移動式高頻x射線探傷機的製作方法

2023-10-11 21:58:59

專利名稱：移動式高頻x射線探傷機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種無損檢測設備，具體說涉及一種x射線探傷機。
背景技術：
工頻移動式x射線探傷機是目前在國內普遍使用的x射線探傷機。它的高壓部分
採用油絕緣，輸出功率大，配有強制冷卻裝置，可以連續工作，因而應用範圍很廣。但 是由於高壓發生器採用工頻變壓器，控制採用機械調壓器，所以控制精度低，高壓紋波 大，產生的射線穿透力差，且穩定度低，不能滿足日益增長的工業生產需要。 發明內容
根據現有x射線探傷機存在的缺陷，本實用新型提出一種穩定度高，穿透能力強， 系統解析度高的x射線探傷機。
完成上述發明目的所採取的具體技術措施是 一種移動式高頻X射線探傷機，包括 驅動器、高壓發生器、X射線管和冷卻器，其特徵在於
移動式高頻x射線探傷機是由控制器、驅動器、高壓發生器、x射線管和冷卻器組
成，驅動器置於高壓發生器頂部，驅動器是由管壓控制電路和管流控制電路組成，驅動 器的管壓控制電路聯接高壓發生器輸入電路，驅動器中的管流控制電路輸出聯接高壓發
生器內的燈絲隔離變壓器，高壓發生器的輸出電路聯接x射線管，控制器內的單片機聯
接驅動器中的管壓控制電路和管流控制電路；控制器冷卻控制信號聯接冷卻器上的控制 器，冷卻器冷卻水管連接X射線管冷卻裝置。
高壓產生和燈絲驅動是由驅動器管壓控制電路和管流控制電路完成 高壓產生方式AC220V交流電源聯接整流橋(FB1),整流橋輸出端聯接管壓驅動電 路，管壓驅動電路聯接高壓發生器的升壓變壓器(Tl)的初級，升壓變壓器(Tl)的次 級聯接多倍壓整流電路，多倍壓整流電路聯接X射線管，控制器輸出端聯接驅動器的kV 控制PWM，高壓kV反饋聯接kV控制PWM， kV控制PWM聯接管壓驅動電路。
燈絲驅動方式整流橋輸出端聯接管流驅動電路，管流驅動電路輸出端聯接燈絲變 壓器(T2)初級，燈絲變壓器次級聯接X射線管燈絲，控制器輸出端聯接驅動器的mA 控制PWM,高壓mA反饋連接mA控制PWM, mA控制PWM聯接管流驅動電路。
3控制器由電源和單片機組成，控制器的電路聯接關係是電源輸入聯接8051晶片 的腳9，晶片U1腳39聯接集成塊74LS14的腳1， 74LS14的腳2經電阻R3連接到光耦 TLP521的1腳聯接，晶片腳21聯接集成塊74LS14的腳3， 74LS14的腳4經電阻R4連 接到光耦TLP521的腳3 . TLP521腳11為驅動器的kV給定接腳，TLP521腳9為驅動器 的inA給定接腳，TLP521腳6為冷卻器信號接腳，TLP521的腳8連接8051晶片腳27。
本實用新型的有益效果本實用新型採用電力電子技術，並結合數模混合控制技術, 利用大功率電子器件對工頻電源進行多次變換最終得到精度和穩定度都很高的直流高 壓電。移動式高頻X射線探傷機具有穩定度高，穿透能力強，系統解析度高的優點。高 壓倍壓整流採用梯狀啞鈴結構，且為模塊化設計，使得安裝維護方便。整個高壓發生器 結構緊湊，體積小，重量輕，可靠性高。


圖1是本實用新型的結構框圖 圖2是本實用新型的電路原理圖 圖3是管流控制原理圖 圖4是管壓控制原理圖 圖5是控制器控制原理圖
圖中l驅動器2高壓發生器3控制器4X射線管5高壓電纜6冷卻器具體實施方式
結合附圖詳細說明本實用新型的結構和工作原理。
驅動器l、高壓發生器2、 X射線管4、控制器3間的電路聯接所採用的電路元件 電容全部採用韓國三和HE系列電容。
CI 3300UF/450V, C2 , C3 3300UF/400V， C4 10UF/450V， C5 470UF/450V C6 100nF/2000V, C7, C8 220UF/450V， C9 0.1UF/630V。
Ql， Q2, Q3, Q4, Q5, Dl， D2全部採用德國IXYS公司功率器件。
Ql, Q2 , Q3, Q4, Q5 600V35AIGBT,型號KDH35N60B。
Dl 800V23A整流橋，型號VBO36^08NO8。
D2 600V17A快恢復二極體，型號DSS17-06CR。
D3 IN4007整流二極體。
Tl初級34匝，次極6800匝的升壓變壓器。
T2初級120匝，次極6匝的降壓變壓器。
4Ll 工頻電感，電感量5mH,繞組200匝。 L2高頻電感，電感量4mH，繞組150匝。
多倍壓整流電路由20kV50mA的高壓二極體和40kV20000pF的高壓電容組成。 Rl, R2，精密高壓電阻，阻值300M。 R3, R4是1K精密金屬膜電阻。 單片機採用美國AD公司的8051。 射線管採用瑞士 COMET公司金屬陶瓷射線管。
移動式高頻X射線探傷機是由控制器、驅動器、高壓發生器、X射線管和冷卻器組 成，如圖1所示。
驅動器1置於高壓發生器2頂部，驅動器1內包括管壓控制電路和管流控制電路。 高壓發生器2採用充油結構，按常規由升壓變壓器、多倍壓整流電路、燈絲變壓器、高 壓套筒，管壓取樣和管流取樣組成。驅動器l的管壓驅動電路聯接高壓發生器2輸入電 路，驅動器1的管流驅動電路聯接燈絲變壓器初級，控制器3分別聯接管壓控制電路和 管流控制電路，其聯接、控制方式是電路原理圖如圖2、圖3、圖4所示。
高壓產生方式AC220V交流電源經過整流橋FB1， Ll, Cl整流濾波為300V直流 電。C5， C6為燈絲輸入電源濾波。C2, C3， L2， Q1和D1組成斬波電路，驅動器根據 反饋調整Q1的導通寬度控制管壓。C2, C3, C4, Q2, Q3構成了高壓驅動電路。Q3、 Q2以40kHz的頻率輪流開關，產生40kHz的高頻交流電，輸送到升壓變壓器Tl的初 級。Tl的次極產生同樣頻率幅值高達10kV的高壓交流電,輸送到由高壓電容和高壓二 極管構成的多倍壓整流電路。倍壓整流電路對高壓交流電進行28倍壓整流，然後產生 最高可達250kV的高壓直流電，驅動X射線管。
燈絲驅動方式電解電容C7， C8, C9和Q4， Q5構成燈絲驅動電路。Q3、 Q4輪 流以40kHz頻率斬波，產生40kHz高頻交流電，送到燈絲變壓器的初級。燈絲變壓器 的次極產生真有效值在4^8V間的交流電，加熱燈絲。燈絲加熱後產生游離態的電子， 因為X射線管二端存在很高的電壓。游離態電子會從陰極釋放出來並以很高的速度撞擊 陽極靶，陽極靶受高速電子撞擊就會產生X射線。驅動器根據反饋調整Q6的導通寬度 控制管流。因為Q6導通寬度會改變燈絲變壓器的輸入電壓，進而改變燈絲變壓器的輸 出電壓，改變X射線管的燈絲電流、改變管流。
驅動器中的管壓控制電路對輸入的交流電經過AC/DC， DC/DC電路將直流電斬波 為40kHz的髙頻交流電，輸送到升壓變壓器，變為40kHz的高壓交流電。再經過多倍 壓整流電路變為電壓更高的高壓直流電，驅動X射線管。管流控制電路將整流後的直流電壓斬波為40kHz的交流電，再經過高壓發生器內燈絲隔離變壓器，輸出交流電加熱燈 絲，通過改變斬波器的佔空比實現管流的控制。驅動器中的管流控制電路輸出聯接高壓 發生器內的燈絲隔離變壓器，高壓發生器2的輸出電路以高壓電纜5聯接X射線管4, 控制器3內的單片機聯接驅動器1中的管壓控制電路和管流控制電路。
管流控制是如圖3所示連接到高壓發生器mA反饋與連接到控制器3的mA給定同 時接到集成片LM358的腳2構成誤差放大器。誤差放大器LM358腳3輸出連接到集成片 3842的腳2，構成PWM控制電路，其輸出腳6驅動三極體N1。三極體N1驅動隔離變壓 器T1。變壓器T1的次級輸出驅動燈絲驅動電路的功率管Q4。集成片NE555組成振蕩器 其輸出腳3驅動三極體N2， N3。 N2， N3驅動隔離變壓器T2，變壓器T2的次級輸出驅動 燈絲驅動電路的功率管Q5, Q6。
管壓控制是如圖4所示連接到高壓發生器kV反饋與連接到控制器3的kV給定同 時接到集成片LM358的腳2構成誤差放大器。運放U1B (LM358)與NE555 —起組成PWM 控制電路。誤差放大器LM358腳3輸出連接到運放LM358的腳5， NE555輸出腳6驅動 三極體N1。三極體N1驅動隔離變壓器T1。變壓器T1的次級輸出驅動管壓驅動電路的 功率管Q1。集成片NE555組成振蕩器其輸出腳3驅動三極體N2， N3。 N2, N3驅動隔離 變壓器T2，變壓器T2的次級輸出驅動管壓驅動電路的功率管Q2， Q3。
控制器3由電源和單片機組成，控制器的電路聯接關係如圖5所示電源輸入聯接 8051晶片的腳9，晶片8051腳39聯接集成塊74LS14的腳1， 74LS14的腳2經電阻R3 連接到光耦TLP521的1腳聯接。晶片8051腳21聯接集成塊74LS14的腳3, 74LS14的 腳4經電阻R4連接到光耦TLP521的腳3. TLP521腳ll輸出連接驅動器的kV給定。TLP521 腳9輸出連接驅動器的mA給定。TLP521腳6輸出連接冷卻器信號。8051晶片腳27連 接TLP521的腳8接收冷卻器信號。冷卻器正常時輸出常閉信號給控制3,冷卻器故障時 常閉信號開路。
冷卻器6冷卻水管連接X射線管4冷卻裝置。
本實用新型移動式高頻X射線探傷機，1610最大穿透力35mm而工頻機為24mm。 22510最大穿透力53mm而工頻機為45mm。本機的調節步長分別為O.lkV和O.lmA而 工頻機分別為lkV和0.5mA,技術指標表明，移動式高頻X射線探傷機明顯優於工頻 機。
權利要求1、一種移動式高頻X射線探傷機，包括驅動器、高壓發生器、X射線管和冷卻器，其特徵在於移動式高頻X射線探傷機是由控制器、驅動器、高壓發生器、X射線管和冷卻器組成，驅動器置於高壓發生器頂部，驅動器是由管壓控制電路和管流控制電路所組成，驅動器的管壓驅動電路聯接高壓發生器輸入電路，驅動器中的管流驅動電路輸出聯接高壓發生器內的燈絲隔離變壓器，高壓發生器的輸出電路聯接X射線管，控制器內的單片機聯接驅動器中的管壓控制電路和管流控制電路；控制器冷卻控制信號聯接冷卻器上的控制器，冷卻器冷卻水管連接X射線管冷卻裝置。
2、 根據權利要求1 一種移動式高頻X射線探傷機，其特徵在於所說的驅動器管壓控制電路和管流控制電路高壓產生方式AC220V交流電源聯接整流橋(rai)，整流橋輸出端聯接管壓驅動電 路，管壓驅動電路聯接高壓發生器的升壓變壓器(Tl)的初級，升壓變壓器(Tl)的次 級聯接多倍壓整流電路，多倍壓整流電路聯接X射線管，控制器輸出端聯接驅動器的kV 控制PWM,高壓kV反饋聯接kV控制PWM, kV控制PWM聯接管壓驅動電路燈絲驅動方式整流橋輸出端聯接管流驅動電路，管流驅動電路輸出端聯接燈絲變 壓器(T2)初級，燈絲變壓器次級聯接X射線管燈絲，控制器輸出端聯接驅動器的mA 控制P冊，高壓mA反饋連接mA控制PWM, mA控制PWM聯接管流驅動電路。
3、 根據權利要求l一種移動式高頻X射線探傷機，其特徵在於所說的控制器， 由電源和單片機組成，控制器的電路聯接關係是電源輸入聯接8051晶片的腳9，晶片 8051腳39聯接集成塊74LS14的腳1, 74LS14的腳2經電阻R3連接到光耦TLP521的1 腳聯接，8051晶片腳21聯接集成塊74LS14的腳3， 74LS14的腳4經電阻R4連接到光 耦TLP521的腳3, TLP521腳11為驅動器的kV給定接腳，TLP521腳9為驅動器的mA 給定接腳，TLP521腳6為冷卻器信號接腳，TLP521的腳8連接8051晶片腳27。
專利摘要移動式高頻X射線探傷機是由驅動器(1)、高壓發生器(2)、控制器(3)、X射線管(4)和冷卻器(6)組成，本實用新型採用電力電子技術，並結合數模混合控制技術，利用大功率電子器件對工頻電源進行多次變換最終得到精度和穩定度都很高的直流高壓電。移動式高頻X射線探傷機具有穩定度高，穿透能力強，系統解析度高的優點。高壓倍壓整流採用梯狀啞鈴結構，且為模塊化設計，使得安裝維護方便。整個高壓發生器結構緊湊，體積小，重量輕，可靠性高。
文檔編號G01N23/02GK201262622SQ20082021800
公開日2009年6月24日 申請日期2008年9月17日 優先權日2008年9月17日
發明者於開波, 呂相欽, 夏海濤, 戴東輝, 群 蘇, 磊 郭, 波 高 申請人:丹東華日理學電氣有限公司