船用測深儀的特殊故障分析

丁龍祥

(江蘇海事職業技術學院，南京 211170 )

0 前言

測深儀是各類大型船舶上的重要測量儀器之一，在航行中出現測深儀不能正常工作對船舶安全航行來說非常危險，因此要加強對測深儀的維護保養，尤其是當發生故障時。本文對接修一臺SZS-3型分列元件電路的測深儀特殊故障維修過程加以記錄，結合理論進行分析研究，希望對同行對電器維修有一定的借鑒作用。

1 故障現象

SZS-3型測深儀是典型的分列元件電路，此機幾年前因不顯示水深曾修理過，此后，一直工作正常。這次的故障表現跟上次情況一樣。經詢問排除了因電源異常、異常操作或異常接觸導致機器損壞，機器屬于自然損壞。在排除了常見故障后，裝船開機試驗，數碼管上有數字顯示，但顯示不正常，深度指示忽大忽小，極不穩定，產生了這一特殊故障現象。

2 故障分析與排除

SZS-3型測深儀整機由接收放大電路（CP1板）、主振門控電路（CP2板）、數字分頻電路（CP3板）、譯碼顯示電路（CP4板）、發射電路（CP5板）和電源電路（C601板）六大部分組成。

打開機器后發現CP1板上BG401有更換過的痕真。CP1板是回波接受放大電路板，零點信號和回波信號經BG101、BG102、BG103三級調諧放大，由 D103、D104、C120、C121、L102和R121組成的倍壓檢波器檢波送出脈沖信號，然后經由 BG104及其外圍元件構成的整形電路整形后的脈沖信號分兩路輸出，一路經電容 C126耦合，D107削波，BG106倒相，輸出正極性脈沖送給主振門控電路中的 FF201；一路經 D106削波BG106倒相，作為AGC的控制信號，送BG107、W601—W606及K604等組成的AGC電路，通過D101和D102等實施增益控制。BG401是接受電路的第一級放大器的放大管，此管壞，接受信號無法送到后級形成控制脈沖打開和關閉計數門，從而數碼管上就無法進行深度顯示，故可以確認這兒就是上一次的損壞部位。那么這一次是否還是此處損壞？檢測BG401工作點正常，基本排除此元件再次損壞。繼續在CP1板上查找。用鑷子觸碰 BG201的基極，同時用示波器監視 BG106的集電極，無波形輸出。用與上相同的方法，觀看BG103的C極有干擾波形，BG104的基極無波形，繼續測試 C120電容上也無任何波形，因而，可判斷 B103變壓器有問題，用電烙鐵焊下并且拆開檢查，果然發現次級線圈接點霉斷。修復后試機，機器雖有顯示，但深度顯示時大時小，變化不定。遇到這種軟故障，只有先從原理上分析研究入手，仔細研究主振門控電路、數字分頻電路、譯碼顯示電路、發射電路和電源電路。

1）主振門控電路（CP2板）。主振電路由JT201、BG201—BG205、D201及D202等組成。BG201和晶體JT 201等構成電容三點式標頻振蕩器，振蕩頻率為75KHz。振蕩輸出經BG202緩沖，BG203、BG204整形成方波輸出。方波信號輸出受由D201、D202等構成的與門電路（計數門）控制，當 D202的負端為高電平，或為正極性信號時，方波信號可送往后級，否則被阻斷。若主振頻率不穩定及經整形后的方波輸出幅度不足，可能會導致深度顯示不穩定。門控電路由FF201---FF204、BG206、BG208和 BG209等組成。本機發射時，發射信號（即零點信號）經接收放大和FF201厚膜電路及其外圍元件組成的單穩態電路整形，其1腳輸出一定寬度的方波脈沖，觸發 FF202及其外圍電路組成的雙穩態電路翻轉，當FF202(1)腳為高電平時，計數門打開，75 kHz脈沖輸出進行分頻計數。當第一道回波信號經接收放大和整形后，觸發FF202使其又翻轉一次，則FF202(1)腳變為低電平，一路使計數門關閉，停止計數；一路去觸發FF203單穩態電路的第20腳，使FF203翻轉，FF203暫態為0.7 s，作數字顯示時間，0.7 s后再進行復零和發射。FF203（1）腳分兩路輸出；一路經BG208輸送至FF202（20）腳作自鎖用，當第二、第三道回波經放大整形后送至 FF202，使其不致改變工作狀態，當FF203由暫態恢復成常態即自動解鎖。另一路輸出觸發單穩態電路 FF204（暫態時間為0.7s），其 1腳輸出復零脈沖，經 BG206緩沖，對數字分頻和譯碼顯示電路實施復零。同時，FF204的8腳輸出與1腳輸出極性相反的信號，即1腳0.1 s寬度的正極性復零脈沖結束時，8腳立即輸出正極性脈沖，8腳比1腳延遲0.1 s輸出正極性脈沖，確保電路先復零后發射。8腳輸出通過電容C209經D205削波后，控制BG207的基極，使BG207工作于飽和或截止狀態，經繼電器J501控制發射電路的工作。此電路中的K603、D207和R231等提供復位功能，K602b用于機器由“預備”打到“工作”狀態時進行自動復位。FF201的暫態時間偏小、FF202工作異常、FF203（1）腳的輸出不能對 FF202實施良好的自鎖、FF204（1）腳輸出的復零脈沖不正?；虿荒軐底址诸l和譯碼顯示電路進行良好的復零等，都會影響工作的穩定性。

2）數字分頻電路（CP3板）。數字分頻電路由雙穩態厚膜電路 FF301--FF308及其他外圍電路構成。FF301--FF304構成第一個十分頻器，FF305--FF308構成第二個十分頻器。K604對應為面板上的深度開關。75 kHz方波信號直接經K604b的1檔送譯碼顯示電路，對應0—10m的低量程檔；經第一個十分頻器分頻后的信號，由FF304（8）腳送出，經K604b的2腳接到譯碼顯示電路，對應 0—100 m的中量程檔；經第一、第二兩個十分頻器100分頻后的信號，由FF308（8）腳送至K604b的3腳，到譯碼顯示電路，對應0-200 m的高量程檔。FF305--FF308厚膜組件性能不穩定，電路接觸不良，會引起工作不穩定。不過數字分頻電路的故障概率較小。

3）譯碼顯示電路（CP4板）。譯碼顯示電路由三塊相同的電路板組成三位數。譯碼顯示電路是將由FF401--FF404組成的四級雙穩態電路，通過邏輯電路及 FF401所控制的 BG411及BG412單雙管作用，使每種狀態只控制一個開關管導通，對應數碼管 G401某個數字的顯示。譯碼顯示電路類似與數字分頻電路，引起工作不穩定故障的概率非常小。

4）發射電路（CP5板）。發射電路由G601、G602、B601及 B602等件組成。G601、G602、B601及B602等構成多諧振蕩電路，振蕩輸出經B602的次級偶合送發射換能器。發射電路的輸出功率受繼電器J502的控制，0—200 m檔有效。發射電路的工作受繼電器J501的控制。發射電路發射功率偏小、電路工作異常或連續發射，會造成不穩定現象。

5）電源電路（C601板）。電源部分由電源變壓器B603，整流及穩壓電路組成。電源輸入可為220 V或110 V交流。電源變壓器的初級采用分檔抽頭，由電源開關 K601進行調節，能適應電壓在90 V—130 V或200 V—240 V范圍內變化。B601次級輸出有供發射管燈絲用的 6.3 V交流電；DD601等整流穩壓輸出的-12 V電壓，供AGC電路及復位電路用；DD602、BG601等整流穩壓輸出的+12 V電壓，作為電路的主要電源；DD603、D604等整流濾波輸出的+840 V和+420 V電壓，用于對發射管 G601和 G602進行偏置；D501等整流濾波輸出的-150電壓，用于發射管的 極偏置；D608等整流濾波輸出的+180V電壓，提供給數碼管的陽極。

電路中CP2板上提供了K201和K202兩個維修開關，平常處于“工作”位置。當將維修開關K201打到“主振”狀態時，計數門失去對信號的控制，方波信號暢通無阻。方波信號經BG205到相后送數字分頻電路。維修開關 K202位于“自校”位置時，用于 FF204（1）腳輸出的復零脈沖使FF202翻轉，從而打開計數門。自校時計數門的關閉由譯碼顯示電路的溢出脈沖通過 BG209緩沖后，促使FF202翻轉來實施。充分利用維修開關，可大大提高維修速度。將CP2板上的維修開關K201打到“主振”位置，K202打到“自?！蔽恢?，數碼管周期性重復地顯示，并在所選量程的最大深度讀數上有短暫停留，顯示正常。說明主振門控、數字分頻和譯碼顯示電路都正常。再用干擾法檢查一次接收放大電路，同時對應調整 AGC電位器W601—W606，調整前記下電位器的原來位置，調整好后恢復到原位，進一步確認了接收放大電路是正常的。人工模擬J501的動作，用示波器檢測發射輸出波形正常，說明發射電路也是好的?；谏厦娴臋z查，各電路工作均正常，毫無疑問電源電路肯定沒有問題。那么問題出在哪里呢？

船用測深儀測量水深是靠裝在船底的發射換能器，向海底發射超聲波，超聲波碰到海底后反射回來形成回波，被接收換能器接收并轉換成電信號，送主機處理。倘若回波信號過較弱，低于AGC的控制范圍，或回波信號因受海底底質的影響或其他聲波的干擾，回波不穩定，都有可能使深度顯示不正常。將主機裝船，深度開關置于0-10 m檔，調整W601、W602，深度顯示似有些變化，但還是不穩定，將深度開關置0-100 m檔，情況基本一樣，暫不認為回波信號強度有問題。其它聲波干擾的可能性也不大，因船舶周圍的環境并不差。海底底質的情況，因船停泊在老碼頭，值得懷疑，反復推敲后，還是要求船舶離開碼頭試一試。船舶剛離開碼頭不久，測深儀顯示正常了，至此問題迎刃而解。

3 故障維修探討與總結

不管集成電路測深儀還是分列元件測深儀，電路原理大同小異，抓住維修的幾個關鍵點極為重要。

1） 接收電路輸出脈沖

據此脈沖的有無可判斷是收發電路故障還是主振、門控、計數、顯示電路的故障，將電路分為是模擬電路部分還是數字電路部分的故障。

2） 接收電路輸入信號

模擬干擾此端看接收輸出脈沖的情況，據此可判斷是接收電路的問題還是發射電路的問題。

3） 計數門模擬斷開與閉合

閉合計數門，若數碼管上有周期性的數字顯示，表示主振、計數與顯示電路正常，否則檢查門控電路。

4） 主振輸出

主振輸出正常，檢查計數與顯示電路，否則檢查主振電路。

5） 復零脈沖

復零脈沖不正常，會引起電路工作的紊亂。

6） 計數溢出脈沖

此脈沖可協助確認主振門控、數字分頻和計數等電路是否正常。

4 結語

目前，船用測深儀牌號繁多，電路千差萬別，并且船舶上使用的測深儀大都已集成化，但基本工作原理大同小異，若電氣維修人員能熟練掌握一種典型分列元件電路測深儀原理分析，常見故障的排除，則遇集成電路測深儀的維修時，以不變應萬變，就能駕輕就熟、事半功倍，就能對測深儀的任何故障應付自如。只有不斷訓練遇到故障冷靜分析、快速判斷的思維訓練，不斷積累維修經驗，平時注重分析研究總結，才能談得上為祖國的航運事業保駕護航。