【正文】 用。X 射線發(fā)生的示意圖如圖 22 所示： 415326++X 射 線 圖 22 X 射線發(fā)生示意圖 ； ； ； ； ； X 射線發(fā)生的原理是由變壓器等組成的高壓發(fā)生器產(chǎn)生高電位差，加到 X 射線的兩端，陽極的電位高于陰極的電位。 工業(yè)射線實時成像法 工業(yè) X射線實時成像法是將貫穿工件后射線強(qiáng)度分布變?yōu)殡娨?圖像顯示缺陷。所以 X 射線管陽極在實際制造時，都采取各種措施保證冷卻效率。另外，在管桶內(nèi)鐵心和外部散熱器上各裝有一個溫度繼電器，用來防止溫度過高而損壞機(jī)器。 逆變功能模塊 原理圖如圖 35 所示 : C 3 14 u / 4 0 0 VC 3 24 u / 4 0 0 VC 3 34 u / 4 0 0 VC 3 44 u / 4 0 0 VC72 2 4 K / 6 3 0 E 1C82 2 4 K / 6 3 0 E 1D5N 8 1 F R 6 08D3N 8 1 F R 6 08D4M U R 3 0 1 2 0 P TL2R11 0 0 Ω /4 0 WR751ΩR851ΩR22 Ω /3 0 WS C R 4S C R 3V C CA1（9）A1（5）A1（7）123A R 31 0 K 4 3 1A R 21 0 K 4 3 1 圖 35 逆變功能模塊原理圖 在電路 圖中 SCR SCR4 分別為主、副晶閘管， L2 為換向變壓器（電感）， C3C3 C3 C34 為換 向電容， D4 為反饋二極管（削尖峰）， AR D5為逆峰吸收回路，C C R7 和 R8分別為主、副晶閘管過壓吸收保護(hù)元件， AR AR3 為壓敏電阻。 半控整流觸發(fā)功能模塊 半控橋觸發(fā)電路 主要作用是對 整流功能模塊 輸出的直流電壓進(jìn)行調(diào)整和控制。 溫度檢測功能模塊 X 射線管溫度檢測功能模塊 主要功能就是 實時 檢測 X 射線 管的工作溫度。下面介紹一下設(shè)計印制電路辦的過程和在設(shè)計過程中應(yīng)注意的問題。 PCB 元件布局的基本原則 一個性能優(yōu)良的系統(tǒng)，除了選擇高質(zhì)量的元器件，合理的電路之外，印制線路板的組件布局和電器連接方向的正確結(jié)構(gòu)設(shè)計也是決定系統(tǒng)能否可靠工作的一個關(guān)鍵問題，對于同一種組件和參數(shù)的電路，由于組件布局設(shè)計和電氣連接方向的不同會產(chǎn)生不同的結(jié)果，其結(jié)果可能存在很大的詫異。通常要注明板子材料和厚度 (做一般板子時厚度為 ，特大型板可用 2mm，射頻用微帶板等一般在 左右 )。 IGBT 是將功率 MOSFET 和 GTR 集成在一個芯片上的復(fù)合器件。結(jié)構(gòu)性故障主要 表現(xiàn)為由于功率器件的損壞造成主電路結(jié)構(gòu)改變；參數(shù)性故障主要表現(xiàn)為元件參數(shù)的偏移所造成的裝置特性嚴(yán)重偏移正常特性。C) 以減少系統(tǒng)功耗； 內(nèi)置 FRD (快速恢復(fù)二極管 )以簡化電路設(shè)計和減少元件數(shù)。 其中， 5V電壓基準(zhǔn)單元由 R ZD2 和 C2 組成。電路原路圖如圖 324 所示： V T 4CGET S 0 1R1R2R3R4 R6R7V T 3V T 2V T 1D1Z D 2＋ 12V＋ 20VJ P 2R5C1 C2L1J P 1A D C 圖 324 驅(qū)動電路原理圖 IGBT 正常開通過程和正常關(guān)斷過程為： （ 1）正常開通過程 當(dāng)控制電路使 TS01 的 1 腳和 2腳有電流流過時，光電耦合器 TS01 就會導(dǎo)通，A 點電位迅速下降至 0V，使 VT1 截止。與上一代器件相比 ， 它的工作溫度可降低達(dá) 10℃ ，因而能夠延長系統(tǒng)壽命。而對于 X射線探傷機(jī)， 26 由于其采用的 IGBT 直接對地短路的可能型很小，因此只要能保證不發(fā)生逆變電路的橋臂直通現(xiàn)象， IGBT 就不會受到過流威脅。因此 ， X 射線探傷機(jī)在原系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，采用 IGBT 模塊對逆變電路進(jìn)行改進(jìn)。 PCB 的制作 首先要導(dǎo)出適合生產(chǎn)廠家的 PCB 文件。本課題的印制電路板的設(shè)計是計算機(jī)輔助設(shè)計與手工設(shè)計這兩種方法的綜合。通道二是對變壓器二次測的交流電壓進(jìn)行整流、濾波、穩(wěn)壓后對各芯片進(jìn)行供電。 電流反饋功能模塊 電流反饋功能模塊 的主要功能就是在電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)中自調(diào)節(jié)控制管電流，當(dāng)升高管電壓時，盡管 X 射線管電壓幅值增加，但通過降低頻率，而管燈絲電壓的平均值沒有增加，管電流毫安值基本保持在小范圍內(nèi)變化。下面分別對各功能模塊的功能及工作原理進(jìn)行描述。 此外，在整流后加上濾波電感和負(fù)載，這樣感性負(fù)載的特點是電流的變化落后于電壓的變化，這就有可能在電源正半周結(jié)束時，陽極電流仍大于維持電流，使晶閘管久久不能關(guān)斷，破壞了整個電路正常工作，稱這種現(xiàn)象為晶閘管“失控”，必 12 須嚴(yán)加防止。 根據(jù)各部分電路的功能特點，本系統(tǒng)分 主電路電路部分、驅(qū)動電路部分和面板電路部分三大模塊。 射線探傷機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 一般 X射線探傷機(jī)的結(jié)構(gòu)由五個功能模塊組成：高壓功能模塊、冷卻功能模塊、保護(hù)功能模塊、控制功能模塊和人機(jī)界面功能模塊，下面分別對各模塊作簡單介紹。選擇熒光亮度高，發(fā)出的熒光物質(zhì)，加工成粉末，均勻涂布到透明材料做的支撐層上，即成熒光屏。 射線探傷是利用射線對材料具有一定的穿透能力，及其在穿透材料過程中，不同物質(zhì)和不同物體結(jié)構(gòu)對射線衰減程度各不相同。時至今日， X射線探傷實時成像數(shù)字圖象處理技術(shù) (XRTIP)，成為國際上無損探傷領(lǐng)域廣泛并深入研究的重要課題之一。 新光線發(fā)現(xiàn)不久，馬上就有人想把這種新光線用到實際中去。 32 結(jié) 論 5 射線探傷機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 最后對本系統(tǒng)的設(shè)計過程做了總結(jié)。 30 整流輸出曲線分析 30 典型問題的解決 X 射線是德國著名物理學(xué)家 (W． K． Rontgen)在研究陰極射線管時，偶然發(fā)現(xiàn)的。在第一次世界大戰(zhàn)時期， X 射線已開始用于戰(zhàn)地醫(yī)療診斷。第三章首先描述了 X射線無損探傷機(jī)的總體設(shè)計；然后分析主電路及其驅(qū)動電路各功能模塊的工作原理，具體包括整流功能模塊、逆變功能模塊、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(yáng)聲器驅(qū)動功能模塊和電源功能模塊；最后闡述了采用 IGBT 對探傷機(jī)的主電路進(jìn)行改進(jìn)，以及設(shè)計了其驅(qū)動電路，使 X 射線機(jī)功耗更低，工作更可靠穩(wěn)定，系統(tǒng)性能更優(yōu)。由于貫穿工件后有無缺陷部位的射線強(qiáng)度不同， X 射線膠片將不同程度地被感光，感光的膠片經(jīng)暗室處理得到射線照相底片，利用射線照相底片黑度變化而顯現(xiàn)的圖像，來發(fā)現(xiàn)和判別缺陷。它采用結(jié)構(gòu)簡單的半波自整流線路， X 射線管和高壓發(fā)生部分共同裝在射線機(jī)頭內(nèi)，控制箱通過一根多芯的低壓電纜將其連接在一起。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖 31所示： 操 縱 臺X 射 線 管低 壓 連 接 電 纜電 源 電 纜 圖 31 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 操作臺結(jié)構(gòu)簡介 操作臺面板上有 LED 顯示器、控制按鈕、信號指示燈等。 整流功能模塊 整流功能模塊采用了單相橋式整流電路調(diào)壓。航空頭管腳功能如表 31 所示，管腳分布如圖 36所示。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)? 100~200 下?lián)? 下?lián)? 150~250 上撥 上撥 170~300 R9 3 . 3 K1243G 0 2R 1 1 3 . 3 K+ 5 VJ P 1 （ 17 ）J P 1 （ 11 ）A DC 0 8 0 9 ( I N 3 )A DC 0 8 0 9 ( I N 4 )J P 1 （ 17 ）J P 1 （ 11 ） 圖 313 電壓等級選擇功能模塊原理圖 19 揚(yáng)聲器驅(qū)動功能模塊 揚(yáng)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(yáng)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(dá)到了手動設(shè)計和自動化設(shè)計的完美結(jié)合。 元器件布局必須考慮元件的可安裝性和可焊接性，不要因為一個小小的元件封裝問題給后來的工作帶來麻煩。另外，控制電路采用模擬電路，可靠性不高，主回路與逆變電路僅采用電感起扼流作用，因而對元器件質(zhì)量要求相當(dāng)高，一旦負(fù)載發(fā)生短路，受反饋影 25 響，往往使控制部分又產(chǎn)生新的故障點。 IGBT 驅(qū)動電路的形式和特點 IGBT 是電壓驅(qū)動型器件，根據(jù)電路隔離方式， IGBT 驅(qū)動器可分為兩大類，一類用光電耦合器，另一類用脈沖變壓器，兩者均可實現(xiàn)信號傳輸及電路隔離。 RC 吸收電路接法是吸收電容 Cs 于電阻 RS串聯(lián)后跨接在 IGBT 的 C、 E 兩端就構(gòu)成了 RC 吸收電路。 在本設(shè)計中， IGBT 工作時的最大電流在 10A 以下，工作頻率在 500Hz 以下，屬于低頻小功率驅(qū)動。 30 4 實驗及結(jié)果分析 整流輸出曲線分析 在測試過程中，為了分析系統(tǒng)輸出電壓的線性度，分別對整流功能模塊各典型輸出電壓及其對用的觸發(fā)相位 作了記錄。整流功能模塊原理圖如圖 322 所示： 28 C 3 8 C 3 9C 3 7C 3 51 0 0 0 u / 4 5 0 V 5C 3 6D5D4L1R35 .1 KF U 1V1 V2VDR1 0 0 3 9 1 KC2224KV C CNSA2 （ 1 ）A2 （ 3 ）A2 （ 2 ）J P 5J P 4D3 圖 322 半控整流功 能模塊原理圖 逆變功能模塊 逆變功能模塊主要由 IGBT 及其外圍元件組成，電路如圖 323 所示： V T 4CGER6R7D2 C2L1J P 4＋ 12VR8D3R9C3D4D5R 1 0V C CA R 3 圖 323 逆變功能模塊原理圖 逆變功能模塊中， R9 和 C3組成 RC緩沖電路，對 IGBT 有過壓保護(hù)的作用，與R3 并聯(lián)的二極管 D2 為緩沖二極管，其使緩沖電阻的阻值增大，避開了開通時， IGBT功能受阻的問題。因此，在電力電子電路中，除了電力電子器件參數(shù)選擇合適，驅(qū)動電路設(shè)計良好外，采用合理的過電壓保護(hù)、過電流保護(hù)、 du/dt 保護(hù)和 di/dr 保護(hù)也是必要的。目前出現(xiàn)了許多新型復(fù)合器件，如 MOS 雙極復(fù)合晶體管等。注意要先焊接“矮”器件，再焊接“高”器件。 22 電路中的期間有很大的相關(guān)性和獨立性，在設(shè)計過程中，特別要考慮這些因素。 Protel99SE 是 Protel 公司 2021 年推出的基于 Windows 平臺的第 六代產(chǎn)品，集強(qiáng)大的設(shè)計能力、復(fù)雜工藝的可生產(chǎn)性分析及設(shè)計過程管理 (PDM)于一體。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。 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。 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， 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。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。 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。它也能用于鑄造、焊接工藝連續(xù)觀察。為了避免電子在