專利名稱：便攜式高頻x射線探傷機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種無損檢測領(lǐng)域通用的檢測設(shè)備，尤其涉及一種適宜于無損檢 測領(lǐng)域所有作業(yè)場所的直流高壓便攜式高頻χ射線探傷機(jī)。
背景技術(shù)：
便攜式X射線探傷機(jī)在無損檢測領(lǐng)域中應(yīng)用非常廣泛，目前國內(nèi)外市場的便攜式 X射線探傷機(jī)的管電壓均為變頻脈沖高壓、X光管自整流方式，用這樣的技術(shù)所產(chǎn)生的X射 線是斷續(xù)的，單位時間里產(chǎn)生的X射線的效率很低，而且產(chǎn)生的射線能量也不穩(wěn)定，因此， 單位時間內(nèi)拍片曝光時，穿透物體的厚度相對要小很多。這種變頻脈沖高壓便攜式X射線 探傷機(jī)只能用于拍片檢測，因?yàn)樽冾l脈沖高壓所產(chǎn)生的射線是斷續(xù)的，實(shí)時成像時所形成 的圖像呈現(xiàn)閃爍狀態(tài)，無法識別圖像的內(nèi)容，因此，無法在實(shí)時成像領(lǐng)域應(yīng)用。以往實(shí)時成 像的X射線源，都是用大型工頻移動式X射線探傷機(jī)作為射線源的，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)計難度大、 成本高。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有變頻脈沖高壓便攜式X射線探傷機(jī)存在的缺陷，本實(shí)用新型提供一種直 流高壓的便攜式高頻X射線探傷機(jī)。解決上述技術(shù)問題所采取的具體技術(shù)措施是一種便攜式高頻X射線探傷機(jī)，包括控制器(1)和通過低壓連接電纜(2 )與其連 接的X射線發(fā)生器(3)，其特征在于控制器(1)采用橋式逆變驅(qū)動電路為最終輸出端，具 體電路如下交流220V電源輸入端連接整流橋D，整流橋D連接濾波電路Li、Cl，濾波電路 LUCl連接絕緣柵雙極型功率管Q1，絕緣柵雙極型功率管Ql連接濾波電路L2、C3、C4，濾波 電路L2、C3、C4連接由四個絕緣柵雙極型功率管Q2、Q3、Q4、Q5組成的橋式逆變電路；X射 線發(fā)生器(3)由電纜連接器(4)、脈沖高壓變壓器(Tl)、倍壓整流電路(5)、環(huán)形脈沖燈絲變 壓器(T2 )和X光管(Q6 )構(gòu)成，控制器(1)中的橋式逆變電路通過低壓連接電纜(2 )與X射 線發(fā)生器(3 )中的電纜連接器(4)連接，通過電纜連接器(4)將控制器(1)的40kHz主回路 電源及20kHz管電流控制電源分別與脈沖高壓變壓器(Tl)的初級和環(huán)形脈沖燈絲變壓器 (T2)的初級連接，脈沖高壓變壓器(T1)的次級與倍壓整流電路(5)連接，倍壓整流電路(5) 與X光管(Q6)連接，環(huán)形脈沖燈絲變壓器(T2)的次級與X光管(Q6)連接。本實(shí)用新型的積極效果針對現(xiàn)有變頻脈沖高壓便攜式X射線探傷機(jī)所存在的利 用脈沖高壓來獲得的X射線不連續(xù)、效率低、射線能量不穩(wěn)定等缺陷，本實(shí)用新型采用PWM 調(diào)寬技術(shù)搭建一個能產(chǎn)生40kHz且脈寬可控的信號源，利用頻率為40kHz、幅度和脈寬均可 控的電源來驅(qū)動脈沖高壓變壓器，然后將脈沖高壓變壓輸出的高壓用10倍壓倍壓整流濾 波，獲取一個平滑的直流高壓，使得X光管獲得一個較平滑的直流高壓的管電壓，從而得到 一個連續(xù)、高效、能量穩(wěn)定的X射線，使直流高壓便攜式高頻X射線探傷機(jī)的應(yīng)用范圍拓寬 到實(shí)時成像領(lǐng)域。由于其產(chǎn)生的射線連續(xù)且能量穩(wěn)定，比大型工頻移動式X射線探傷機(jī)實(shí)時成像的效果好，利用本實(shí)用新型作為實(shí)時成像的射線源，實(shí)時成像時所形成的圖像清晰， 分辨率高，打破了以往只有大型工頻移動式X射線探傷機(jī)才能作為實(shí)時成像射線源的傳 統(tǒng)，使得實(shí)時成像設(shè)備的設(shè)計難度及成本有大幅度的降低。即使用于拍片作業(yè)，用同樣的kV 值、同樣的曝光時間，其穿透厚度可比變頻脈沖高壓獲得X射線的方式穿透厚度提高30%以 上，而且分辨率高。本實(shí)用新型與變頻脈沖高壓便攜式X射線探傷機(jī)有本質(zhì)上的不同，在無 損檢測領(lǐng)域是一種換代型的產(chǎn)品，適用于無損檢測所有作業(yè)場所，應(yīng)用前景非常廣闊。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的電路原理圖；圖3為本實(shí)用新型中脈沖高壓變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型中環(huán)形脈沖燈絲變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)和電路原理如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型由控制器1、低壓連接 電纜2和X射線發(fā)生器3構(gòu)成，其中，控制器1采用橋式逆變驅(qū)動電路作為最終輸出端，具體 電路如下交流220V電源輸入端經(jīng)電源開關(guān)Sl連接整流橋D，整流橋D連接濾波電路Li、 Cl，濾波電路Ll、Cl連接絕緣柵雙極型功率管Ql，經(jīng)濾波電路Ll、Cl濾波后，通過絕緣柵雙 極型功率管Ql進(jìn)行調(diào)壓，然后連接濾波電路L2、C3、C4進(jìn)行濾波，從而得到一個所需要的平 滑的直流電壓，該直流電與由四個絕緣柵雙極型功率管Q2、Q3、Q4、Q5組成的橋式逆變電路 連接。X射線發(fā)生器3由電纜連接器4、脈沖高壓變壓器Tl、倍壓整流電路5、環(huán)形脈沖燈絲 變壓器T2和X光管Q6構(gòu)成，控制器1中的橋式逆變電路通過低壓連接電纜2與X射線發(fā) 生器3中的電纜連接器4連接，電纜連接器4將控制器1提供的40kHz主回路電源及20kHz 管電流控制電源分別與脈沖高壓變壓器Tl的初級和環(huán)形脈沖燈絲變壓器T2的初級連接。 即通過電纜連接器4將控制器1提供的40kHz主回路電源輸送到脈沖高壓變壓器Tl的初 級，同時，通過電纜連接器4將控制器1提供的20kHz管電流控制電源輸送到環(huán)形脈沖燈絲 變壓器T2的初級。脈沖高壓變壓器Tl的次極與倍壓整流電路5連接，倍壓整流電路5與 X光管Q6連接，環(huán)形脈沖燈絲變壓器T2的次級與X光管Q6連接。管電流控制電路輸出一 個頻率為20kV脈寬可調(diào)的燈絲控制電壓，環(huán)形脈沖燈絲變壓器T2的次級輸出為4V的燈絲 控制電壓。X射線發(fā)生器3利用脈沖高壓變壓器產(chǎn)生的頻率為40kHz的高壓，經(jīng)10倍壓倍 壓整流濾波后，獲得一個最高為300kV平滑的直流高壓。經(jīng)脈沖高壓變壓器升壓后的高壓 脈沖，通過倍壓整流的方法和環(huán)形脈沖燈絲變壓器控制X光管燈絲電壓的方法，可實(shí)現(xiàn)本 發(fā)明的目的。本發(fā)明中，X光管Q6采用300kV波紋陶瓷X光管。本實(shí)用新型工作時，閉合電源開關(guān)Si，交流220V電源進(jìn)入整流橋D，整流后通過濾 波電路L1、C1進(jìn)行濾波，在Cl兩端得到300V左右的直流電，用由PWM調(diào)寬技術(shù)控制絕緣柵 雙極型功率管Ql進(jìn)行調(diào)壓，再經(jīng)濾波電路L2、C3、C4進(jìn)行濾波，在C3、C4兩端得到較平滑 的按需要電壓值可控制的直流電壓。C3、C4兩端的直流電經(jīng)過由Q2、Q3、Q4、Q5四個絕緣柵 雙極型功率管組成的橋式逆變電路，將直流電轉(zhuǎn)換成頻率為40kHz具有正負(fù)半周的脈沖信號來驅(qū)動脈沖高壓變壓器Tl，橋式逆變電路由頻率為40kHz的驅(qū)動信號源控制，橋式逆變 電路的工作方式是，第一時刻絕緣柵雙極型功率管Q2、Q3導(dǎo)通時，絕緣柵雙極型功率管Q4、 Q5處于截止?fàn)顟B(tài)，第二時刻絕緣柵雙極型功率管Q2、Q3截止，絕緣柵雙極型功率管Q4、Q5 導(dǎo)通，以此往復(fù)。脈沖高壓變壓器Tl的次級會產(chǎn)生具有正負(fù)半周的高壓脈沖，經(jīng)過倍壓整 流電路5進(jìn)行整流濾波后，所得到的平滑的直流高壓輸送到X光管Q6上，整流濾波后的直 流高壓正極接地，負(fù)極連接X光管Q6的陰極，X光管Q6的陽極接地。將X光管Q6的燈絲 與脈沖環(huán)形燈絲變壓器T2的次級連接。此時，X光管Q6就會產(chǎn)生連續(xù)的、能量較穩(wěn)定的射 線來。圖3為脈沖高壓變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖，它由脈沖高壓變壓器底座6、脈沖高壓變壓 器鐵芯7、脈沖高壓變壓器初級線圈8、脈沖高壓變壓器次級線圈9構(gòu)成，其中，脈沖高壓變 壓器底座6安裝在X射線發(fā)生器3的底板上，脈沖高壓變壓器鐵芯7與脈沖高壓變壓器底 座6連接，脈沖高壓變壓器初級線圈8與脈沖高壓變壓器次級線圈9平行纏接在脈沖高壓 變壓器鐵芯7上，脈沖高壓變壓器次級線圈9與倍壓整流電路5連接，倍壓整流電路5輸出 的直流高壓正極接地，負(fù)極與X光管Q6的陰極連接，通過電纜連接器4將控制器1的40kHz 主回路電源連接到脈沖高壓變壓器初級線圈8上。圖4為環(huán)形脈沖燈絲變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖，它由燈絲變壓器支架10、燈絲變壓器 初級線圈11、燈絲變壓器次級線圈13及由3個鐵氧體磁環(huán)組成的燈絲變壓器鐵芯12構(gòu)成 其中燈絲變壓器支架10安裝在X射線發(fā)生器3的底板上，燈絲變壓器鐵芯12與燈絲變壓 器支架10連接，燈絲變壓器初級線圈11和燈絲變壓器次級線圈13分別纏接在燈絲變壓器 鐵芯12兩側(cè)的鐵氧體磁環(huán)上，燈絲變壓器次級線圈13與X光管Q6連接，通過電纜連接器 4將控制器1的20kHz管電流控制電源連接到燈絲變壓器初級線圈11上。本發(fā)明中，燈絲 變壓器鐵芯12由3個鐵氧體磁環(huán)構(gòu)成，通過三級鐵氧體磁環(huán)傳遞能量，將燈絲變壓器初級 線圈11的能量傳遞到燈絲變壓器次級線圈13上。
權(quán)利要求1.一種便攜式高頻X射線探傷機(jī)，包括控制器(1)和通過低壓連接電纜(2)與其連接 的X射線發(fā)生器(3)，其特征在于控制器(1)采用橋式逆變驅(qū)動電路為最終輸出端，具體電 路如下交流220V電源輸入端連接整流橋D，整流橋D連接濾波電路Li、Cl，濾波電路Li、 Cl連接絕緣柵雙極型功率管Ql，絕緣柵雙極型功率管Ql連接濾波電路L2、C3、C4，濾波電路 L2、C3、C4連接由四個絕緣柵雙極型功率管Q2、Q3、Q4、Q5組成的橋式逆變電路；X射線發(fā) 生器(3)由電纜連接器(4)、脈沖高壓變壓器(Tl)、倍壓整流電路(5)、環(huán)形脈沖燈絲變壓器 (T2 )和X光管(Q6 )構(gòu)成，控制器(1)中的橋式逆變電路通過低壓連接電纜(2 )與X射線發(fā) 生器(3 )中的電纜連接器(4 )連接，通過電纜連接器(4 )將控制器(1)的40kHz主回路電源 及20kHz管電流控制電源分別與脈沖高壓變壓器(Tl)的初級和環(huán)形脈沖燈絲變壓器(T2) 的初級連接，脈沖高壓變壓器(T1)的次級與倍壓整流電路(5)連接，倍壓整流電路(5)與X 光管(Q6)連接，環(huán)形脈沖燈絲變壓器(T2)的次級與X光管(Q6)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種便攜式高頻X射線探傷機(jī)，其特征在于所述的脈沖高 壓變壓器由脈沖高壓變壓器底座(6)、脈沖高壓變壓器鐵芯(7)、脈沖高壓變壓器初級線圈 (8)、脈沖高壓變壓器次級線圈(9)構(gòu)成，其中，脈沖高壓變壓器底座(6)安裝在X射線發(fā)生 器(3)的底板上，脈沖高壓變壓器鐵芯(7)與脈沖高壓變壓器底座(6)連接，脈沖高壓變壓 器初級線圈(8 )與脈沖高壓變壓器次級線圈(9 )平行纏接在脈沖高壓變壓器鐵芯(7 )上，脈 沖高壓變壓器次級線圈(9 )與倍壓整流電路(5 )連接，倍壓整流電路(5 )輸出的直流高壓正 極接地，負(fù)極與X光管(Q6)的陰極連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種便攜式高頻X射線探傷機(jī)，其特征在于所述的環(huán)形 脈沖燈絲變壓器由燈絲變壓器支架(10)、燈絲變壓器初級線圈(11)、燈絲變壓器次級線圈 (13)及由3個鐵氧體磁環(huán)組成的燈絲變壓器鐵芯(12)構(gòu)成其中燈絲變壓器支架(10)安 裝在X射線發(fā)生器(3)的底板上，燈絲變壓器鐵芯(12)與燈絲變壓器支架(10)連接，燈絲 變壓器初級線圈(11)和燈絲變壓器次級線圈(13)分別纏接在燈絲變壓器鐵芯(12)兩側(cè)的 鐵氧體磁環(huán)上，燈絲變壓器次級線圈(13 )與X光管(Q6 )連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種適宜于無損檢測領(lǐng)域所有作業(yè)場所的直流高壓便攜式高頻X射線探傷機(jī)，包括控制器和用低壓電纜連接的X射線發(fā)生器，控制器采用橋式逆變驅(qū)動電路做為最終輸出端，將40kHz主回路電源及20kHz管電流控制電源分別輸送到脈沖高壓變壓器和環(huán)形脈沖燈絲變壓器中，用PWM調(diào)寬技術(shù)搭建一個能產(chǎn)生40kHz且脈寬可控的電源來驅(qū)動脈沖高壓變壓器，脈沖高壓變壓輸出的高壓用10倍壓倍壓整流濾波，使X光管獲得較平滑的直流高壓管電壓，從而得到一個連續(xù)、高效、能量穩(wěn)定的X射線。本實(shí)用新型所形成的圖像清晰，分辨率高，可替代大型工頻移動式X射線探傷機(jī)作為實(shí)時成像的射線源，使得實(shí)時成像設(shè)備的設(shè)計難度及成本有大幅度的降低，應(yīng)用前景廣闊。
文檔編號G01N23/04GK201867382SQ20102063898
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月3日
發(fā)明者叢波, 孫明光, 李利, 王群, 胡廣成, 邵同暉, 錢澤遠(yuǎn) 申請人:丹東奧龍射線儀器有限公司