超聲波清洗技術(shù)在DX 系列中波發(fā)射機日常維護中的應(yīng)用

蘇 楊

（國家廣播電視總局七五一臺，福建 南平 354000）

0 引言

美國哈里斯公司生產(chǎn)的DX 系列中波發(fā)射機在我國大功率廣播發(fā)射臺廣泛應(yīng)用，由射頻系統(tǒng)、音頻系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)五部分組成，每個部分均有眾多的電路板、電纜、控制開關(guān)等構(gòu)成。清潔、檢查與緊固是發(fā)射機日常維護的三要素，清潔是必不可少的。以DX-200 發(fā)射機為例，每部發(fā)射機包括239塊功率放大模塊及數(shù)十塊不同工作任務(wù)的的電路板，清潔要求高、任務(wù)重。此外，由于發(fā)射機所處機房環(huán)境必須保持無灰塵，清潔度高；各種板卡插接件若帶有灰塵也容易引起電路短路等誤動作，對發(fā)射機安全播音會帶來較大的安全隱患，這就需要較多維護人員對一些板卡等設(shè)備進行周期性保潔，因此發(fā)射機電路板日常清潔工作形勢相當嚴峻。

為了提高發(fā)射機清潔工作的效率，減少機器不必要軟故障的發(fā)生，減輕清潔工作人員的負擔(dān)，提高發(fā)射機的安全性和穩(wěn)定性，尋求一種高效、安全、綠色的新技術(shù)迫在眉睫。超聲波清洗技術(shù)作為一種成熟的清洗技術(shù)，已經(jīng)在航天工業(yè)、食品工業(yè)、電子工業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，本文著重介紹超聲波清洗技術(shù)在DX 系列中波發(fā)射機日常維護中的應(yīng)用和清潔電路板效果，從而保障發(fā)射機工作穩(wěn)定性。

1 中波發(fā)射機日常維護與電路板清潔

1.1 發(fā)射機的日常維護

DX 系列中波發(fā)射機為全固態(tài)發(fā)射機，應(yīng)用了大量大規(guī)模和超大規(guī)模的集成電路，機器長時間運轉(zhuǎn)工作會造成元器件和線路松動、老化甚至損傷，清潔不力更是會加重機器負擔(dān)，造成發(fā)射機各類故障頻繁發(fā)生，影響正常播出。為了保障發(fā)射機安全、穩(wěn)定工作，實現(xiàn)發(fā)射任務(wù)“優(yōu)質(zhì)零秒”完成，制定科學(xué)合理的維護計劃并按時完成，同時不斷改進完善尤為重要[1-2]。其中，電路板清潔在發(fā)射機日常維護中占據(jù)很重要的位置。

1.2 電路板清潔的意義

DX 系列中波發(fā)射機各種電路板在運行維護中容易產(chǎn)生如下垃圾，需要維護人員周期性清潔。

（1）在印刷電路板時，產(chǎn)生的“印刷污染”，主要由樹脂類物質(zhì)、加熱變形物質(zhì)、強性物質(zhì)、溶劑、表面清洗劑等構(gòu)成的焊接溶劑殘留。這些殘留會腐蝕電路板，引起板上焊點和導(dǎo)體松動，造成電路板絕緣性能變差。

（2）發(fā)射機工作在高壓高頻狀態(tài)下，周圍環(huán)境封閉、潮濕，電路板高密度線路之間和IC 腳之間極易吸附空氣中的灰塵顆粒，當環(huán)境濕度大，易出現(xiàn)高密度線路間和引腳間短路故障，環(huán)境干燥時，故障又自行消失，此類故障查找困難，不易排查。此外，灰塵在電路板長期積累，阻礙電路板上電子元器件熱量散發(fā)，致使元器件溫度升高，使元器件燒壞率增大，導(dǎo)致漏電等故障，降低一些重要線路電壓參數(shù)而引起誤動作，對安全播音產(chǎn)生極大安全隱患。同時，灰塵吸收空氣中的水分，對電子線路造成難以預(yù)測的腐蝕，引起線路斷開、虛接等隱形故障，同樣查找困難，不易恢復(fù)。

（3）電路板在長時間運行工作中，因電壓電流不穩(wěn)定、使用壽命等問題造成損傷，進行必要的焊接維修時，難免會在板上殘留松香、焊錫等垃圾，引起短路和漏電。

因此，需要對電路板進行徹底清潔，避免“焊接垃圾”和“印刷污染”引起的電路板短路、斷路故障，維護發(fā)射機的運行安全。

2 超聲波清洗技術(shù)的原理特點

人類耳朵能聽到的聲波頻率為20～20 000 Hz，頻率超過20 000 Hz 的聲波，被稱為超聲波。超聲波以一種機械振動模式存在，會產(chǎn)生干涉、反射、共振和疊加現(xiàn)象，是一種能量的傳播形式。它通常以縱波的方式在彈性介質(zhì)內(nèi)傳播，傳播方向性強，能量大且集中，當其強度超過一定數(shù)值時，就會與傳播介質(zhì)相互作用，改變、影響或破壞后者的狀態(tài)及性質(zhì)。超聲波頻率高，振動疏密，在液體介質(zhì)中傳播時，介質(zhì)中的壓力交替變化，形成空化效應(yīng)。

所謂空化效應(yīng)，是指超聲波以每秒兩萬次以上的高頻變換的壓縮力和減壓力向液體進行透射，形成非穩(wěn)態(tài)的空泡和微小氣泡，稱為真空核群泡。隨著超聲波的高頻振動，液體中反復(fù)生成真空核群泡，并迅速閉合、增大，閉合時產(chǎn)生幾百至幾千帕壓強的微激波，這些真空核群泡在受到壓縮力和碰撞時爆裂，微激波的能量在極小的空間和極短的時間內(nèi)釋放，使其周圍產(chǎn)生成百上千個大氣壓，造成強大的沖擊力。超聲波清洗技術(shù)正是基于空化效應(yīng)而達到清洗目的。

將清洗溶液放入超聲波清洗機的清洗槽體內(nèi)，由于超聲波的空化效應(yīng)，在液體中會產(chǎn)生大量強有力的沖擊波，沖擊波減小了被清洗件和污垢之間的粘著力，使得污垢被剝離。如果被清洗件的表面附有油污，在超聲波的作用下，油污逐漸被乳化，并迅速脫落。同時，超聲波在清洗液體中沿著聲的傳播方向會產(chǎn)生流動，這種現(xiàn)象叫直進流。超聲波強度在0.5 W/cm2時，通過肉眼可以看到直進流垂直于振動方向產(chǎn)生流動，流動速度約為10 cm/s。通過直進流的作用，附著在被清洗物表面的污垢被攪拌，清洗液在污垢表面產(chǎn)生快速對流，新液加速沖擊被清洗物表面，使得污垢脫落、溶解加速，清洗更加快捷、徹底。

3 超聲波清洗技術(shù)在中波發(fā)射機中的應(yīng)用

3.1 超聲波清洗機的構(gòu)成

超聲波清洗機主要由電源驅(qū)動器、清洗槽體、發(fā)振器三部分構(gòu)成，如圖1 所示。清洗槽體用來盛放清洗溶液和被清洗物（見圖2），發(fā)振器用來將電能轉(zhuǎn)化為機械能，通常稱之為換能器或振子，現(xiàn)在大部分超聲波清洗機使用的為壓電型換能器，當施加給它的電壓做一定頻率變化時，換能器即可產(chǎn)生超聲波。

圖1 超聲波清洗機主體（發(fā)振器嵌于體內(nèi)）

圖2 清洗槽體（內(nèi)有待洗電路板卡）

3.2 超聲波清洗的步驟方法

對中波發(fā)射機板卡進行超聲波清洗，主要包括洗滌、清潔和干燥三部分。洗滌時，被清洗物應(yīng)在清洗溶劑中懸掛，避免與洗滌槽體接觸。洗滌溶劑主要采用三氯乙烯、三氯乙烷或其他堿性清洗劑等作為常用清洗溶劑，清洗時間一般為3 min 左右。提高清洗溫度、適當延長清洗時間（時間不可過長，避免被清洗物表面產(chǎn)生蝕點）和定期更換清洗溶劑都可使清洗效果有所提升。使用清洗溶劑洗滌后，再使用清水漂洗一次，清洗更加徹底。洗滌和漂洗完成后，要對被清洗物進行干燥，干燥方式主要有加熱干燥、電扇干燥和自然風(fēng)干三種方式[3]。

3.3 超聲波清洗優(yōu)于傳統(tǒng)清洗方式

對中波發(fā)射機電路板的傳統(tǒng)清洗方式主要包括使用空壓機、吸塵器、毛刷、吹氣球、干凈抹布等進行除塵，或使用醫(yī)用酒精、縫紉機油等進行擦拭去污。這些方法不僅效率低，一些狹小縫隙、凹槽和開孔清潔不夠徹底，而且會使灰塵再次進入發(fā)射機電路板和其他部位，造成二次污染，擴大污染范圍，影響機器使用壽命，增加故障發(fā)生率。此外，手工除塵會引起灰塵漂浮于空中，對人體健康不利。

將超聲波清洗技術(shù)應(yīng)用于電路板清潔項目，由于超聲波清洗的原理和特點，只要清洗溶劑能浸到的地方，都可以實現(xiàn)超聲波清洗，且清潔效率高達98%以上。凹槽、深孔、狹縫、盲孔以及復(fù)雜形狀的元器件中的塵污都可以被清洗干凈，不用再將電路板上的集成模塊、散熱片和金手指等影響電路板清潔的元件器拆卸下來，避免手工清洗對電路板元器件的損害。超聲波清洗使電路板清潔更加徹底，清潔精度提高，不會造成二次污染擴大污染范圍，降低發(fā)射機隱形故障發(fā)生的概率；改善清洗環(huán)境，提高清洗效率，避免勞動強度過大和漂浮空中的灰塵對人體健康造成損害；集成模塊、散熱片和金手指等元器件拔插次數(shù)降低，減少接觸不良隱患，增加元器件及電路板使用壽命，為發(fā)射機安全可靠運行提高堅實的保障。

4 結(jié)論

隨著DX 系列中波發(fā)射機在我國越來越廣泛的應(yīng)用，針對發(fā)射機日常維護的探討也更加深入，發(fā)射機日常維護對發(fā)射機安全穩(wěn)定運行起著至關(guān)重要的作用，而電路板的清潔更是日常維護中極其重要的一環(huán)。隨著科技進步，不同領(lǐng)域的發(fā)展飛速向前，在堅持正確經(jīng)驗技術(shù)的基礎(chǔ)上，不斷學(xué)習(xí)，推陳出新，努力尋求更加安全快捷有效的新技術(shù)和工作方法。超聲波清洗技術(shù)在中國的發(fā)展快速且成熟，將之運用于DX 系列中波發(fā)射機，不僅提高清洗效率，降低機器故障率，保障機器的安全穩(wěn)定運行，也降低了工作勞動強度，節(jié)省勞動力，為新工作的開展提供更多可能。同時，新技術(shù)的新應(yīng)用也打開未來工作的新思路，更好地保障發(fā)射機安全穩(wěn)定運行，保證安全播出。