超聲診斷儀二維、彩色間歇性圖像干擾故障研究

陳天寶

（海南醫學院第二附屬醫院設備科，海南 海口 570311）

1 故障描述

所有探頭在二維或者彩色模式下，均可能隨機性出現干擾，持續時長可能一閃而過，可能持續數秒，也可能一直存在。圖1、2 為用戶所記錄的故障圖。

圖1 2017 年用戶所拍故障圖b

圖2 2017 年用戶所拍故障圖b

2 故障分析

2.1 設備外部因素

超聲設備的成像易受外界空間電磁波及電網干擾，外界干擾需要作為干擾的首要考慮因素，設備周圍的電氣設備：如UPS 不間斷電源、插線板，電腦、電梯、熒光燈超聲刀、生化設備等都將可能是干擾源。外部引入的圖像干擾往往有如下幾種特征：（1）出現頻率有隨機性或不確定性；（2）干擾圖像往往在中遠場部分，呈現水波紋狀，從左往右或從右往左滾動，也即按一定方向滾動；（3）在探頭接觸人體時干擾會出現或者強度增強，不接觸人體時干擾會減弱甚至消失；（4）出現干擾時，如果被檢查者將手和機器外殼相接觸，或者設備接入專用地線，可能會減弱干擾的強度。外部干擾的排查措施，包括隔離周圍電氣設備、更換設備場地、連接專用地線、設備底部鋪墊銅絲屏蔽網等。

2.2 設備內部因素

設備的圖像由眾多板塊合作處理而成，總的來說，由前端采集模塊負責超聲波發射接收，經有FEC、彩虹線發送至后端進行圖像處理最終由顯示系統顯示；電源系統負責前后端電壓的供應；AP&I 負責提供參數表，如圖3 為所示。

圖3 M-mode and Color Front-end Signal Path Block Diagram

那么參與圖像成像及相關的因素包括：前端采集模塊的探頭、CB、NAIM、SHSEL、AFP、FEC（包括FEC 的參數配置）；后端處理的有：DSC、母版、顯卡；顯示系統有：UAVIO、屏幕。此外前端的高壓脈沖及電路板工作電壓，是由電源的APS 提供，電源提供的幾組電壓中，+3.5Vdc、+-5.3Vdc 是前端模擬電路的工作電壓；15Vdc、+48Vdc 經過前端母版AFP 給到高壓板NAIM，由高壓板進行調節成高壓脈沖，通過四塊通道板執行波束形成發射，所以電源需要作為考慮因素之一，包括電源至AFP 的線纜Segment1；此外FEC 至DSC 的彩虹線作為前后端數據的傳輸通路，也應考慮。

3 故障診斷排查

3.1 排除場地等外界因素

根據此設備干擾圖像的特征：腹部模式下彩色時規則的直射線狀、二維時全場隨機性散狀閃爍點；位置：彩色干擾從扇區根部發射到中遠場；強度：比較固定，不受人體接觸探頭與否、以及干擾時人體接觸機殼或接地而變化；斷開房間內所有電器設備，僅使IU22 通電，故障依舊，排除場地外界因素。

3.2 排查設備內部因素

（1）任意僅接1 個探頭，故障依舊；不接探頭，單獨Fake1 個C5-2 探頭，故障依舊；排除探頭引起，故障確定為機身內部。

（2）選用出廠默認預設調節，并嘗試關閉Sonoct、Xres，調節Iscan、2D 及Color 增益，無效；排除圖像預設參數引起。

（3）Debug 前端信息正常、電壓溫度自檢正常、下載Log 查看運行記錄及前端電壓溫度，正常；初步判斷和電壓、溫度沒有關系。

（4）Tech Admin 后臺刷前端FEC 配置無效；執行2D及Color 的Data Path 自檢，結果為Passed。

（5）執行Channel Walk 等排查。均是使用的Board、Manual 手動模式；因考慮C5-2 探頭的干擾特征最具特征性，故所有的Channel Walk 均是在C5-2 探頭下執行。因執行Channel Walk 過程中，多次對調老CB，以及后面更換新CB，以防混淆，我們把維修之前機器原始狀態的四塊舊CB，分別為CB0、CB1、CB2、CB3 定義為④號、③號、②號、①號進行實驗。

（6）驗證結論。設備觀察數日，干擾圖像沒有再發生。確定故障已經解決。根據之前得出的結論：干擾圖像是由②號和③號通道板共同引起的。也就是說：這個舊的AFP 同樣是引起干擾的原因之一，而且它會造成Channel Walk 的結果指向CB2 及CB3 存在問題。原來，在我嘗試兩個新CB 不能解決故障后，更換了AFP，雖然此時把有問題的AFP 拿下來了，但由于DOA 的CB 一直在上面，所以故障一直不能解決，直到把這個DOA 的CB 取下來，機器才恢復正常。至此我認為故障由兩塊CB 及AFP 同時引起的可能性非常小，決定把之前驗證舊通道時，沒有觀察到干擾的②號通道板裝回觀察，此時搭配的是新AFP。觀察若干日機器正常。

4 故障解決

更換一塊AFP 及一塊CB。第二塊新CB 因同樣圖像干擾申請DOA，第一塊元件老化的CB 導致圖像通道缺失及開機報錯503 申請DOA。

5 思考及總結、改進及完善

5.1 思考

（1）進行實驗時CB2 位置的N2 和CB3 位置的N3 進行對調，此時的Channel Walk 結果為何會從CB2、CB3 都有干擾故障，變為只是CB3 有干擾故障？

（2）在壞的AFP 搭配情況下，Channel Walk 的結果出現異常可以理解，但是在實驗驗證③號通道板時，此時搭配的是新AFP 及新SHSEL，單獨把有問題的③號通道板放回CB2 位置，為何此時的Channel Walk 結果，是提示CB2 及CB3 都有干擾？

上述兩點都是說：有問題的CB 如果在CB2 的位置，可能會引起Channel Walk 的結果提示CB2 及CB3 有問題。這個情況究竟是否屬于個例還是在特殊情況下會真實存在，需要更多的案例來驗證。假設其是一個在特殊情況下的真命題，那么以后我們執行Channel Walk 時，如果同時提示CB2 及CB3 有問題，此時不妨先對調CB2 及CB3 位置進行觀察結果變化與否，而不著急去對調CB0、CB1 及CB2、CB3 的位置。

5.2 總結

（1）執行任何一個動作，相應地做好筆記記錄，如做了什么維修動作，此時的故障現象特征有無變化、自檢等檢測結果如何，進行一一對應，不混淆；如，每次更換CB 如果干擾持續時間長度允許的話都要做Channel Walk，而且記錄好每個步驟后的干擾的位置、持續時間、強度等信息變化。

（2）跳出思維禁錮，由于圖像特征明顯，一直認為故障是CB 引起；思維定勢：認為故障屬于單一故障，不曾假設，同樣的故障現象可能由多個同類型板塊公共引起，甚至可能由不同類型板塊共同引起；特別在存在備件DOA 等干擾因素的情況下，更要大膽設想，小心求證。

（3）手上有新的備件（如果已經拆封）則使用新的備件，這樣可以排除舊備件的干擾和影響，待徹底解決故障后，再將無關的備件裝回。

（4）維修，是不斷判斷、假設、驗證、再判斷、再假設、再驗證的過程。當提出一個假設或者結論后，需要推敲它的可靠性及真實性，如果存在疑問或違背理論的地方，一定要進行驗證。

5.3 改進及完善地方

（1）可以把這塊舊CB、AFP 及疑是DOA 的新CB，拿至同型號版本的機器上再進行測試驗證。

（2）不急于操作更換備件，對于故障，執行足夠長的時間觀察或者檢測，盡量得到多一些的診斷信息。在輪換第一塊新通道時，雖然幾次都是干擾時間很短不足以做Channel Walk，實際可以更再耐心一些，多花些時間等待，等到干擾持續出現時，進行Channel Walk，以此得到更多信息。

（3）在使用第二塊新CB 時，應該再單獨輪換一遍，如果故障依舊，那么雖然不能判斷第一塊CB 或者第二塊CB 是否哪塊存在DOA，但能夠得出一定的結論，比如，故障不是CB 引起；或者故障是由大于等于兩塊CB 引起，或者故障是由CB 及另外元件組合而成的復合故障。因為我們定的兩塊新CB 同時同樣的DOA 現象的可能性實在太小，當然，特殊時候也需要考慮此可能性。

6 探索

假設設備存在2 個CB 相同故障，且懷疑我們定的CB 板中存在DOA 相同故障，那么我們在不使用Channel Walk 的情況下，如何最快速度通過排列組合方式排查清楚，確定哪個是DOA，及哪2 個CB 是壞CB？

單獨用第一塊新CB 輪一遍，解決不了；再使用第二塊新CB 輪一遍，解決不了，此時說明壞的CB 不止一塊。根據排列組合，原來設備有四塊CB，其中兩塊是壞的，加上訂的兩塊CB，假設訂的CB 沒有存在DOA，此時組合方式共有6 種，如果盲拼，解決故障的概率為：16.7%；如果訂的兩塊CB 中，假定存在一塊DOA，那么第三塊CB 到場，分別用第三塊和第一塊作為組合，或者用第三塊和第二塊作為組合，盲拼的話，此時解決故障的概率為：8.3%；如果訂的三塊CB 中，不確定哪塊存在DOA，盲拼的話，此時解決故障的概率為：5.6%。因此必須使用有效的排查手段和利用診斷工具，避免盲目拼湊。盡量及盡早確定某一塊壞的CB，首先把它替換掉，讓故障從組合故障轉變為單一故障，這時的維修難度將大大降低。