TE3000合金分類儀電路分析及故障維修

林 杰

（北京建筑技術發展有限責任公司，北京 100069）

0 引言

TE3000合金分類儀由美國Koslow公司生產，是以溫差電效應原理為檢測基礎的無破壞性合金分類儀器。基于為公司節省購買新儀器成本的考慮，拆開已損壞的合金分類儀進行電路測繪，以便弄通原理、進行維修。經測繪分析后得出其電路圍繞溫差電效應，分為產生溫差電路——恒溫加熱電路；放大電路——放大由于溫差合金產生的毫伏級電勢。最后結合實際發生故障，維修并成功。

1 TE3000合金分類儀原理和實際測繪的電路構成

1.1 TE3000合金分類儀原理

TE3000合金分類儀基本原理是利用溫差電效應，即合金兩端處在不同溫度的條件下，會產生毫伏級電勢，溫差電效應原理如圖1所示。在一定測試溫度下，很多不同的合金產生不同的電勢，但也有一些產生相同的，所以，只有當用戶需要區分的合金屬于前者，那么這個合金分類儀便是適用的。

上述是合金分類儀的基本原理，由此知道其功能需要實現一定的測試溫度，需要實現把毫伏級電勢測量出來，那就靠兩部分電路來實現這兩項：恒溫加熱電路和放大顯示電路。由于此次測繪的主要目的是了解其構成和原理，方便維修，所以對電路僅作定性分析。

圖1 溫差電效應

1.2 帶過零輸出的恒溫加熱控制

過零輸出的恒溫加熱控制電路如圖2所示，測試電路為帶過零輸出的恒溫加熱控制電路。圖中有些器件型號僅為示意，可能與實際不符，如X1實際為加熱絲，僅用X1示意。

（1）由整流橋D1和三極管Q1、Q3及電阻構成的部分起過零輸出作用。

（2）由二極管D3構成單項半波整流，電容穩壓管起濾波穩壓構成直流電源，給運放U1為核心構成的控制電路做電源。

（3）R_SB是合金測試儀上測試筆內的熱敏電阻，隨溫度升高而電阻下降，它的變化形成了運放同相端電壓的變化，這個電壓和反相端的電壓做比較，由運放的輸出決定三極管Q2的導通與否，而Q2的導通能使雙向可控硅Tl和G極形成電勢，這樣就導通了可控硅，使得加熱回路形成。但如果交流過零后，因為Q3飽和導通，把Q2發射結電壓拉為0，這樣即使運放輸出電壓為正飽和電壓，也不能使Q2導通，也就不能觸發可控硅，這樣就使得可控硅的觸發只能在交流正弦波過零后附近，等電壓再升高Q2就截止，這樣就構成了過零控制電路，防止電源波形缺角，產生高次諧波，污染電網。

電路中R103電位器起粗調作用，R501電位器起微調作用，當需要標定該儀器的時候，調整這兩個電位器能調整加熱的恒溫溫度。如果電阻值調大，則合金分類時的恒溫溫度降低，反之，恒溫溫度升高。

值得探討是阻值為1 Ω 的R17保險電阻，它的放置位置頗蹊蹺，因為分析放在這就算燒斷了，只會導致同相端電壓高，一直加熱，沒有起到保護作用。只有把它移到電阻R3的下面，才能起到保險電阻斷了后不能加熱的作用。

（4）在此值得一提的是，剛開始分析電路時就簡單把可控硅當成第一、第三象限特性的雙向可控硅，認為據此電路，其只能是正弦波正半周時導通，即只能工作在第三象限。可當保持加熱狀態時實際測量其加熱電壓是109 V左右，這樣正負半周可控硅都能導通，對于工作在一、三象限特性的可控硅如何在這個電路里實現，只有能工作在第二、第三象限的可控硅能實現。正當認為沒見過這樣的可控硅時，根據型號L40E13仔細查閱資料得出可控硅特性如圖3所示，該可控硅均可在四個象限工作，問題得以解決。

1.3 放大顯示電路

測繪放大顯示電路如圖4所示。此電路較簡單因僅做定性分析，圖中元件數值可忽略。結合分類儀實際組件介紹圖4功能如下：

圖2 過零輸出的恒溫加熱控制電路

圖3 可控硅特性

交流電經變壓器Tl降壓后，再經整流橋D、電容C2、電阻R6和R5、電容C4合C5形成正負直流電源，為運算放大器和電路正常工作供電。電阻R1另一端連接的是合金分類儀的黑鱷魚夾，地端連接的是分類儀恒溫探針的外殼，這樣當熱的恒溫探針和在室溫下的鱷魚夾接觸到的合金就產生微弱的電動勢，通過鱷魚夾和探針外殼傳導，作為運放的輸入信號，U1起反相比例放大的作用，合金測試儀的毫伏表頭接的就是U1的輸出信號，把放大100倍左右后的毫伏電勢顯示出來，供給操作者看。U3是電壓跟隨器，進一步提高了U1的輸出信號帶負載能力，其輸出后R7端和接地端的是兩個作為模擬量輸出的端子。

2 故障維修

通過上述電路分析，已經掌握基本構成和電路功能。應用在實際問題中，解決如下：

（1）故障“上電后不顯示”。經檢查發現保險管燒壞，測量整流橋等器件無擊穿問題，測變壓器電阻值偏小，懷疑匝間短路，更換變壓器后恢復使用。

（2）故障“一直加熱，不能恒溫”。通過電路分析可知，原因可能有熱敏電阻損壞、二極管D4損壞。實際維修中發現有熱敏電阻損壞，其阻值不隨溫度升高而下降，更換后恢復使用。

（3）故障“不加熱”。經測量運放出端電壓低。測其輸入、輸出端，電阻阻值小，更換運放后恢復正常使用。

（4）故障“開機后初始值不準確”。檢查恒溫加熱無異常，發現分類儀的恒溫探針接觸到固定待測試工件的工裝，而工裝又連接到了測試鱷魚夾，導致產生了錯誤的輸入信號。把恒溫探針固定好，跟工裝保持一定距離后恢復使用。

（5）從電路分析中總結出使用時的注意事項，即必須讓鱷魚夾和地線很好隔離，否則會通過這個通路給合金分類儀帶來干擾信號，導致測量時數值不準確。

（6）從電路分析中可知粗、微調電位器的作用，給需要標定該儀器時提供了理論指導，而在說明書里卻未提及。

3 結束語

通過了解TE3000合金分類儀的基本檢測原理，結合測繪所得，了解了其電路構成、關鍵器件的工作情況，為維修提供了指導。在實際維修中，也得益于上述的探索和分析，能順利維修故障，也能給操作者提供注意事項的指導，給今后標定該儀器時提供理論和操作指導。

圖4 放大顯示電路