【正文】 6 . 877 . 27 . 47 . 67 . 88電壓 ( V )時(shí)間(ms) 圖 41 200檔電壓及其觸發(fā)相位曲線圖 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 2506 . 46 . 66 . 877 . 27 . 47 . 67 . 88電壓 ( V )時(shí)間(ms) 圖 42 250檔電壓及其觸發(fā)相位曲線圖 32 典型問題的解決 在 X 射線探傷機(jī)調(diào)試和調(diào)試的過程中，曾經(jīng)遇到一些故障和問題，而且有些問題曾經(jīng)多次出現(xiàn)。 VT1 導(dǎo)通 使 VT2 截止 VT3 導(dǎo)通， IGBT 柵極電荷通過 VT3迅速放電，使 C點(diǎn)電位迅速下降至 0V，使 IGBT 可靠關(guān)斷， UCE迅速上升， IGBT 正常關(guān)斷。 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) IGBT 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)中，最常用的是分立元件構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路和專用的混合集成 29 驅(qū)動(dòng)電路。C) 以限制導(dǎo)通損耗； 低開關(guān)損耗 (Eoff,typ= IC = 25A 和 TC=25176。 因 此，對(duì)于 IGBT 的保護(hù)，主要包括 IGBT 過電流保護(hù)、 IGBT 過電壓保護(hù)和 IGBT過熱保護(hù)等。 IGBT 的保護(hù)電路簡(jiǎn)介 電力電子裝置故障可分為結(jié)構(gòu)性故障和參數(shù)性故障。由于 IGBT 內(nèi)部不存在反向二極管，應(yīng)用中可以靈活選用外接恢復(fù)二極管。 IGBT 既具有功率 MOSFET 的高速開關(guān)及電壓驅(qū)動(dòng)特性，又具有雙極型晶體管的低飽和電壓特性極易實(shí)現(xiàn)較大電流的能力，是近年來(lái)電力電子領(lǐng)域中最令人注目及發(fā)展最快的一種器件。主電路、驅(qū)動(dòng)電路的整機(jī)原理圖和實(shí)物圖見附錄 附錄 附錄 4 和附錄 5所示。 接著發(fā) Email 或拷盤給加工廠家。 PCB 設(shè)計(jì)是一項(xiàng)科學(xué)性和實(shí)踐性很強(qiáng)的工作，也是一門帶有藝術(shù)性的設(shè)計(jì)。 Protle 自動(dòng)布線功能很強(qiáng)，一般都可以 100%的布通，不滿意的方面再進(jìn)行人工修改； 。 Prote1 99SE 軟件包主要包含了以下幾個(gè)模塊 :原理圖設(shè)計(jì)軟件 Protel Advanced Schematic 99SE、電路板設(shè)計(jì)軟件 Protel Advanced PCB 99SE、用于 PCB 自動(dòng)布線的 Protel Advanced Route 99SE、用于可編程邏輯器件 Protel Advanced PLD 99SE、用于電路仿真的 Advanced SM199 和信號(hào)完整性分析的 Advanced Integrity99，可謂功能齊全。 本系統(tǒng)的電路原理圖的繪制和 PCB 圖的設(shè)計(jì)，是通過強(qiáng)大的電路板設(shè)計(jì)軟件Protel99SE 來(lái)完成的。數(shù)碼開關(guān) 各種狀態(tài)的含義如表 32所示。其中，電位器 W2 的作用是調(diào)節(jié)反饋電壓的取樣值。 電壓反饋功能模塊 電壓反饋功能模塊 的主要功能就是在電 壓 調(diào)節(jié)系統(tǒng)中自 動(dòng) 調(diào)節(jié)整流 功能模塊的輸出電壓 ，當(dāng)整流 功能模塊的輸出電壓升高或降低一定數(shù)值 時(shí)， 此時(shí)通過電壓反饋電路反饋到控制電路中進(jìn)行輸出電壓調(diào)整。每當(dāng)輸入電壓的波形從負(fù)到正（過零點(diǎn)）時(shí)，電壓比較器的輸出端將會(huì)輸出一次低電平到單片機(jī)的外部中斷端，單片機(jī)就以該時(shí)刻為給觸發(fā)電路輸出脈沖的基準(zhǔn)點(diǎn)，使整流功能模塊與其觸發(fā)電路能夠時(shí)刻保持同步。 C3 C3 C3 C3 L D4 所組成串聯(lián)諧振電路，可節(jié)約電能，并加速下正上負(fù)電壓 的 建立過程 ， 使逆變器在頻率較高時(shí)也能正常工作 。 逆變功能模塊 本 功能模塊 采用副晶閘管和換向電容及換向電感的強(qiáng)迫換向方式，由于晶閘管在直流電壓下觸發(fā)導(dǎo)通后 ,其控制極已失去控制能力，不能自行關(guān)斷，因而采取了這種專門的措施。 主電路設(shè)計(jì) 主電路部分主要由整流功能模塊、逆變功能模塊、航空頭功能模塊組成。在發(fā)生器內(nèi)在鋪設(shè)了一層防輻射的鉛板，并用環(huán)氧樹脂粘結(jié)在發(fā)生器內(nèi)壁上。 （ 2）發(fā)光二極管指示燈（共七個(gè)） a、電源燈：機(jī)器通電時(shí)亮； b、預(yù)置燈：機(jī)器處于預(yù)置參數(shù)時(shí)亮； c、準(zhǔn)備燈：機(jī)器準(zhǔn)備完畢時(shí)亮； d、訓(xùn)機(jī)燈：訓(xùn)機(jī)時(shí)亮； e、工作燈：訓(xùn)機(jī)或曝光時(shí)周期性閃亮； f、休息燈：訓(xùn)機(jī)或工作休息時(shí)亮； g、故障燈：機(jī)器發(fā)生故障保護(hù)時(shí)亮。 X 射線管會(huì)因陽(yáng)極過熱而發(fā)生損壞，冷卻得不好還 會(huì)發(fā)生高壓變壓器過熱，絕緣性能變壞，耐壓強(qiáng)度降低而擊穿的事件。它的高壓發(fā)生部分（一般是兩個(gè)對(duì)稱 的高壓發(fā)生器）和 X射線管是分開的，它們之間用高壓電纜連接，為了提高工作效率，一般采用強(qiáng)制油循環(huán)冷卻。不過，與射線照相底片比較熒光屏呈黑度分布正好相反。 5 射線照相法 射線照相法是由射線源輻射的射線，貫穿于距射線源合適距離的被探傷工件。 4 射線的產(chǎn)生 X 射線是由韌致輻射而產(chǎn)生的，當(dāng)快速運(yùn)動(dòng)的電子被物質(zhì)阻止時(shí)，電子運(yùn)動(dòng)的速度急劇減小，電子原有的一部分或全部動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電磁波射出去 ,此即韌致輻射。 本文的主要工作 本文 第一章 主要 闡述了 X 射線無(wú)損探傷研究的背景與意義，以及對(duì)國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀進(jìn)行介紹和分析。 在我國(guó)自八十代中期就有一些大學(xué)和研究單位，開始了此項(xiàng)研究。自此以后，各種加速器、核反應(yīng)堆相繼建成。后來(lái)，人們?yōu)榱思o(jì)念倫琴的偉大發(fā)現(xiàn)，又稱為倫琴射線。例如，用強(qiáng)度均勻的射線照射工件，穿透射線使膠片感光，再經(jīng)暗室處理得到射線照相底片。 39 致 謝 38 附錄 5： 基于晶閘管的驅(qū)動(dòng)電路實(shí)物圖 37 附錄 4： 基于晶閘管的主電路板實(shí)物圖 28 II 4 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析 11 6 人機(jī)界面功能模塊 6 控制功能模塊 6 保護(hù)功能模塊 6 冷卻功能模塊 6 高壓功能模塊 5 攜帶 式 X射線機(jī) 第三章 描述了系統(tǒng)的 總體設(shè)計(jì)思路，在該思路指導(dǎo)下，建立了系統(tǒng)的總體框架，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的工作流程；其中著重 闡述了 X 射線探傷機(jī)主電路及其驅(qū)動(dòng)電路各個(gè)功能模塊的作用和工作原理，以及其硬件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。 第二章介紹了 X 射線的產(chǎn)生與探傷的成像方法以 及 X 射線探傷機(jī)的種類、特點(diǎn)和基本結(jié)構(gòu)。 9 射線探傷機(jī)的總體設(shè)計(jì) 10 基于晶閘管的主電路及其驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 因此，顯示或測(cè)量穿透射線的強(qiáng)度及其分布，即可發(fā)現(xiàn)和判別缺陷。 由于當(dāng)時(shí)對(duì)這種新光線的性質(zhì)不甚了解，便借用數(shù)學(xué)上未知數(shù)“ X”來(lái)代表，故稱之為 X射線。二十世紀(jì)三十年代，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了中子。其中美國(guó) VARIAN 公司的 系統(tǒng)，德國(guó) SEIFERT 公司的實(shí)時(shí)圖象處理器 OPS3 型 PHILJPS 公司的 MU 系列產(chǎn)品 ,貝麥 ANDREX 公司的 TRU— VTSON150 等產(chǎn)品都曾打入中國(guó)市場(chǎng)，有的己被 國(guó)內(nèi)一些廠家使用。當(dāng)時(shí)電路設(shè)計(jì)是基于原有的電力電子技術(shù)和元器件開發(fā)的，多數(shù)采用瓊斯電路作逆變電路。 射線的產(chǎn)生與探傷的成像方法 X 射線具有電磁波的共性，同時(shí)也具有不同于可見光和無(wú)線電波等其他電磁輻射的特性，以下對(duì) X 射線的產(chǎn)生和使用 X射線探傷的成像方法作簡(jiǎn)單介紹。所有顯示方法，均是利用射線與顯示物質(zhì)相互作用的某種后果，而這種后果又與射線的劑量或劑量率有相應(yīng)關(guān)系，從而達(dá)到射線探傷的目的。因此，呈現(xiàn)出工件的透視圖像。 移動(dòng)式 X 射線機(jī) 移動(dòng)式 X射線機(jī)是一種體積較大、重量較重的探傷機(jī)，安裝在移動(dòng)小車上，用于固定或半固定場(chǎng)合使用的 X 射線機(jī)。 冷卻功能模塊 冷卻是保證 X射線機(jī)能否長(zhǎng)期使用的關(guān)鍵，冷卻效果的好壞直接影響 X 射線管的壽命和連續(xù)使用時(shí)間。 圖 23 前面板圖 其中，前面板中的 LED 顯示器、發(fā)光二極管狀態(tài)說(shuō)明如下所述： （ 1） 數(shù)碼顯 示器（共 8 位） a、狀態(tài)： 3位，顯示當(dāng)前工作狀態(tài)或故障代碼； b、千伏： 3位，顯示機(jī)器工作 KV值或預(yù)置 KV值； c、時(shí)間： 2位，顯示機(jī)器工作時(shí)間或預(yù)置時(shí)間。 X 射線發(fā)生器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 X 射線發(fā)生器的結(jié)構(gòu)如 圖 32 所示，高壓變壓器和 X 射線管安裝在同一個(gè)管桶 10 內(nèi)，其外殼用鋁板加工而成，采用六氟化硫氣體絕緣，供電頻率為 125～ 300Hz，為便于 X射線管散熱采用了陽(yáng)極接地方式，在陽(yáng)極靶伸出的端部安裝一個(gè)多葉片的鋁散熱器，再用風(fēng)機(jī)強(qiáng)迫冷卻，加強(qiáng)了散熱效果。以下是主電路和驅(qū)動(dòng)電路的具體設(shè)計(jì)。必須注意，續(xù)流二極管的極性不能接錯(cuò)，否則會(huì)造成短路事故。 C3 C3 C3 C34剩余電荷經(jīng) SCR L2（ 3）、 D4 串聯(lián)諧振，使電容電壓 上 負(fù) 下 正而停止，電源繼續(xù)向電容充電，開始下 一個(gè)過程。零點(diǎn)檢測(cè)電路如圖 37所示： 12345678I C 1L M 3 1 1 NR410KD6D5C 1 40 . 1 uC 1 30 . 1 uR510K+ 5 VJ P 1 （ 9 ）單片機(jī) ( I N T 1 )J P 2 （ 9 ）J P 2 （ 11 ） 圖 37 零點(diǎn)檢測(cè)功能模塊原理圖 15 電路 工作原理是： 220V 交流電壓經(jīng)電源變壓器降壓后送到零點(diǎn)檢測(cè)電路的兩個(gè)輸入端，經(jīng) C1 C14 濾波和 D D6限幅后送到電壓比較器的反相輸入端。 W1 可調(diào)節(jié)脈沖，脈沖決定主晶閘管的導(dǎo) 通時(shí)間，進(jìn)而可改變電流的大小 。一旦 X 射線發(fā)生 過流和欠流，控制 電路將會(huì)發(fā)出控制信號(hào) 切斷高壓，使脈沖變壓 B3 停止工作達(dá)到保護(hù)目的。數(shù)碼開關(guān) 撥向的改變能代表四種狀態(tài) ， 其中的三種狀態(tài)分別代表三個(gè)輸出電壓的范圍 ：開關(guān) 1 向上撥 、開關(guān) 2向下?lián)艽?輸出 200 伏，開關(guān) 1和 開關(guān) 2同時(shí)向下?lián)?為輸出 250 伏，開關(guān) 1 和 開關(guān) 2 同時(shí)向上撥 為輸出 300 伏。高質(zhì)量的印制線路板能保證所設(shè)計(jì)的電路實(shí)現(xiàn)預(yù)先設(shè)定的各項(xiàng)指標(biāo)是系統(tǒng)功能分析和調(diào)試設(shè)計(jì)結(jié)果的基礎(chǔ)，因此需要再設(shè)計(jì)印制線路板時(shí)精心安排 ，合理布局，使設(shè)計(jì)出來(lái)的線路板穩(wěn)定可靠運(yùn)行，抗干擾能力強(qiáng)。這些技術(shù)把產(chǎn)品開發(fā)的三個(gè)方面有機(jī)的結(jié)合在一起，即設(shè)計(jì)人員、設(shè)計(jì)文件和建立文件的工具三者合為一體。在此環(huán)境下，可 以根據(jù)個(gè)人的環(huán)境和喜好設(shè)置電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)的環(huán)境參數(shù)和文檔參數(shù)； ； ，在電路板中會(huì)出現(xiàn)元件封裝連接關(guān)系組成的一些凌亂的圖案，需要人工或自動(dòng)將元件放置到適當(dāng)?shù)奈恢茫? ，包括設(shè)定導(dǎo)線間距、導(dǎo)線拐角、導(dǎo)線形式 、導(dǎo)線寬度等； Protel Advance Rote 99Protel 高級(jí)無(wú)網(wǎng) 格布線器進(jìn)行自動(dòng)布線。同時(shí)在布線的工程中要不斷的修改元件的布局來(lái)保證布線的要求。對(duì)于支持 PROTEL99 格式的加工廠家，可將文件另存為 PCB 格式的二進(jìn)制文件，然后做一次 DRC，通過后不存盤退出，再在觀看文檔目錄情況下將這個(gè)文件導(dǎo)出為一個(gè) 格式 *.PC B 文件。 3D 仿真圖分別如圖 31320 所示。根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì) IEC/TC（ CO） 1339 文件建議，其各部分名稱基本上沿用場(chǎng)效應(yīng)晶體管的相應(yīng)命名方法。一般來(lái)講， IGBT 的開關(guān)速度低于功率 MOSFET，但是 IR 公司新系列 IGBT 的開關(guān)特性非常接近功率MOSFET，而且導(dǎo)通特性也不受工作電壓的影響。 IGBT 逆變電路的另外一個(gè)顯著特點(diǎn)是控制電路簡(jiǎn)單、控制功能模塊集成化程度高、功能齊全，與晶閘管逆變電路相比，減少了電感和換向電容，因而整機(jī)重量大為減輕，并大大改善了 X射線機(jī)整體性能、可靠性和智能性。 2．由于負(fù)載短路引起流過 IGBT 集電極和發(fā)射極的電流異常增大，使柵極附近局部過熱而損壞。 FGA25N120ANTD 圖形符號(hào)如圖 319 所示： CGE 圖 321 FGA25N120ANTD圖形符號(hào) FGA25N120ANTD 的其他特性包括： 低飽和電壓 (VCE(sat),typ= IC = 25A 和 TC=25176。 L1 為高壓變壓器的初級(jí)繞組，由 IGBT 斬波后的脈動(dòng)電壓送到高壓變壓 器進(jìn)行升壓，最后驅(qū)動(dòng) X射線管進(jìn)行探傷。 （ 2）正常關(guān)斷過程 當(dāng)控制電路使 TS01 的 1 腳和 2腳無(wú)電流流過時(shí)，光電耦合器 TS01 不通， A點(diǎn)電位上升，使 VT1 導(dǎo)通