船用测深仪的特殊故障分析

丁龙祥

(江苏海事职业技术学院，南京 211170 )

0 前言

测深仪是各类大型船舶上的重要测量仪器之一，在航行中出现测深仪不能正常工作对船舶安全航行来说非常危险，因此要加强对测深仪的维护保养，尤其是当发生故障时。本文对接修一台SZS-3型分列元件电路的测深仪特殊故障维修过程加以记录，结合理论进行分析研究，希望对同行对电器维修有一定的借鉴作用。

1 故障现象

SZS-3型测深仪是典型的分列元件电路，此机几年前因不显示水深曾修理过，此后，一直工作正常。这次的故障表现跟上次情况一样。经询问排除了因电源异常、异常操作或异常接触导致机器损坏，机器属于自然损坏。在排除了常见故障后，装船开机试验，数码管上有数字显示，但显示不正常，深度指示忽大忽小，极不稳定，产生了这一特殊故障现象。

2 故障分析与排除

SZS-3型测深仪整机由接收放大电路（CP1板）、主振门控电路（CP2板）、数字分频电路（CP3板）、译码显示电路（CP4板）、发射电路（CP5板）和电源电路（C601板）六大部分组成。

打开机器后发现CP1板上BG401有更换过的痕真。CP1板是回波接受放大电路板，零点信号和回波信号经BG101、BG102、BG103三级调谐放大，由 D103、D104、C120、C121、L102和R121组成的倍压检波器检波送出脉冲信号，然后经由 BG104及其外围元件构成的整形电路整形后的脉冲信号分两路输出，一路经电容 C126耦合，D107削波，BG106倒相，输出正极性脉冲送给主振门控电路中的 FF201；一路经 D106削波BG106倒相，作为AGC的控制信号，送BG107、W601—W606及K604等组成的AGC电路，通过D101和D102等实施增益控制。BG401是接受电路的第一级放大器的放大管，此管坏，接受信号无法送到后级形成控制脉冲打开和关闭计数门，从而数码管上就无法进行深度显示，故可以确认这儿就是上一次的损坏部位。那么这一次是否还是此处损坏？检测BG401工作点正常，基本排除此元件再次损坏。继续在CP1板上查找。用镊子触碰 BG201的基极，同时用示波器监视 BG106的集电极，无波形输出。用与上相同的方法，观看BG103的C极有干扰波形，BG104的基极无波形，继续测试 C120电容上也无任何波形，因而，可判断 B103变压器有问题，用电烙铁焊下并且拆开检查，果然发现次级线圈接点霉断。修复后试机，机器虽有显示，但深度显示时大时小，变化不定。遇到这种软故障，只有先从原理上分析研究入手，仔细研究主振门控电路、数字分频电路、译码显示电路、发射电路和电源电路。

1）主振门控电路（CP2板）。主振电路由JT201、BG201—BG205、D201及D202等组成。BG201和晶体JT 201等构成电容三点式标频振荡器，振荡频率为75KHz。振荡输出经BG202缓冲，BG203、BG204整形成方波输出。方波信号输出受由D201、D202等构成的与门电路（计数门）控制，当 D202的负端为高电平，或为正极性信号时，方波信号可送往后级，否则被阻断。若主振频率不稳定及经整形后的方波输出幅度不足，可能会导致深度显示不稳定。门控电路由FF201---FF204、BG206、BG208和 BG209等组成。本机发射时，发射信号（即零点信号）经接收放大和FF201厚膜电路及其外围元件组成的单稳态电路整形，其1脚输出一定宽度的方波脉冲，触发 FF202及其外围电路组成的双稳态电路翻转，当FF202(1)脚为高电平时，计数门打开，75 kHz脉冲输出进行分频计数。当第一道回波信号经接收放大和整形后，触发FF202使其又翻转一次，则FF202(1)脚变为低电平，一路使计数门关闭，停止计数；一路去触发FF203单稳态电路的第20脚，使FF203翻转，FF203暂态为0.7 s，作数字显示时间，0.7 s后再进行复零和发射。FF203（1）脚分两路输出；一路经BG208输送至FF202（20）脚作自锁用，当第二、第三道回波经放大整形后送至 FF202，使其不致改变工作状态，当FF203由暂态恢复成常态即自动解锁。另一路输出触发单稳态电路 FF204（暂态时间为0.7s），其 1脚输出复零脉冲，经 BG206缓冲，对数字分频和译码显示电路实施复零。同时，FF204的8脚输出与1脚输出极性相反的信号，即1脚0.1 s宽度的正极性复零脉冲结束时，8脚立即输出正极性脉冲，8脚比1脚延迟0.1 s输出正极性脉冲，确保电路先复零后发射。8脚输出通过电容C209经D205削波后，控制BG207的基极，使BG207工作于饱和或截止状态，经继电器J501控制发射电路的工作。此电路中的K603、D207和R231等提供复位功能，K602b用于机器由“预备”打到“工作”状态时进行自动复位。FF201的暂态时间偏小、FF202工作异常、FF203（1）脚的输出不能对 FF202实施良好的自锁、FF204（1）脚输出的复零脉冲不正常或不能对数字分频和译码显示电路进行良好的复零等，都会影响工作的稳定性。

2）数字分频电路（CP3板）。数字分频电路由双稳态厚膜电路 FF301--FF308及其他外围电路构成。FF301--FF304构成第一个十分频器，FF305--FF308构成第二个十分频器。K604对应为面板上的深度开关。75 kHz方波信号直接经K604b的1档送译码显示电路，对应0—10m的低量程档；经第一个十分频器分频后的信号，由FF304（8）脚送出，经K604b的2脚接到译码显示电路，对应 0—100 m的中量程档；经第一、第二两个十分频器100分频后的信号，由FF308（8）脚送至K604b的3脚，到译码显示电路，对应0-200 m的高量程档。FF305--FF308厚膜组件性能不稳定，电路接触不良，会引起工作不稳定。不过数字分频电路的故障概率较小。

3）译码显示电路（CP4板）。译码显示电路由三块相同的电路板组成三位数。译码显示电路是将由FF401--FF404组成的四级双稳态电路，通过逻辑电路及 FF401所控制的 BG411及BG412单双管作用，使每种状态只控制一个开关管导通，对应数码管 G401某个数字的显示。译码显示电路类似与数字分频电路，引起工作不稳定故障的概率非常小。

4）发射电路（CP5板）。发射电路由G601、G602、B601及 B602等件组成。G601、G602、B601及B602等构成多谐振荡电路，振荡输出经B602的次级偶合送发射换能器。发射电路的输出功率受继电器J502的控制，0—200 m档有效。发射电路的工作受继电器J501的控制。发射电路发射功率偏小、电路工作异常或连续发射，会造成不稳定现象。

5）电源电路（C601板）。电源部分由电源变压器B603，整流及稳压电路组成。电源输入可为220 V或110 V交流。电源变压器的初级采用分档抽头，由电源开关 K601进行调节，能适应电压在90 V—130 V或200 V—240 V范围内变化。B601次级输出有供发射管灯丝用的 6.3 V交流电；DD601等整流稳压输出的-12 V电压，供AGC电路及复位电路用；DD602、BG601等整流稳压输出的+12 V电压，作为电路的主要电源；DD603、D604等整流滤波输出的+840 V和+420 V电压，用于对发射管 G601和 G602进行偏置；D501等整流滤波输出的-150电压，用于发射管的 极偏置；D608等整流滤波输出的+180V电压，提供给数码管的阳极。

电路中CP2板上提供了K201和K202两个维修开关，平常处于“工作”位置。当将维修开关K201打到“主振”状态时，计数门失去对信号的控制，方波信号畅通无阻。方波信号经BG205到相后送数字分频电路。维修开关 K202位于“自校”位置时，用于 FF204（1）脚输出的复零脉冲使FF202翻转，从而打开计数门。自校时计数门的关闭由译码显示电路的溢出脉冲通过 BG209缓冲后，促使FF202翻转来实施。充分利用维修开关，可大大提高维修速度。将CP2板上的维修开关K201打到“主振”位置，K202打到“自校”位置，数码管周期性重复地显示，并在所选量程的最大深度读数上有短暂停留，显示正常。说明主振门控、数字分频和译码显示电路都正常。再用干扰法检查一次接收放大电路，同时对应调整 AGC电位器W601—W606，调整前记下电位器的原来位置，调整好后恢复到原位，进一步确认了接收放大电路是正常的。人工模拟J501的动作，用示波器检测发射输出波形正常，说明发射电路也是好的。基于上面的检查，各电路工作均正常，毫无疑问电源电路肯定没有问题。那么问题出在哪里呢？

船用测深仪测量水深是靠装在船底的发射换能器，向海底发射超声波，超声波碰到海底后反射回来形成回波，被接收换能器接收并转换成电信号，送主机处理。倘若回波信号过较弱，低于AGC的控制范围，或回波信号因受海底底质的影响或其他声波的干扰，回波不稳定，都有可能使深度显示不正常。将主机装船，深度开关置于0-10 m档，调整W601、W602，深度显示似有些变化，但还是不稳定，将深度开关置0-100 m档，情况基本一样，暂不认为回波信号强度有问题。其它声波干扰的可能性也不大，因船舶周围的环境并不差。海底底质的情况，因船停泊在老码头，值得怀疑，反复推敲后，还是要求船舶离开码头试一试。船舶刚离开码头不久，测深仪显示正常了，至此问题迎刃而解。

3 故障维修探讨与总结

不管集成电路测深仪还是分列元件测深仪，电路原理大同小异，抓住维修的几个关键点极为重要。

1） 接收电路输出脉冲

据此脉冲的有无可判断是收发电路故障还是主振、门控、计数、显示电路的故障，将电路分为是模拟电路部分还是数字电路部分的故障。

2） 接收电路输入信号

模拟干扰此端看接收输出脉冲的情况，据此可判断是接收电路的问题还是发射电路的问题。

3） 计数门模拟断开与闭合

闭合计数门，若数码管上有周期性的数字显示，表示主振、计数与显示电路正常，否则检查门控电路。

4） 主振输出

主振输出正常，检查计数与显示电路，否则检查主振电路。

5） 复零脉冲

复零脉冲不正常，会引起电路工作的紊乱。

6） 计数溢出脉冲

此脉冲可协助确认主振门控、数字分频和计数等电路是否正常。

4 结语

目前，船用测深仪牌号繁多，电路千差万别，并且船舶上使用的测深仪大都已集成化，但基本工作原理大同小异，若电气维修人员能熟练掌握一种典型分列元件电路测深仪原理分析，常见故障的排除，则遇集成电路测深仪的维修时，以不变应万变，就能驾轻就熟、事半功倍，就能对测深仪的任何故障应付自如。只有不断训练遇到故障冷静分析、快速判断的思维训练，不断积累维修经验，平时注重分析研究总结，才能谈得上为祖国的航运事业保驾护航。