【正文】 計(jì)與手工設(shè)計(jì)這兩種方法的綜合。通過對(duì)功能強(qiáng)大的設(shè)計(jì)法則的設(shè)置，可以有效的控制印制電路板的設(shè)計(jì)過程。電路設(shè)計(jì)的最終目的是為了獲得裝配原理圖合PCB圖，而原理圖是為了設(shè)計(jì)PCB圖服務(wù)的。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?？赏暾麑?shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品從電學(xué)概念設(shè)計(jì)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(yàn)證。在眾多的電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件中，Protel99SE是這類軟件的杰出代表。下面介紹一下設(shè)計(jì)印制電路辦的過程和在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意的問題。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)出來的線路板穩(wěn)定可靠運(yùn)行，抗干擾能力強(qiáng)。通道二是對(duì)變壓器二次測(cè)的交流電壓進(jìn)行整流、濾波、穩(wěn)壓后對(duì)各芯片進(jìn)行供電。電路中主要由三極管8550把控制電路傳送過來的報(bào)警信號(hào)進(jìn)行功率放大，最后驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲。電壓等級(jí)選擇電路如圖313所示。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磔敵?00伏，開關(guān)1和開關(guān)2同時(shí)向下?lián)転檩敵?50伏，開關(guān)1和開關(guān)2同時(shí)向上撥為輸出300伏。電路如圖312所示：圖312 溫度檢測(cè)功能模塊原理圖電壓等級(jí)選擇功能模塊的作用是給控制電路的單片機(jī)一個(gè)選擇的信號(hào)，最終決定以使用者可選擇的輸出高壓范圍。其工作原理是：X射線管工作時(shí)的溫度信號(hào)通過航空頭的第6腳反饋到溫度檢測(cè)功能模塊輸入端，溫度電壓信號(hào)經(jīng)光電耦合器隔離變換信號(hào)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。X射線管溫度檢測(cè)功能模塊主要功能就是實(shí)時(shí)檢測(cè)X射線管的工作溫度。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。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(shí)，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。一旦由于失控或者故障使電壓超過設(shè)定值時(shí)，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。電路如圖310所示：圖310 電壓反饋功能模塊原理圖電壓反饋功能模塊主要由LM358及外圍元件組成，其工作原理是：整流功能模塊整流后的直流電壓送到電壓反饋電路的輸入端，由R28R30限流，光電耦合器G04隔離變換信號(hào)后送到LM358同相輸入端，進(jìn)行放大后經(jīng)R20和W3分壓取樣后送至控制電路對(duì)整流功能模塊的輸出電壓進(jìn)行調(diào)整。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。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(hào)，使逆變功能模塊穩(wěn)定工作在設(shè)定頻率上。半控橋觸發(fā)電路如圖38所示：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(hào)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(gè)晶閘管。半控橋觸發(fā)電路主要作用是對(duì)整流功能模塊輸出的直流電壓進(jìn)行調(diào)整和控制。零點(diǎn)檢測(cè)電路如圖37所示：圖37 零點(diǎn)檢測(cè)功能模塊原理圖電路工作原理是：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)C1C14濾波和DD6限幅后送到電壓比較器的反相輸入端。下面分別對(duì)各功能模塊的功能及工作原理進(jìn)行描述。航空頭管腳功能如表31所示，管腳分布如圖36所示。C3C3C3C3LD4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。當(dāng)下一次SCR4導(dǎo)通時(shí)，就把C3C3C3C34跨接在SCR3的兩端，使SCR3受反壓而迫使其關(guān)斷。 L2，流經(jīng)電源負(fù)極；另一方面，C3C3C3C34上電壓（下正上負(fù)）經(jīng)SCR3強(qiáng)迫SCR4關(guān)斷。換向電容兩端電壓等于VCC時(shí)，下正上負(fù)，為強(qiáng)迫副晶閘管關(guān)斷準(zhǔn)備。 C3C3C3C34224。逆變功能模塊原理圖如圖35所示:圖35 逆變功能模塊原理圖在電路圖中SCRSCR4分別為主、副晶閘管，L2為換向變壓器（電感），C3C3C3C34為換向電容，D4為反饋二極管（削尖峰），ARD5為逆峰吸收回路，CCR7和R8分別為主、副晶閘管過壓吸收保護(hù)元件，ARAR3為壓敏電阻。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。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(diǎn)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(shí)，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(gè)電路正常工作，稱這種現(xiàn)象為晶閘管“失控”，必須嚴(yán)加防止。整流電路把220V交流電整流，再進(jìn)行LC濾波，輸出一個(gè)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。下面分別對(duì)各功能模塊的功能及工作原理進(jìn)行描述。以下是主電路和驅(qū)動(dòng)電路的具體設(shè)計(jì)。X射線探傷機(jī)原理框圖如圖33所示： 圖33 X射線探傷機(jī)原理框圖 本部分是采用晶閘管為核心，設(shè)計(jì)了X射線機(jī)的逆變功能模塊和整流功能模塊，并針對(duì)主電路的觸發(fā)要求合理設(shè)計(jì)了其驅(qū)動(dòng)電路。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。另外，在管桶內(nèi)鐵心和外部散熱器上各裝有一個(gè)溫度繼電器，用來防止溫度過高而損壞機(jī)器。 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極接地方式，在陽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。根據(jù)各部分電路的功能特點(diǎn)，本系統(tǒng)分主電路電路部分、驅(qū)動(dòng)電路部分和面板電路部分三大模塊。側(cè)面插座盤有電源插座、連接電纜插座、斷路器、報(bào)警揚(yáng)聲器、熔斷器和接地端子。圖24 側(cè)面板圖 ； ； ； ； ； 3 X射線探傷機(jī)主電路及其驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)由操縱臺(tái)、X射線發(fā)生器和低壓連接電纜三部分組成。 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(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。本設(shè)計(jì)的X射線探傷機(jī)前面板主要是系統(tǒng)人機(jī)界面，由LED顯示器、發(fā)光二極管和按鍵組成；側(cè)面板是配電和電纜連接面板，主要由電源開關(guān)、電源線插座、連接X射線發(fā)生器電纜插座、20A保險(xiǎn)絲管座、2A保險(xiǎn)絲管座和接地端子組成?？刂乒δ苣K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。所以X射線管陽極在實(shí)際制造時(shí)，都采取各種措施保證冷卻效率。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。一般X射線探傷機(jī)的結(jié)構(gòu)由五個(gè)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(duì)各模塊作簡(jiǎn)單介紹。本設(shè)計(jì)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)，有一個(gè)把手便于攜帶，在儀器斜放時(shí)把手可以固定作為支撐。攜帶式X射線機(jī)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(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)。檢查的速度快、成本低，便于自動(dòng)探傷和遠(yuǎn)距操作與觀察。轉(zhuǎn)動(dòng)工件,可以從各個(gè)側(cè)面觀察工件的透視圖像。工業(yè)X射線實(shí)時(shí)成像法是將貫穿工件后射線強(qiáng)度分布變?yōu)殡娨晥D像顯示缺陷。因此，呈現(xiàn)出工件的透視圖像。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。 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。在工件遠(yuǎn)離射線源的一側(cè),放置裝有X射線膠片的暗盒。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。高速運(yùn)動(dòng)的電子撞擊到陽極靶上，發(fā)生韌致輻射，產(chǎn)生X射線。接通高壓之后，在電場(chǎng)的作用下，溢出的電子飛向陽極，同時(shí)電子被電場(chǎng)加速。X射線發(fā)生的示意圖如圖22所示：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。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。射線探傷是利用射線對(duì)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(duì)射線衰減程度各不相同。第四章主要對(duì)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。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(jī)的種類、特點(diǎn)和基本結(jié)構(gòu)。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。隨后西方發(fā)達(dá)國家紛紛引進(jìn)逆變電源技術(shù)，并應(yīng)用于工業(yè)X射線探傷機(jī)。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(huì)普及并發(fā)展起來。有的已通過鑒定，有的己投入使用。德國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)品都曾打入中國市場(chǎng)，有的己被國內(nèi)一些廠家使用。時(shí)至今日，X射線探傷實(shí)時(shí)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。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(xiàng)專門的技術(shù)學(xué)科。對(duì)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)。二十世紀(jì)三十年代，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了中子。在過去的十幾年里，這一領(lǐng)域已經(jīng)取得了大量的研究成果，對(duì)社會(huì)生活產(chǎn)生了深刻的影響。對(duì)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。X射線探傷是最早應(yīng)用的幾種探傷方法之一。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”來代表，故稱之為X射線。新光線發(fā)現(xiàn)不久，馬上就有人想把這種新光線用到實(shí)際中去。1895年11月8日倫琴在一個(gè)嵌有兩個(gè)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。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(qiáng)度取決于工件的材料、厚度和缺陷狀況，通過對(duì)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。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。當(dāng)一種射線貫穿于不同厚度、不同材質(zhì)的材料時(shí)，強(qiáng)度減小的程度不同。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。最后對(duì)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程做了總結(jié)。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)。論文第一章闡述了X射線無損探傷研究的背景與意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和論文的主要工作。無損探傷機(jī)驅(qū)動(dòng)電路及主電路的設(shè)計(jì)摘 要近年來，X射線探傷已成為一種行之有效不可缺少的探傷方法，其探傷效率高，能滿足多種多樣的探傷要求，應(yīng)用于幾乎所有的工業(yè)部門。本設(shè)計(jì)主要運(yùn)用晶閘管整流和逆變技術(shù)設(shè)計(jì)了X射線探傷機(jī)的主電路及其驅(qū)動(dòng)電路。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)。第四章主要對(duì)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。關(guān)鍵詞：無損探傷；X射線；晶閘管；IGBTABSTRACTIn recent years, Xray testing has bee a proven indispensable testing method, testing its high efficiency, to meet a wide variety of testing requirements for almost all the industrial sectors. The main circuit and driving circuit of Xray detector are designed by use of the SCR and the use of inverter technology. In chapter 1, research background and significance and research status of the Xray nondestructive t