刘志军，杨 峥，王 旭

(马鞍山钢铁股份有限公司 安徽马鞍山 243000)

ASPEX夹杂物自动分析仪是一种钢铁材料中夹杂物快速分析仪器，主要应用于钢洁净度的提高和夹杂物形态及分布控制等方面的研究，在车轮钢、汽车板、电工钢和轴承钢等工艺技术改进和性能改善等方面得到广泛的应用，是钢铁材料研究、新产品开发和工艺技术改进等必不可少的精密大型检验仪器。

1 ASPEX夹杂物自动分析仪的工作原理及结构组成

ASPEX夹杂物自动分析仪将扫描电镜与能谱分析仪通过一体化设计，结合专有的MQA金属质量分析软件，实现试样表面夹杂物的自动扫描、识别和微区成分分析，并根据已设定的特征规则集合，自动实现夹杂物的类型、尺寸、成分分类等统计分析，最后自动生成检测分析报告。

ASPEX夹杂物自动分析仪主要由扫描电镜、能谱仪、服务器、控制计算机及MQA金属质量分析软件组成。扫描电镜主要用于样品表面的扫描及观测。首先以大步长快速扫描选定的样品表面区域，当扫描到夹杂物时，背散射探测器的灰度信号会发生变化，一旦低于预先设定的阈值，则表明该处有杂质；然后，控制系统自动切换成小步长慢速扫描，同时自动启动旋转弦线算法(RCA)，测量杂质的微粒尺寸和形状，并自动存贮尺寸、形状和位置信息；然后，控制系统自动启动能谱仪EDS进行微粒的化学成分分析，MQA金属质量分析软件根据已设定的特征规则集和软件参数确定杂质的元素成分及其类型。当一个目标检测物分析完成后，系统继续自动搜索下一个目标检测物，直到完成设定区域的检测为止。最后，ASPEX把设定区域内检测到的夹杂物微粒的位置、大小、取向、像素、成分元素等信息自动保存在数据库内，根据用户自己定制的报告格式，自动生成分析报告。

2 ASPEX夹杂物自动分析仪故障的诊断与维修

2.1 马达台不动作故障

马达台不动作的故障现象是，在开机后，应用软件界面下的马达台功能区是空白，马达台也不能自动初始化。

马达台系统主要由计算机及控制软件、马达台控制盒和样品室内的马达台电机组成。MQA金属质量分析软件可以通过计算机和马达台控制盒自动控制样品台X、Y和Z三个轴的电机，驱动马达台在X、Y和Z方向的运动，实现样品表面选定区域的夹杂物的自动扫描分析。操作人员也可以通过马达台控制盒手动控制马达台X 、Y和Z方向的电机，调整样品高度和位置等。正常情况下，开机时，马达台能自动进行初始化，使X、Y和Z回到零位。

针对该故障，首先，检查样品室内马达台电机控制电缆及端子是否正常，检查发现端子连接牢靠，电缆也没有破损断裂现象；其次，检查马达台控制盒，在检查内部电路及外部连接未有异常的情况下，手动操作X、Y和Z操作杆，发现马达台能够做相应的运动，由此说明，马达台电机、马达台控制盒和外部连接电缆等正常。最后，怀疑是MQA金属质量分析软件与计算机的问题。检查从计算机COM口到马达台控制盒的连线正常后，用镜像软件重新恢复了分析软件，故障现象依旧，说明故障可能出在计算机硬件上。更换计算机主板后，故障排除。至此，该故障是因为计算机主板上的串口故障，导致马达台控制信号不能输出到马达台控制盒，马达台电机无驱动控制信号，所以马达台不动作。

2.2 真空泵自动停止故障

故障现象是在分过程中，真空泵自动关闭，系统出现interlock not ready，应用软件界面中的POWER灯变灰，灯丝电流降为0，样品室真空度逐渐下降，直到样品室上的真空操控杆弹起。再把操控杆压下，真空泵也不再启动。关闭软件及仪器的所有电源后再冷启动，结果真空泵又能启动了。然而，过了一天后，故障再次出现，而且重复上面的步骤，真空泵也不再启动了。

正常情况下，在放入样品后，按下样品室上的真空操控杆，电源控制模块给真空泵供电，泵开始对样品室抽真空，到达要求真空度后，应用软件界面上的POWER等变绿，这时候才能给电镜加高压，灯丝电流上升，开始分析工作。

从故障现象知道，真空泵不能正常工作，为此，首先，检查真空泵是否正常，直接给真空泵供电，真空泵能持续正常运转，说明真空泵是正常的；其次，检查控制信号是否正常，在把操控杆压下时，测量输出端有220VAC，不压下时，则没有220VAC，这说明控制信号正常；最后，怀疑是控制电源模块有问题，在操控杆压下时，空载下能测量到220VAC电压，但是一旦连接真空泵或其它负载时，电压立刻降为0，这说明控制电源模块没有带负载能力，更换一新的控制电源模块后，故障排除。

2.3 系统初始化无法通过故障

故障现象是，系统在启动到“initializing SEM Hardware...”时，显示“DAQmx Error”故障，系统无法通过自检。

通常情况下，按下主机柜上的电源开关后，控制柜内各部件及控制计算机都自动启动，控制软件自动检测各硬件状态。假如一切正常，系统进入人机操作界面，处于待机工作状态；假如发现有硬件错误，则初始化失败，同时给出故障提示。针对该故障，首先，根据故障现象及提示，说明有NI硬件故障，通过AUTOMEASUREMENT软件，检查发现D/A卡PCI-6740和A/D卡PCI-6229两块集成电路板都处于打叉出错状态，说明这两块板可能存在问题。其次，采用替换法诊断出故障原因。从维修经验可知，两块集成电路板同时坏的几率比较低，所以，要排除公共部分出现问题的可能性。于是，第一步，用备用镜像硬盘替换现有硬盘，排除因系统软件问题导致这两块板工作异常的可能；第二步，用新的计算机电源替换现有电源，排除电源工作不稳定致使它们工作异常的可能；第三步，用一个声卡分别插到D/A卡和A/D卡所在的槽内，结果声卡工作都正常，排除了计算机插槽的问题；第四步，通过采用声卡分别与D/A卡和A/D卡插入计算机插槽内试验，诊断出D/A卡PCI-6740损坏。从以上诊断过程可知，由于D/A卡PCI-6740损坏，使计算机的PCI总线工作异常，导致A/D卡PCI-6229也不能正常工作，最后，更换新的D/A卡PCI-6740后，ASPEX夹杂物分析仪恢复正常工作。

2.4 无法聚焦故障

故障现象是更换样品后，在扫描样品表面时，无法聚焦。

通常情况下，放入样品后，要用扫描电镜对样品表面进行扫描聚焦，直到图像清晰后，才能选定扫描分析区域，启动自动分析功能。该仪器是通过自动控制马达台Z轴的上升或下降，实现聚焦功能的。在出现故障时，发现Z轴聚焦距离为19，希望使样品上升，缩短聚焦距离，可是无论怎样调整，聚焦距离也不缩短。然而，往相反方向调整，聚焦距离却能增长。这说明，控制信号和马达台Z轴电机工作是正常的，也不存在Z轴被卡死的问题。最后，检查发现当前样品比之前的样品矮了些，更换一个高的载物台后，故障排除。该故障是因为样品变矮导致Z轴行程不足以实现自动聚焦功能所致。

2.5 图像显示器上有拖尾现象故障

故障现象是左侧显示器上的文字与图像有时有拖尾现象。

针对该故障，首先诊断显示器是否正常。把人机界面操控显示器与该显示器相互更换后，则原来有拖尾现象的显示器正常显示，原来正常的显示器上的图像也有拖尾现象了，这说明两台显示器是正常的。然后，截屏拷贝图片，发现拷贝下来的图片上也没有拖尾现象，这说明计算机给出的图像信息是正常的，问题还是存在于显示系统中。最后，把计算机显卡上的人机界面操控显示器与图像显示器的信号电缆交换试验，发现问题是图像显示器的信号电缆异常，更换一新的电缆后，故障排除。

3 结语

在熟悉掌握ASPEX夹杂物分析仪的工作原理及结构组成的基础上，参考文中介绍的马达台不动作、真空泵不工作、无法初始化、无法聚焦和图像显示器上有拖尾现象等故障的诊断与维修方法，有助于ASPEX夹杂物分析仪故障的快速诊断与排除。