负载，把输出口排线拔出。测量开关电源市电220V输入端，直接测量其容量为33µF，耐压400V的大滤波电容正负两端电压。发现万用表直流档没有电压显示，说明交流电输入后的整流滤波电路有问题。再测量由4个IN4007整流二极管组成的桥式电路的直流输出正负两点，也发现没有直流电压显示。说明整流二极管有管子被击穿，逐一焊出测量后发现有两个整流管正反向电阻都很小，已击穿。更换两个新管后再测量33µF电容的正负端，万用表马上显示大约293V---300V直流电压。再测量开关电源两个输出口，分别恢复有了48V和12V供电。重新接上负载后，工作正常。
另一种情况，若开关电源有48V电压输出，但FU熔断。需重点检查三极管Q2是否击穿（较常见）。检查三极管Q2时，断开电源后，将水槽中磁环浮子位置往下令干簧管J处于开关断开状态，用万用表R×1K档在路测三极管Q2的集电结bc、发射结be正反向电阻，若测得bc、be结正反向电阻都很接近且很小，则可以判断三极管Q2已经击穿损坏。需更换三极管Q2（C3835），更换后故障排除。另：若三极管Q2集电结bc、发射结be正常，正反向阻值相差都很大。需检查续流二极管D5（FR155）正反向阻值有无击穿现象、电容C2（104）充放电性能，容量是否足够。2.电源指示灯亮，但无雾
分析与检修：
电源指示灯亮，说明电源部分正常，可能是水位干簧管开关电路有故障引起的振荡电路没有工作。先检查水位开关J，检测时，断开电源用手将磁环浮子置于干簧管导通位置。用万用表电阻档R×1档或者蜂鸣档测量其干簧管引出的两条线是否导通。
因为干簧管是一种磁敏的特殊开关，也称干簧继电器。它通常由两个或三个软磁性材料做成的簧片触点，被封装在充有惰性气体(如氮、氦等)或真空的玻璃管里，玻璃管内平行封装的簧片端部重叠，并留有一定间隙或相互接触以构成开关的常开或常闭触点。当永久磁铁靠近干簧管；绕在干簧管上的线圈通电形成的磁场使簧片磁化；那么，簧片的触点部分就会被磁力吸引。当吸引力大于弹簧的弹力时，接点就会吸合；当磁力减小到一定程度时，接点被弹簧的弹力打开。干簧管比一般机械开关结构简单、体积小、速度高、工作寿命长；而与电子开关相比，它又有抗负载冲击能力强等特点，工作可靠性很高。如导通，万用表电阻阻值会几乎等于0。
若不导通，表明干簧管已坏，需更换。若手头没有此配件，可以暂时将水位控制开关短接上，然后检查三极管Q1（C1815）的bc、be结是否开路，若正常的话，发光二极管LED2水位灯亮。如果LED2水位指示灯亮还是没有雾化说明电源部分及水位电子开关电路均正常，是振荡电路没有工作。先检查三极管Q2，若正常的话，可将万用表置于电流1A挡串入整流后的主回路中。在水槽中加入一定量的水，使机器工作并将W调至最大测量电流，正常值应在500mA左右。若无电流，应查电感线圈L1、L2是否开路；若有电流而无雾，应重点查找电容C5、C4、C6等，是否损坏；若没有损坏，再检查晶片H，如检查发现晶片内外环之间阻值为零（正常阻值为∞），则需更换；若上述元件均正常但仍不能工作，需检测三极管Q2的放大倍数。三极管Q2放大倍数接近为零的话，会造成不工作没有雾化的故障。
3.雾量小，调节雾量旋钮效果不明显 分析与检修：
故障一是雾化量调节电位器W定触点和动触点接触不良；二是晶片H老化；三是三极管Q2放大倍数下降。
一.用万用表测量雾化量调节电位器，根据产品电路图我们可以得知此电位器为10K电位器。用其中一支表针接动触点一端，另一支表针接定触点的一端，然后旋动电位器，看在欧姆档情况下，指针能否平滑和均匀的摆动。如果能做到平滑且均匀的摆动说明电位器情况良好，可以继续使用，如不能均匀摆动；例如出现摆幅突然变大，变快说明电位器动触点和定触点接触不良，此电位器腐蚀后其阻值增大，使三极管Q2基极电流减小，振幅也减小，晶片H得不到足够激发能量，故使雾量效果不好。或者照成Q2三极管基级电流时有时无，Q2不能正常工作，雾化量调节效果不明显。
二.在确定雾化调节电位器正常后，如还没有雾化则应检查压电晶片。晶片表面发现因长期工作在水中被腐蚀痕迹（表面不光滑），可用专用清洗剂清洗晶片表面。若不行，更换晶片试之，故障可排除。
三.如果在确立了前2个元器件调节电位器和压电晶片都正常的情况下,没有雾化或者雾化量不明显(如水槽中产生水柱而不能雾化。)可以分析出超声波振荡电路主要元件参数发生了变化。首先查一下Q2（C3835）三极管的bc结和be结正反电阻阻值。如正反相差比较大说明Q2（C3835）三极管的bc结和be结没有被击穿，但此时还要用万用表测量一下Q2（C3835）三极管的放大倍数。因为随着三极管的长时间工作，可能会造成三极管的放大倍数衰减，因而使三极管的放大倍数达不到原先电路设计所需的放大倍数，从而使基级电流不能很好的进行放大，整个振荡电路也达不到振荡效果，所以雾化量也不明显。达不到使用机器的治疗效果。更换同型号的三极管后，应能解决上述故障现象问题。
4.有雾但输送不出来
分析与检修：
此故障是经常见到的。风机一般出现不转不送风有2个方面原因造成：
一.拆下机壳，用万用表检查风机线圈电阻阻值正常，再用手拨动风叶时，发现风机轴卡住。将风机转子两端（轴与轴瓦之间）注入润滑油，然后，拨动风叶旋转灵活为止（也可将风机单独送电工作一段时间）。若风机转子两端锈蚀严重时，只有拆下风机的转子用无水酒精彻底清洗，必要时可用金相砂纸打光转子轴与轴瓦，用无水酒精清洗后，再注入润滑油。风机恢复正常工作送风。（注：每次修理雾化器时，都应将风机轴旋转部件注入适当的润滑油。）
二.用万用表检查风机线圈电阻阻值不正常，一般正常阻值应在几十欧姆左右。如观察到或闻到有烧焦味应及时更换风机。若用万用表检查风机线圈电阻阻值正常，但风机不转，则要测量开关电源板12V输出口有无12V输出，通常遇到这种情况，多数是开关电源故障引起没有12V电压输出。
开关电源是利用电子技术控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。它主要由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET绝缘栅场效应管构成。最常见的元器件故障也一般是MOSFET绝缘栅场效应管这个元器件。MOSFET绝缘栅场效应管执行着脉冲宽度调制的开通和关断。频繁的开通和关断会使MOSFET绝缘栅场效应管老化而损坏失效。一般用指针式万用表电阻档R×10K档测量，其一支黑表针接D级（漏极）红表针接S级（源级）。用手轻碰G级（栅级）和D级（漏极）正常的话指针会摆动至30左右（300K左右），再用两只手指分别碰触G级（栅级）和S级（源级），这时表针会回落到∞处，证明此管能正常开通和关断，是正常好的。反之，MOSFET绝缘栅场效应管不能正常开通和关断，则需更换。
结束语：
通过对雾化器的维修工作总结，使我对医用超声雾化器的常见常发故障有了比较系统的认识，在故障认识的基础上进行判断分析，掌握其常见故障维修方法。为设备的使用作出了及时的保障。归纳总结为以下4个方面的故障。1.通电后电源指示灯不亮。2.电源指示灯亮，但无雾。3.雾量小，调节雾量旋钮效果不明显。4.有雾但输送不出来。通过以上故障分别对应从开关电源板，干簧管，电位器，风机电机等主要元器件入手。及时有效的缩短了维修时间，提高了准确率，从而较快的恢复设备的停机率，使设备能够最大的发挥其效能。
在其今后的改进与发展的方面来看还是有方向发展空间的。
第一，比如由于开关电源的可靠性来看，还是比不上传统的变压器，如果用变压器而不用开关电源，其电源部分故障也有可能没那么多。
第二，水位探测问题，虽然干簧管不直接跟水位接触，可靠性和稳定性也不错。但由于其特性为磁敏开关，要使干簧管动作一定跟磁有关系。现行设计来看，在水位浮环里装磁环有时也会随着使用时间长久出现磁环磁性不够，浮环到了干簧管该动作的水平位时，磁力不够不足以使干簧管动作。如用其他水位探测方式或许能够更好一点。
第三，风机送风问题，设备长时间工作会使药液残雾堆积到风机的转动部位。从而使风机出现机械方面的卡在。但如果改用交流220V电压的风机可能转动转力会比直流12V驱动的风机强，从而也从另一方面减少了机械故障的发生。
通过雾化器的维修工作，更加体会到了作为新时期从事电气工作的技术工人，应当胜任新技术，新设备的工作，在学好本专业的基础理论的前提下，需要努力学习其他领域的科学技术知识，拓宽知识面，这样才能适应新时期的要求，更好发挥本专业的作用。
致谢：
在本次论文的撰写过程中，非常高兴地得到了专家们的有益指导，并对本文的修改提供了宝贵意见，谨此表示感谢。本人因水平和经验有限，写作时间较仓促，文中难免存有错漏及不足之处，恳请各位专家及同行批评指正。
参考文献及资料：
1.开关电源维修技能实训［M］北京：科学出版社，2011
2.电子元器件检测技能一点通［M］北京：机械工业出版社，2008
3.粤华牌超声波雾化器（WH—2000型）使用说明书
附录：
粤华牌超声波雾化器（WH—2000型）电气原理图
风机实物图：
振荡电路电路板实物图：
开关电源电路板实物图：
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