西門子Antares彩超內(nèi)部模塊結(jié)構(gòu)介紹與疑難維修實(shí)例分析

付恩喜

（三門峽市中心醫(yī)院 醫(yī)學(xué)裝備科，河南 三門峽 472000）

西門子Antares 彩超是西門子Acuson 系列家族中的一款中高端機(jī)型，設(shè)計(jì)緊湊，功能強(qiáng)大?，F(xiàn)將此機(jī)的內(nèi)部模塊結(jié)構(gòu)作用以及1 例疑難維修實(shí)例報(bào)道如下。

Antares 彩超包括電源模塊、電子模塊（electronics module,EM），探頭及接口板、輸入輸出接口，顯示等五部分［1］。電源模塊框圖見圖1。

圖1 電源模塊框圖

所有廠家都有100～120 V 這一組高壓，供給二維使用。所有廠家還有50 V 左右的高壓，供給血流使用。Antares 的AC Tray 有三路輸出：一路給PSA；一路給PSD；一路給RM 板。

1 EM 模塊構(gòu)成及各自作用

EM 模塊也就是通常意義上的前端，實(shí)際上就是彩超內(nèi)部的各種板卡。EM 模塊的構(gòu)成及各自的作用如下。

1.1 探頭接口板

探頭接口（transducer interface,TI）板從字面意思理解就是連接探頭的接口板。Antares 的TI 板有三個(gè)接口，一次能接三個(gè)探頭。對Antares 而言，TI 板控制PSD 產(chǎn)生48 V 直流，但大多數(shù)廠家的彩超是由發(fā)射板控制直流電源模塊PSD 產(chǎn)生48 V。

1.2 發(fā)射接收板

發(fā)射接收（transmit receive,TR）板從字面意思理解為發(fā)射超聲信號和接收處理回波信號的板子。基本所有廠家的所有型號的彩超都是由三塊發(fā)射/接收板組成。Antares 有三塊發(fā)射/接收板，分別為TR0、TR1、TR2。TR0 最常用，然后依次為TR1、TR2。一個(gè)TR 基本上控制64 個(gè)晶元，根據(jù)受檢部位的不同，最輕任務(wù)時(shí)僅有TR0 投入工作，當(dāng)任務(wù)逐漸繁重時(shí)，把TR1、TR2 依次用上。平時(shí)維修時(shí)，如果縱向缺波或者有干擾時(shí)，則首先考慮TR0～TR2 這三塊板子；如果有間缺波，則考慮TR0 問題。

1.3 連續(xù)多普勒板

連續(xù)多普勒板（contious board,CB）把連續(xù)多普勒由模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，最后輸送到BE板上。平時(shí)維修時(shí)，如果連續(xù)多普勒的波形不出或者波形缺失，則此板出現(xiàn)故障的可能性很大（當(dāng)然同時(shí)也要考慮BE 板等）。

1.4 接收控制板

接收控制（receive control,RC）板主要控制TR 板按某種工作時(shí)序工作。它在TR 板后面，但老版本的機(jī)器把RC 板和PC 板做在一起了。如果有特定探頭在特定程序下死機(jī)，裝完軟件后仍然發(fā)生同樣情況，則考慮RC 板有問題。

1.5 波束形成板

波束形成（beamform,BE）板的作用是產(chǎn)生脈沖多普勒（pulse Doppler），進(jìn)行多普勒模式處理和血流模式的處理。對Antares 而言，在TR 板上進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換送入到BE 板。如果脈沖多普勒不好，彩色血流不好，二維圖像也不好，多數(shù)和BE板有關(guān)系。對Antares 而言，如果TAC 失效，則故障也可能在BE 板上。

1.6 視頻接口板

視頻接口（video interface,VI）板的作用是把從實(shí)施管理（RM）板傳送過來的兩路數(shù)據(jù)（圖像后處理數(shù)據(jù)和邊框數(shù)據(jù)）進(jìn)行合成，再通過I/O 模塊在顯示器上顯示。

1.7 實(shí)時(shí)管理板

實(shí)時(shí)管理（realtime manager,RM）板的上面有CPU、內(nèi)存、顯卡等，實(shí)際上相當(dāng)于其它彩超的后端。作為彩超的后端，Antares 的控制鍵盤和數(shù)字小鍵盤也接在RM 板上。對Antares 而言，其RM板有160 和200 兩種版本。

2 Antares 和其它彩超在前端和后端上的區(qū)別

BE 板和VI 板輔助RM 板處理一部分信號；RC 負(fù)責(zé)DOPPLER 和彩色血流的處理和排隊(duì)；VI板給RM 板信號，RM 處理后把視頻信號反饋給VI 板，VI 板把視頻信號通過I/O 送給顯示器。見圖2。

圖2 信號處理及顯示框圖

3 探頭

探頭是超聲的核心和重要部件，作用是發(fā)射超聲波和接收回波。常見的彩超一般有三個(gè)探頭，分別為心臟探頭、腹部探頭和淺表探頭。有些高檔機(jī)還會(huì)配上陰超和四維探頭。

4 顯示輸出部分

Antares 為顯示器。有些彩超除用顯示器主要顯示輸出外，還配上一個(gè)液晶屏用作顯示輸出。

5 機(jī)器正常啟動(dòng)過程中各個(gè)位置上的指示燈情況

5.1 外設(shè)接口盒

啟動(dòng)過程中接口盒上的指示燈點(diǎn)亮情況為：1燈綠，2 燈橙，3～9 燈為綠色，3 個(gè)USB 指示燈為綠色全亮，T10/T100 燈為橙色。

啟動(dòng)完成后，則指示燈點(diǎn)亮情況為：1～9 燈全亮，3 個(gè)USB 燈和T10/T100 網(wǎng)絡(luò)燈也全亮。

啟動(dòng)完成后，如果指示燈不同于以上情況，則VI 板和RM 板可能有問題。

5.2 超聲操作面板左下側(cè)的四個(gè)指示燈

機(jī)器正常啟動(dòng)時(shí)，1、2、3、4 四個(gè)燈全亮。啟動(dòng)完成進(jìn)入正常操作界面時(shí)1、2 燈閃爍，3、4燈滅。如果啟動(dòng)完成后仍然四燈全亮，則RM 板有問題。

5.3 開機(jī)按鈕指示燈

開機(jī)后如果機(jī)器正常，則開機(jī)鍵左邊的指示燈為橙色，USB 口右邊的指示燈為綠色。

5.4 電源指示燈

機(jī)器帶電但沒有開機(jī)時(shí)，AC OK 燈亮；等機(jī)器啟動(dòng)完成后，則AC OK 燈加上1、2、3、4、5、6 燈全亮。

6 維修模式的進(jìn)入以及密碼問題

Antares 有多級密碼，其中最常用的為User 和Service 密碼。User 為3 級密碼，通過密碼進(jìn)去后，可以查看機(jī)器的功能配置和參數(shù)設(shè)置以及error log.；Service 密碼為工程師使用的密碼，為7 級密碼，期限為一年。輸入維修密碼后，點(diǎn)擊test tool，在test tool 里面有很多選項(xiàng)和操作可供維修診斷使用。此外，最高級別的為9 級密碼，有效期為一天。

7 疑難維修實(shí)例

機(jī)器開機(jī)自檢讀秒到33 時(shí)，聽到三聲繼電器的吸合聲“咔嗒”后，屏幕就黑掉［2］。

7.1 啟動(dòng)過程分析

Antares 彩超的啟動(dòng)主要依靠其RM 板來進(jìn)行，RM 板相當(dāng)于Antares 彩超的后端，上面有內(nèi)存、CPU、顯卡等。

彩超一旦加上電，開始的啟動(dòng)過程就像普通計(jì)算機(jī)一樣，只是在內(nèi)嵌的WIN XP 操作系統(tǒng)啟動(dòng)起來以后要進(jìn)行讀秒，在讀秒的過程中，完成對EM 模塊和TI 模塊的加電和檢測。

通過和廠家工程師的溝通知道：讀秒到33時(shí)，PSA 和PSD 開始給TI 模塊加電，TI 模塊上有三個(gè)繼電器便會(huì)相繼吸合。TI 模塊加電工作后和VI 板以及RM 板一起把邊框數(shù)據(jù)和超聲圖像一起在顯示器上顯示。

7.2 維修過程

掌握了彩超的啟動(dòng)原理，同時(shí)結(jié)合設(shè)備上的各種狀態(tài)指示燈，維修就有了思路和方向。

根據(jù)故障現(xiàn)象，機(jī)器應(yīng)該有多處硬件故障，所以申請廠家工程師帶板卡來進(jìn)行替換維修。

由于板卡到貨需要時(shí)間，工程師先一步到現(xiàn)場檢修。筆者仔細(xì)觀察了設(shè)備啟動(dòng)過程，同時(shí)查看了操作面板左下側(cè)的四個(gè)指示燈。因?yàn)樽x秒到33，給TI 板加電時(shí)就報(bào)錯(cuò)。工程師認(rèn)為電源、TI板及EM 內(nèi)部的某些電路板都有可能有故障。

先測量PSD 和PSA 兩個(gè)電源盒上的各路輸出電壓均正常；把TR2、TR1、TR0 和CB 板中任一塊拆下來再啟動(dòng)機(jī)器，能夠順利通過讀秒，但進(jìn)入的卻是沒有邊框圖像和超聲圖像的FPS 畫面。同時(shí)，只要把拔下來的板子插回原位，機(jī)器就出現(xiàn)同樣的報(bào)警。

根據(jù)故障現(xiàn)象，結(jié)合服務(wù)模式下Error Log 里的報(bào)錯(cuò)信息，工程師訂購了PSD 和PSA 以及TI 板后，到現(xiàn)場試機(jī)，結(jié)果三塊板卡全換上后，故障現(xiàn)象依舊。

工程師再次查看報(bào)錯(cuò)日志，認(rèn)為BE 板可能有問題，更換BE 板開機(jī)，讀秒到33 時(shí)仍然出現(xiàn)同樣故障。

工程師再次查看報(bào)錯(cuò)信息，同時(shí)結(jié)合前面的故障現(xiàn)象以及顯示器上邊框區(qū)和超聲區(qū)圖像的形成原理后，認(rèn)為BE 板、TI 板及VI 板很有可能同時(shí)有故障。同時(shí)詢問使用人員前期設(shè)備出現(xiàn)故障的詳細(xì)情況。

當(dāng)工程師了解到這臺彩超啟動(dòng)后，有時(shí)顯示器能點(diǎn)亮，有時(shí)出現(xiàn)黑屏的情況后，開始拆卸RM板進(jìn)行處理。

第一次，對內(nèi)存和顯卡的金手指進(jìn)行了處理。然后開機(jī)，機(jī)器出現(xiàn)黑屏；第二次拆下RM 板，一次性對內(nèi)存顯卡及兩個(gè)CPU 都進(jìn)行拆卸和處理，再安裝RM 板后開機(jī)，顯示器能夠點(diǎn)亮。根據(jù)以上現(xiàn)象，認(rèn)定RM 板存在不穩(wěn)故障。

工程師帶上RM 板、BE 板、VI 板、TI 板一起到現(xiàn)場進(jìn)行更換維修。

首先，換上RM 板觀察機(jī)器啟動(dòng)情況，觀察發(fā)現(xiàn)讀秒到33，TI 板上繼電器發(fā)出三聲“咔嗒”后機(jī)器不再黑屏，能夠繼續(xù)讀秒直到自檢全部結(jié)束，但顯示器上出現(xiàn)的是只有邊框區(qū)域沒有超聲區(qū)域的圖像。

其次，換上VI 板試機(jī)，機(jī)器啟動(dòng)正常自檢正常，最后終于進(jìn)入正常的二維界面。

至此，故障排除，全部維修工作結(jié)束，更換板卡為RM 板和VI 板。事后工程師說RM 板損壞時(shí)，VI 板跟著一起損壞的可能性很大。

7.3 維修總結(jié)

相比GE 的超聲而言，西門子Antares 彩超報(bào)錯(cuò)日志里的故障信息指向性不明確，本身不容易判斷哪些板卡有故障［3］。

維修開始，錯(cuò)誤地以為給TI 板加電時(shí)黑屏，不是電源問題就是TI 板問題，所以走了彎路。實(shí)際上后來請教西門子的資深工程師，對方說Antares 出現(xiàn)無法開機(jī)或啟動(dòng)時(shí)黑屏，大部分都要考慮RM 板的問題。而本機(jī)的RM 板沒有完全壞掉，而是時(shí)好時(shí)壞，再加上工程師維修這種類型的機(jī)器較少，所以走了彎路。