【正文】 1 6 VC10 .1 uC60 .1 uC40 .1 uC30 .1 uC80 .1 uC 1 10 .1 uAC2V+1AC4V3BR1AC2V+1AC4V3BR2+ 1 2 V+ 5 VJ P 1 （ 10 ）變壓器IN1GND2OUT3W Y 2 7812IN1GND2OUT3W Y 1 7805IN1GND2OUT3W Y 3 7805 V R E F ++ 5 VJ P 2 （ 13 ）J P 2 （ 15 ）J P 2 （ 17 ）J P 2 （ 19 ） 圖 315 電源功能模塊 原理圖 電源 功能模塊 中 ，通道一是對變壓器二次測的交流電壓進(jìn)行整流濾波，再由L7812和 L7805穩(wěn)壓出 5V電壓傳送至控制電路的 AD轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809電壓基準(zhǔn)端，作為 AD 轉(zhuǎn)換得參考電壓。若超過設(shè)定 的溫度控制電路將發(fā)出 控制 信號 切斷高壓，使脈沖變壓 B3 停止工作達(dá)到保護(hù)Ｘ光管的目的。其中，電位器 W3 的作用是調(diào)節(jié)反饋電壓的取樣值。 通過改變 單片機(jī)的 輸出 脈沖 的相位將能改變 主晶閘管的導(dǎo)通時間，進(jìn)而可改變 整流 功能模塊 輸出的直流電壓。Ve溫度反饋電流反饋 圖 36 航空頭管腳分布圖 驅(qū)動電路設(shè)計 驅(qū)動電路部分主要由零點檢測 功能模塊 、半控橋觸發(fā) 功能模塊 、逆變器觸發(fā) 功能模塊 、電壓反饋 功能模塊 、電流反饋 功能模塊 、溫度檢測 功能模塊 、電壓等級選擇 功能模塊 、揚聲器 驅(qū)動 功能模塊 和 電源 功能模塊 組成 。 接通高壓后 ， 觸發(fā)脈沖使主晶閘管 SCR3 導(dǎo)通，一方面負(fù)載電流 經(jīng) SCR3 ? L2，天津工程師范學(xué)院 2021 屆 本科生 畢業(yè)設(shè)計 13 流經(jīng)電源負(fù)極；另一方面， C3 C3 C3 C34 上電壓（下正上負(fù)）經(jīng) SCR3 強(qiáng)迫SCR4 關(guān)斷。 整流 功能模塊 如圖 34 所示： C 3 8 C 3 9C 3 7C 3 51 0 0 0u / 4 5 0V 5C 3 6D2D1L1T1R35 .1 KF U 1F U 2V T 1 V T 2VDR1 0 0 39 1 KC2224KV C CJ P 4 （ 17 ）、（ 18 ）J P 4 （ 15 ）、（ 16 ）J P 4 （ 13 ）、（ 14 ）J P 4 （ 11 ）、（ 12 ）J P 4 （ 9 ）J P 4 （ 7 ）J P 4 （ 5 ）、（ 6 ）J P 4 （ 10 ）J P 4 （ 19 ）、（ 20 ）123A212345678910111213141516A1A1 （ 5 ）A1 （ 7 ）A1 （ 9 ）NSA2（1）A2（3）A2 （ 1 ）A2 （ 3 ）風(fēng)扇揚聲器A2（2）A2 （ 2 ）S2 2 0 V 交流電輸入插座ND3 圖 34 整流 功能模塊 原理圖 在電路中，兩個 橋臂上的 晶閘管 VT VT2 的陰極通常式連接在一起（共陰極），此時他們的門極電位接近，故采用脈沖變壓器隔離時，二次繞組間絕緣要求較低，不會因絕緣損壞造成短路。當(dāng)輸出電壓高于最高點壓 5%時， 控制電路 中的過電壓保護(hù)動作，使逆變器停止工作，即切斷高壓。 操 作 臺內(nèi)部有 整流 電路 、電源變壓器、濾波電感 、濾波 電容 及 逆變器等組成。 人機(jī) 界面 功能模塊 人機(jī) 界面 常使用鍵盤 、旋鈕、 LED 顯示 和 LCD 顯示 ， X 射線探傷機(jī) 一般 通過控制臺上的開關(guān)、按鈕或它們的組合進(jìn)行操作，操作實現(xiàn)的功能由控制臺上的文字和操作手冊給出?？刂凭€路板通過扁平電纜插頭座與顯示電路板及主回路連接，整個儀器的模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計便于檢查、維修和更換部件。它也能用于鑄造、焊接工藝連續(xù)觀察。熒光屏成像法是利用射線與熒光物質(zhì)相互作用產(chǎn)生熒光的現(xiàn)象呈現(xiàn)圖 像 的。為了避免電子在渡越由陰極到陽極的空間時與 空 氣分子發(fā)生碰撞，管內(nèi)被抽成很高的真空。 天津工程師范學(xué)院 2021 屆 本科生 畢業(yè)設(shè)計 3 2 X 射線探傷機(jī) 的 基本原理及結(jié)構(gòu) 分析 工業(yè)上廣泛應(yīng)用射線照相來發(fā)現(xiàn)工件內(nèi)部存在的缺陷，分析其形成的原因和規(guī)律，評價這些缺陷對工件使用性能的 影響，以便改進(jìn)設(shè) 計 或工藝，進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，避免惡性事故的發(fā)生。 其中，應(yīng)用逆變電源技術(shù)的工業(yè) X 射線 探傷 機(jī)，早在 1969 年比利時波濤公司己 經(jīng) 研制成功。 X 射線探傷是最早應(yīng)用的幾種探傷方法之一。射線探傷的結(jié)果己被列為許多重要產(chǎn)品和零部件的質(zhì)量判斷依據(jù) ， 射線探傷 已成為 一種行之有效不可缺少的探傷方法，應(yīng)用于幾乎所有的工業(yè)部門。進(jìn)一步實驗 ，還發(fā)現(xiàn)它能穿透許多物質(zhì)，諸如衣服、紙板，甚至頁數(shù)很多的書本，并能使膠片感光， X射線就這樣被發(fā)現(xiàn)了。射線在貫穿物體的過程中，由于與物質(zhì)相互作用，強(qiáng)度逐漸減小。 39 致 謝 38 附錄 5： 基于晶閘管的驅(qū)動電路實物圖 37 附錄 4： 基于晶閘管的主電路板實物圖 28 II 4 實驗及結(jié)果分析 11 驅(qū)動電路設(shè)計 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)計思路 ， 在該思路指導(dǎo)下，建立了系統(tǒng)的總體框架，設(shè)計了系統(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)動電路各個功能模塊的作用和工作原理，以及其硬件設(shè)計和實現(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、特點和基本結(jié)構(gòu)。 9 射線探傷機(jī)的總體設(shè)計 10 基于晶閘管的主電路及其驅(qū)動電路設(shè)計 射線探 傷的基本原理是： X 射線、γ射線、中子射線等，在真空中沿直線前進(jìn)，能貫穿物體。 1895 年 11 月 8 日倫琴在一個嵌有兩個板形電極的低真空玻璃管的兩極間加上幾萬伏電壓 ， 偶然發(fā)現(xiàn)一種用肉眼看不到的“光線”，它能使放在旁邊的涂有鉑 氰 化鋇的紙板發(fā)出可見的熒光，并且在涂有鉑 氰 化鋇的紙板上發(fā)現(xiàn)了倫琴的手部骨骼影像。對射線探傷設(shè)備大多已做到系列化，能滿足多種多樣的探傷要求， 探傷的效率也顯著提高了。第二次世界大戰(zhàn)之前的三十年代，由于軍事工業(yè)的迫切需要，無損探傷逐漸形成一項專門的技術(shù)學(xué)科。相信用不了多久 ,工業(yè) XRTIP 系統(tǒng)也同醫(yī)學(xué) TV 成像一樣，很快就會普及并發(fā)展起來。 第四章主要對整流功能模塊的輸出電壓曲線進(jìn)行分析，并介紹了系統(tǒng)常見典型問題的解決方法。接通高壓之后，在電場的作用下，溢出的電子飛向陽極，同時電子被電場加速。 熒光屏成像法 這是大家熟悉的一種射線顯示方法，它 廣 泛地用于人體醫(yī)療 透 視檢查中。轉(zhuǎn)動工件 ,可以從各個側(cè)面觀察工件的透視 圖像 。 本設(shè)計中的 X射線 探傷 機(jī) 是屬于 攜帶式 X射線機(jī) ， 控制器為立式便攜機(jī)箱結(jié)構(gòu)，天津工程師范學(xué)院 2021 屆 本科生 畢業(yè)設(shè)計 6 有一個把手便于攜帶，在儀器斜放時把手可以固定作為 支撐。 控制 功能模塊 控制 功能模塊 是指 X 射線管外部工作條件的總控制部分，主要包括管電壓的調(diào)節(jié)、管電流的調(diào)節(jié)以及 過 電流、 過 電壓保護(hù)等 。 側(cè)面插座盤有電源插座、連接電纜插座、斷路器、報警揚聲器、熔斷器和接地端子。濾波后的直流電壓與給定電壓在電壓調(diào)節(jié)單元中進(jìn)行比較，控制晶閘管導(dǎo)通角，使輸出電壓與 設(shè) 定電壓相等，且保持較高的穩(wěn)定度。 整流電路把 220V 交流電整流，再進(jìn)行 LC 濾波，輸出一個較平滑的直流電作為逆變電路的輸入電壓， 并送到電壓反饋電路的輸入端。換向電容兩端電壓等于 VCC 時， 下正上負(fù)，為強(qiáng)迫副晶閘管關(guān)斷準(zhǔn)備。 表 31航空頭管腳功能表 管腳號 顏色定義 功能 1 黃色 ~220V(N) 2 懸空 3 綠色 升壓變壓器初級 4 黃色 ~220V(L) 5 紅色 升壓變壓器初級 6 灰色 溫度反饋 7 懸空 8 白色 電流反饋 9 黑色 地 天津工程師范學(xué)院 2021 屆 本科生 畢業(yè)設(shè)計 14 123456789外殼接地端（黑線）N （黃線）220V 交流電懸空（白線）懸空V C C220V 交流電S （黃線）升壓端（綠線）（灰線）航 空 頭 部 分（紅線）注：做實驗時航空頭 6 、 9 接電爐，3 、 5 接地， 8 接電流表。 半控橋觸發(fā)電路 如圖 38所示 ： R 2 720KD 1 3D 1 1T39013C 2 40 . 1 uR 2 610Ω+ 1 2 VC X / R X7C L R11Q12Q5A9B10CX6I C 2 BM 7 4 H C 1 2 3 B 1 RC 3 3200P+ 5 VR 2 120KC 2 70 . 0 1 uJ P 1 （ 3 ）B3J P 1 ( 3 )J P 3 （ 1 ）J P 3 （ 5 ）J P 3 （ 3 ） 圖 38 半控橋觸發(fā)功能模塊 原理圖 半控橋觸發(fā) 功能模塊 中， 74HC123 與其外圍電路組 成脈寬可調(diào)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，來自單片機(jī)的頻率信號送到 74HC123 的 9腳，由 74HC123 的 5 腳產(chǎn)生矩形脈沖，經(jīng)C24 和 R27 微分電路微分后，產(chǎn)生正負(fù)尖脈沖送 T3的基極并放大后送到脈沖變壓器B3 分別觸發(fā) 整流 功能模塊 中的兩個晶閘管。一旦由于失控或者故障使電壓超過 設(shè)定值 時，控制 電路將會發(fā)出控制信號 切斷高壓，使脈沖變壓 B3 停止工作達(dá)到保護(hù)目的。 其工作原理是 ： X 射線管工作時的溫度信號通過航空頭的第 6腳反饋到 溫度檢測 功能模塊 輸入端， 溫度 電壓 信號 經(jīng)光電耦合器隔離變換信號天津工程師范學(xué)院 2021 屆 本科生 畢業(yè)設(shè)計 18 后送至 控制電路 ， 并通過反饋電壓的數(shù)值 判斷 X 射線 管是否 超過 設(shè)定 的溫度值 。電路中主要由三極管 8550 把控制電路傳送過來的報警信號進(jìn)行功率放大，最后驅(qū)動揚聲器發(fā)出報警聲。在眾多的電子線路計算機(jī)輔助設(shè)計軟件中， Protel99SE 是這類軟件的杰出代表。通過對功能強(qiáng)大的設(shè)計法則的設(shè)置，可以有效的控制印制電路板的設(shè)計過程。 PCB 板元件布局的好壞將直接影響布線的效果和系統(tǒng)的可靠性，而期間的合理布局是布局中最為重要的一個環(huán)節(jié)，合理布局的原則主要有一下幾個原則： 一塊 PCB板 不 論大小，都能完成一定的功能，是一個特定的系統(tǒng)，因此再設(shè)計PCB 時一定要注意布局的整體效果，有一個全盤的考慮設(shè)計。 元器件的布局要有利于電路板和芯片的散熱。 PCB 板 做好之后，就到把它焊接的階段了，由于電路板上注明了每個元件的具體參數(shù)，所以焊接的過程還是相對很簡單的，只要認(rèn)真仔細(xì)一點就可以?？刂齐娐酚捎谄潆娐窂?fù)雜，晶閘管承載能力差、反向耐壓低、性能不穩(wěn)定等諸多因素， X 射線機(jī)使用中較易出現(xiàn)故障，晶閘管極易擊穿，嚴(yán)重時會直接影響 X 射線管的安全及使用壽命。這兩類器件的缺點限制了它們的發(fā)展。在設(shè)計電路中具體選用那種驅(qū)動器，這就要求設(shè)計者在清楚地了解各種驅(qū)動器的特點的基礎(chǔ)上，根據(jù)實際需要進(jìn)行正確選擇，已達(dá)到較好的效果。 電力電子器件都有各自的電壓、電流、溫度等額定值，都有一定的安全運行區(qū)，若超出了安全運行區(qū)工作，器件就會遭到損壞。 RCD吸收電路接法是在 RC 吸收電路的 RS上并聯(lián)一只二極管 Ds； 3） IGBT 過熱保護(hù)是利用 溫度傳感器檢測 IGBT 的散熱器溫度，當(dāng)超過允許溫度時使主電路停止工作。并送到電壓反饋電路的輸入端 。因此，選用了電路結(jié)構(gòu)