【正文】 1 緒論在各種無損檢測方法中，射線探傷是應(yīng)用最廣泛、最成熟，最有效的方法之一。時至今日，射線探傷已發(fā)展成為應(yīng)用多種射線和多種顯示方法的探傷技術(shù)。但大都是在需要完善和將要定型階段。通常，將作為陰極的燈絲予以加熱，使得燈絲上有電子溢出。它能把射線增強數(shù)千倍，探傷時可以用肉眼直接觀察工件內(nèi)部缺陷。X射線探傷機的保護系統(tǒng)主要有以下部分組成：每一個獨立電路的短路過流保護、X射線管陽極的冷卻保護、X射線管的過載保護（過流或過壓）、零位保護、接地保護和其他保護等。圖32 X射線發(fā)生器 X射線探傷機工作流程設(shè)計X射線探傷機工作流程：220V交流電經(jīng)晶閘管橋式整流后，由LC組成的濾波器濾為平滑直流電，再送晶閘管逆變器逆變，將直流電斬截成單向矩形脈沖波，作為升壓變壓器一次繞組的供電電源，經(jīng)變壓器升壓后為X射線發(fā)生器提供高壓。工作原理簡述如下：在接通低壓電源未接通高壓電源之前，電流調(diào)節(jié)單元輸出的連續(xù)觸發(fā)脈沖使副晶閘管SCR3導(dǎo)通，電流經(jīng)高壓變壓器一次側(cè)224。每當(dāng)輸入電壓的波形從負到正（過零點）時，電壓比較器的輸出端將會輸出一次低電平到單片機的外部中斷端，單片機就以該時刻為給觸發(fā)電路輸出脈沖的基準(zhǔn)點，使整流功能模塊與其觸發(fā)電路能夠時刻保持同步。其中，電位器W2的作用是調(diào)節(jié)反饋電壓的取樣值。本系統(tǒng)的電路原理圖的繪制和PCB圖的設(shè)計，是通過強大的電路板設(shè)計軟件Protel99SE來完成的。Protle自動布線功能很強，一般都可以100%的布通，不滿意的方面再進行人工修改；。接著發(fā)Email或拷盤給加工廠家。IGBT既具有功率MOSFET的高速開關(guān)及電壓驅(qū)動特性，又具有雙極型晶體管的低飽和電壓特性極易實現(xiàn)較大電流的能力，是近年來電力電子領(lǐng)域中最令人注目及發(fā)展最快的一種器件。 IGBT的保護電路簡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。C)以限制導(dǎo)通損耗；低開關(guān)損耗(Eoff,typ= IC = 25A和TC=25176。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。參考文獻 [1] :云南科技出版社,2001.[2] 周志敏,:人民郵電出版社,2006.[3] 王兆安,:機械工業(yè)出版社,2005.[4] 石玉,:機械工業(yè)出版社,1999.[5] 石玉,:機械工業(yè)出版社,2002.[6] 王昊,:電子工業(yè)出版社,2007.[7] 趙亮,:人民郵電出版社,2003.[8] :人民郵電出版社,2004.[9] :浙江大學(xué)出版社,2002.[10] 張偉, :人民郵電出版社,2006.[11] 曾峰,（PCB）:電子工業(yè)出版社,2005.[12] :(碩士學(xué)位論文).黑龍江: 黑龍江大學(xué),2001.[13] :(博士學(xué)位論文).黑龍江: 哈爾濱工業(yè)大學(xué),2001.[14] 周艷霞最后感謝參與論文評審的各位專家，感謝您們在百忙之中對我的論文給出批評指正。本設(shè)計根據(jù)X射線探傷機的用途，合理設(shè)計了其主電路和驅(qū)動電路，加入了必要的保護環(huán)節(jié)。驅(qū)動電路中，TS01起隔離作用，VT1為中間級，VT2和VT3組成推挽輸出級。 IGBT的選擇FGA25N120ANTD 1200V是一種高性能的IGBT，其為NPT溝道，具有極佳的抗雪崩能力和經(jīng)優(yōu)化的開關(guān)和導(dǎo)通損耗性能權(quán)衡，能為逆變應(yīng)用提高系統(tǒng)可靠性和效率。通常，對于變頻器等輸出和輸入有直接聯(lián)系的設(shè)備，由于逆變器對地直接短路的危險性比較大，而且IGBT關(guān)斷的等待時間比較長，故采用光耦隔離式驅(qū)動器比較合適。在電路設(shè)計上，又不易高度集成化、模塊化，且很難實現(xiàn)微機智能化、控制模糊化，難以簡化電路設(shè)計、減少使用器件，達到減輕重量、縮小體積、易于攜帶的目的。本系統(tǒng)在設(shè)計時，將功率元件放在了電路板的邊上，有利于散熱片的安裝。對于特別復(fù)雜的、電腦難以自動完成的布線工作，可以手動完成。電路如圖314所示：圖314 揚聲器驅(qū)動功能模塊原理圖電源穩(wěn)壓功能模塊主要由兩個通道組成，其電路圖如圖315所示：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。其中，電位器W3的作用是調(diào)節(jié)反饋電壓的取樣值。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黑色地圖36 航空頭管腳分布圖驅(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。為此，在輸出端并聯(lián)一個續(xù)流二極管，為感性負載提供了一個放電回路，避免了感性負載持續(xù)電流流過晶閘管，保證晶閘管正常工作。其中，主電路部分主要由整流功能模塊、逆變功能模塊組成；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。X射線探傷機的高壓部分包括X射線機、高壓發(fā)生器（高壓變壓器、燈絲變壓器、高壓整流管和高壓電容）及高壓電纜等。熒光屏成像法原理是射線輻射的射線貫穿工件照射到熒光屏上，由于存在缺陷而引起射線強度的差異，進而引起熒光屏各部位熒光亮度的差異。從而使缺陷在照相軟片或電視熒光屏上形成影像，借以判斷工件內(nèi)部的缺陷和完整性，射線檢測原理如圖21所示：圖21 射線檢測原理圖； ； ；； 輻射源照射工件，X射線膠片放在工件的底面，由于有缺陷的材料與沒缺陷的材料吸收射線不同，所以工件的缺陷顯影在底片上，借助于缺陷的圖像，可以判斷工件的質(zhì)量。美國、丹麥、日本等一些工業(yè)發(fā)達國家都有各具特色的(XRTIP)系統(tǒng)。例如，在倫琴發(fā)現(xiàn)新光線的消息傳到美國的第四天，就有一位醫(yī)生利用新光線來檢查受槍傷的病人看有沒有槍彈留在他的身體里。第二章介紹了X射線的產(chǎn)生與探傷的成像方法以及X射線探傷機的種類、特點和基本結(jié)構(gòu)。因此，顯示或測量穿透射線的強度及其分布，即可發(fā)現(xiàn)和判別缺陷。二十世紀三十年代，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了中子。當(dāng)時電路設(shè)計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。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，從而達到射線探傷的目的。移動式X射線機是一種體積較大、重量較重的探傷機，安裝在移動小車上，用于固定或半固定場合使用的X射線機。 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，顯示機器工作KV值或預(yù)置KV值； c、時間：2位，顯示機器工作時間或預(yù)置時間。以下是主電路和驅(qū)動電路的具體設(shè)計。 L2，流經(jīng)電源負極；另一方面，C3C3C3C34上電壓（下正上負）經(jīng)SCR3強迫SCR4關(guān)斷。逆變器觸發(fā)功能模塊主要功能是為逆變功能模塊中的主、副晶閘管門極提供觸發(fā)信號，使逆變功能模塊穩(wěn)定工作在設(shè)定頻率上。電路如圖312所示：圖312 溫度檢測功能模塊原理圖電壓等級選擇功能模塊的作用是給控制電路的單片機一個選擇的信號，最終決定以使用者可選擇的輸出高壓范圍。可完整實現(xiàn)電子產(chǎn)品從電學(xué)概念設(shè)計到生成物理生產(chǎn)數(shù)據(jù)的全過程，以及中間的所有分析、仿真和驗證。在本系統(tǒng)中，元件布局時就將功能相關(guān)的元件放在一起，便于系統(tǒng)的調(diào)試。焊接場效應(yīng)管時注意焊接引腳的順序，最好是燒熱電烙鐵后將電烙鐵的電源切斷后再焊接，以免損壞場效應(yīng)管。這些新型電力電子復(fù)合器件集合了單極型和雙極型器件各自的優(yōu)點。在IGBT的使用過程中，導(dǎo)致器損壞的原因主要有兩個方面：1．IGBT在高頻下工作，當(dāng)其關(guān)斷時，正向電流迅速降低，而線路電感電流不能突變，于是在IGBT集－射極間感應(yīng)出較高的電壓值；當(dāng)IGBT導(dǎo)通時，寄生電容通過IGBT放電，從而產(chǎn)生較大的浪涌電流；由于IGBT反并聯(lián)的續(xù)留二極管在換向結(jié)束后不能立刻恢復(fù)阻斷能力，因而有較大的反向電流流過，使殘存的載離子恢復(fù)，而當(dāng)其恢復(fù)了阻斷能力時，反向電流急劇減小，這樣的電流突變會因線路電感而在IGBT兩端產(chǎn)生換向過電壓。AR1為壓敏電阻，用于電路過壓時對IGBT過壓保護。在電壓等級選擇功能模塊中可改變數(shù)碼開關(guān)的狀態(tài)得到整流功能模塊不同的輸出電壓范圍。感謝我的指導(dǎo)老師邴志剛副教授。在學(xué)習(xí)和生活上您也給予了我無限的關(guān)懷愛護，使我克服各種困難，不斷前進。（2）故障2：觸摸機器時觸電處理方法：接地不良或機器內(nèi)部絕緣不好，應(yīng)檢查接地是否良好。L1為高壓變壓器的初級繞組，由IGBT斬波后的脈動電壓送到高壓變壓器進行升壓，最后驅(qū)動X射線管進行探傷。2．由于負載短路引起流過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。一般來講，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。3D仿真圖分別如圖31320所示。同時在布線的工程中要不斷的修改元件的布局來保證布線的要求。這些技術(shù)把產(chǎn)品開發(fā)的三個方面有機的結(jié)合在一起，即設(shè)計人員、設(shè)計文件和建立文件的工具三者合為一體。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)分別代表三個輸出電壓的范圍：開關(guān)1向上撥、開關(guān)2向下?lián)艽磔敵?00伏，開關(guān)1和開關(guān)2同時向下?lián)転檩敵?50伏，開關(guān)1和開關(guān)2同時向上撥為輸出300伏。W1可調(diào)節(jié)脈沖，脈沖決定主晶閘管的導(dǎo)通時間，進而可改變電流的大小。當(dāng)下一次SCR4導(dǎo)通時，就把C3C3C3C34跨接在SCR3的兩端，使SCR3受反壓而迫使其關(guān)斷。下面分別對各功能模塊的功能及工作原理進行描述。圖24 側(cè)面板圖 ； ； ； ； ； 3 X射線探傷機主電路及其驅(qū)動電路的設(shè)計與實現(xiàn)本系統(tǒng)由操縱臺、X射線發(fā)生器和低壓連接電纜三部分組成。攜帶式X射線機是一種體積小、重量輕、便于攜帶、適用于高空和野外作業(yè)的X射線機。在工件遠離射線源的一側(cè),放置裝有X射線膠片的暗盒。第二章首先闡述了X射線的產(chǎn)生與探傷的成像方法，然后介紹了X射線探傷機的種類、特點和基本結(jié)構(gòu)。對射線性質(zhì)的深入研究和工藝技術(shù)科學(xué)的飛躍發(fā)展，給射線探傷應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。出于底片的黑度分布依賴于各部位接受的射線量，而透過射線的強度取決于工件的材料、厚度和缺陷狀況，通過對射線底片的觀察，便可以發(fā)現(xiàn)缺陷并判斷缺陷的大小、性質(zhì)及分布情況，這就是常用的射線照相法探傷。本設(shè)計主要運用晶閘管整流和逆變技術(shù)設(shè)計了X射線探傷機的主電路及其驅(qū)動電路。進一步實驗，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。X射線探傷是最早應(yīng)用的幾種探傷方法之一。2 X射線探傷機的基本原理及結(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，以便改進設(shè)計或工藝，進一步提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，避免惡性事故的發(fā)生。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?？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。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。整流功能模塊如圖34所示：圖34 整流功能模塊原理圖在電路中，兩個橋臂上的晶閘管VTVT2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。航空頭是操作臺與X射線管的連接口，航空頭的質(zhì)量和連接的可靠性直接影響到X射線機工作的穩(wěn)定性和X射線管的壽命。并通過反饋電壓的數(shù)值判斷輸出是否過壓和欠壓。表32 電壓等級選擇開關(guān)的含義開關(guān)1狀態(tài)開關(guān)2狀態(tài)輸出電壓范圍（KV）上撥下?lián)?00~200下?lián)芟聯(lián)?50~250上撥上撥170~300圖313 電壓等級選擇功能模塊原理圖揚聲器驅(qū)動功能模塊的功能是在系統(tǒng)發(fā)生異常情況時（如過壓、過流、欠壓、欠流等）驅(qū)動揚聲器發(fā)出報警聲。Prote199SE的印制電路板編輯器為用戶提供了一條快捷的設(shè)計印刷電路板的途徑，PCB編輯器通過它的交互性編輯環(huán)境達到了手動設(shè)計和自動化設(shè)計