CN109060848A - 一种便携式高频直流x射线探伤机及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种便携式高频直流X射线探伤机及其控制方法，一种便携式高频直流X射线探伤机包括控制器、电缆和X射线发生器，所述控制器内固定有开关电源，所述开关电源输入端与交流V电源电性连接，且输出端通过电缆与X射线发生器连接，所述X射线发生器由发射器壳体、电缆连接器、驱动控制模块，初级升压模块、电容倍压模块、灯丝谐振模块和X光管组成，本发明采用高频电容倍压电路，产生的直流高压，射线发生器不会产生干涉条纹，解决了传统的射线发生器在数字成像板（DR）应用中会产生干涉条纹，图像显示模糊的问题，通过开关电源将220V交流电转直流传输给射线管，其传输效率为70%，减少整体的能耗，功率因数可达0.7以上。
Description
技术领域
本发明涉及无损检测技术领域，具体为一种便携式高频直流X射线探伤机及其控制方法。
背景技术
目前国内外市场常见的便携式X射线探伤机主要包括控制器、高压机头和供电线缆三部分，但是市场上这种便携式X射线探伤机整体功率因数低（0.4），脉冲大电流，电缆线频率耗能大，并且中频脉冲使能通过变压器升压，这样产生的X射线在数字成像板（DR）应用中会产生干涉条纹，图像显示模糊，而且市场上的便携式X射线探伤机由于其控制器重量较重，而且在移动时人员长时间拎取会导致手臂酸痛，为此，我们提出一种便携式高频直流X射线探伤机及其控制方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种便携式高频直流X射线探伤机及其控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种便携式高频直流X射线探伤机，包括控制器、电缆和X射线发生器，所述控制器内固定有开关电源，所述开关电源输入端与交流V电源电性连接，且输出端通过电缆与X射线发生器连接，所述X射线发生器由发射器壳体、电缆连接器、驱动控制模块，初级升压模块、电容倍压模块、灯丝谐振模块和X射线管组成，所述电缆连接器安装固定在发射器壳体顶部，且X射线发生器通过电缆连接器与电缆连接，所述驱动控制模块、初级升压模块、电容倍压模块和灯丝谐振模块均位于发射器壳体内，且两个模块之间通过导线相互电性连接，所述X射线管固定安装在发射器壳体底部。
优选的，所述控制器底部对称固定有两个万向轮，且在控制器一侧面固定有伸缩拉杆，所述伸缩拉杆包括滑杆、滑套和拉手，所述滑套设有两个，且两个滑套对称固定在控制器一侧面外壳上，两个滑杆一端分别滑动插接在对应的滑套内，且两个滑杆另一端与拉手固定，。
优选的，所述初级升压模块是由双脉冲变压器构成的。
优选的，所述灯丝谐振模块是由脉冲变压器和LC灯丝串联组成。
优选的，所述拉手外侧呈波浪形。
基于上述一种便携式高频直流X射线探伤机，本发明还提供一种便携式高频直流X射线探伤机的控制方法，一种便携式高频直流X射线探伤机，由开关电源提供稳定的直流电压，X射线管的阳极接地，采用灯丝LC谐振方式，虚地电压变换，避免了高压绝缘，X射线管灯丝的能量供应由电容倍压模块输出端的交流电电压提供，灯丝的电压调节，通过电容倍压工作的频率变化；
当灯丝模块谐振时，灯丝两端波形接近为正弦波，当阳极高压在一定范围内，阳极的管电流大小与灯丝的电压成正比，即调节灯丝的电压，就能改变X射线管管电流，
当灯丝LC模块处于谐振状态，电容倍压模块的输出端会映射灯丝谐振模块的阻抗变化，即提升电容倍压模块输出端电压，并使输出端电压的波形由矩形波趋向正弦波。
其中，管电流的控制方式如下：X射线管阳极接地，无法取得管电流，采用初级升压模块的对地端串接取样电阻，管电流范围1MA-5MA对应采样电阻电压1V~5V，令静态工作点为U2、F2；当出现管电流变小，反馈信号给出电压向U1下降，经驱动控制模块的运算、比较、反向，让驱动输出频率增加，经电容倍压模块输出，频率向F3方向增加，灯丝电压增加，管电流对应增加，反之调节管电流减少，整个管电流是闭环控制，阳极电压会随调节谐振的改变而变化。
其中，管电压的补偿方式如下： X射线管电压的标定是根据电容倍压模块的数量计算获得，因谐振曲线对称双边成指数特性，接近谐振点F3-FO区间斜率远大于F1-F3区间；根据习惯取左边控制，管电流调节导致管电压也变化，在F1-F3区间内非线性，设计采用脉宽补偿的方法，当频率向F3方向，检测通过驱动控制模块内部的输出电压幅度，改变脉冲的宽度。
其中，F0：最大谐振频率，对应电压U0；F3：设计最大频率；F2：静态工作点频率；F1：最低工作频率。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明采用高频电容倍压电路，产生的直流高压，射线发生器不会产生干涉条纹，解决了传统的射线发生器在数字成像板（DR）应用中会产生干涉条纹，图像显示模糊的问题，通过开关电源将220V交流电转直流传输给射线管，其传输效率为70%，减少整体的能耗，功率因数可达0.7以上。
2、本发明拉手外侧为波浪形，波浪形更加适合人手握住，使拉取更加省力。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明X射线发生器结构示意图；
图3为本发明控制器结构示意图；
图4为本发明系统原理图；
图5为本发明电压随频率变化图。
图中：1-控制器；2-电缆；3-X射线发生器；4-开关电源；5-电缆连接器；6-驱动控制模块；7-初级升压模块；8-电容倍压模块；9-灯丝谐振模块；10-X射线管；11-发射器壳体；12-万向轮；13-伸缩拉杆；14-滑杆；15-滑套；16-拉手；17-双脉冲变压器；18-脉冲变压器；19-LC灯丝。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种便携式高频直流X射线探伤机，包括控制器1、电缆2和X射线发生器3，所述控制器1内固定有开关电源4，所述开关电源4输入端与交流220V电源电性连接，且输出端通过电缆2与X射线发生器3连接，所述X射线发生器3由发射器壳体11、电缆连接器5、驱动控制模块6，初级升压模块7、电容倍压模块8、灯丝谐振模块9和X射线管10组成，所述电缆连接器5安装固定在发射器壳体11顶部，且X射线发生器3通过电缆连接器5与电缆2连接，所述驱动控制模块6、初级升压模块7、电容倍压模块8和灯丝谐振模块9均位于发射器壳体11内，且两个模块之间通过导线相互电性连接，所述X射线管10固定安装在发射器壳体11底部。
所述控制器1底部对称固定有两个万向轮12，且一侧固定有伸缩拉杆13，所述伸缩拉杆13由滑杆14、滑套15和拉手16组成，所述滑套15设有两个，且对称固定在控制器1一侧外壳上，所述滑杆14一端滑动插接在滑套15内，且两个滑杆14另一端与拉手16固定，通过伸缩拉杆13与万向12轮可以将拖着控制器1在地板上滑动移动，比传统的拎取更加省力。
所述初级升压模块7由双脉冲变压器17组成，双脉冲变压器17输出约10KV，隔直电容后输出，中心点串接管电流取样电阻（1K）。
所述灯丝谐振模块9由脉冲变压器18和LC灯丝19串联组成，能将电容倍压模块8输出端的高电压转为X射线管10灯丝的低电压（5V，3.5A）。
所述拉手16外侧呈波浪形，使拉取更加省力。
本发明产品的工作控制原理：在使用本发明时，由开关电源4提供稳定的直流电压，便携式X射线探伤机，由于X射线管10的阳极必须接地，所以采用灯丝LC谐振方式，虚地电压变换，避免了高压绝缘，X射线管10灯丝的能量供应由电容倍压模块8输出端的交流电U 提供，灯丝的电压调节，通过电容倍压工作的频率变化，当灯丝模块谐振时，灯丝两端波形接近为正弦波，当阳极高压在一定范围内，阳极的电流（管电流）的大小与灯丝的电压成正比，即调节灯丝的电压，就能改变X射线管10管电流，当灯丝LC 模块处于谐振状态，电容倍压模块8的输出端会映射灯丝谐振模块9的阻抗变化，即提升电容倍压模块8输出端的电压 U，并使输出端U 的波形由矩形波趋向正弦波。
本方案中，管电流控制：X射线管10阳极接地，无法取得管电流，本设计采用初级升压模块7的对地端串接取样电阻（1K），管电流范围1MA-5MA 对应采样电阻电压1V-5V，静态工作点为U2、F2，当出现管电流变小，反馈信号给出电压向U1下降，经驱动控制模块的运算、比较、反向，让驱动输出频率增加，经电容倍压模块8输出，频率向F3方向增加，灯丝电压增加，管电流对应增加，反之调节管电流减少，整个管电流是闭环控制，阳极电压会随调节谐振的改变而变化。
管电压补偿：本系统是为便携式射线探伤机设计，没有空间设计X射线管10的电压取样，X射线管10电压的标定是根据电容倍压模块8的数量计算获得，因谐振曲线对称双边成指数特性，接近谐振点（F3-FO）区间斜率远大于F1-F3区间，本设计是按习惯取左边控制，管电流调节导致管电压也变化（F1-F3区间）且非线性，设计采用脉宽补偿的方法，当频率向F3方向，检测通过驱动控制模块6内部的输出电压幅度，改变脉冲的宽度。
如图5中电路控制参数：
F0为灯丝模块LC谐振频率；
F1为工作下限频率对应U1最小值；
F2为静态工作频率（理想）；
F3为工作上限频率对应U3最大值；
频率：FO=50KHZF3=48KHZF2=45KHZF1=42KHZ调节范围±3KHZ；
电压：U0=48KVU3=29KVU2=22KVU1=15KV调节范围±7KV；
脉宽：范围30%-40%。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种便携式高频直流X射线探伤机，包括控制器（1）、电缆（2）和X射线发生器（3），其特征在于：所述控制器（1）内设有开关电源（4），所述开关电源（4）输入端与交流220V电源电性连接，其输出端通过电缆（2）与X射线发生器（3）连接；所述X射线发生器（3）包括发射器壳体（11）、电缆连接器（5）、驱动控制模块（6）、初级升压模块（7）、电容倍压模块（8）、灯丝谐振模块（9）和X射线管（10），所述电缆连接器（5）安装固定在发射器壳体（11）顶部，且X射线发生器（3）通过电缆连接器（5）与电缆（2）连接，所述驱动控制模块（6）、初级升压模块（7）、电容倍压模块（8）和灯丝谐振模块（9）均位于发射器壳体（11）内，在驱动控制模块（6）与初级升压模块（7）之间、初级升压模块（7）与电容倍压模块（8）之间、以及电容倍压模块（8）与灯丝谐振模块（9）之间分别通过导线电性连接，所述X射线管（10）固定安装在发射器壳体（11）底部。
2.根据权利要求1所述的一种便携式高频直流X射线探伤机，其特征在于：所述控制器（1）底部对称安装有两个万向轮（12），在控制器（1）一侧面上设置有伸缩拉杆（13），所述伸缩拉杆（13）包括滑杆（14）、滑套（15）和拉手（16），所述滑套（15）设有两个，两个滑套（15）对称固定在控制器（1）一侧面外壳上，两个滑杆（14）一端分别滑动插接在对应的滑套（15）内，且两个滑杆（14）另一端与拉手（16）固定，。
3.根据权利要求1所述的一种便携式高频直流X射线探伤机，其特征在于：所述初级升压模块（7）是由双脉冲变压器（17）构成的。
4.根据权利要求1所述的一种便携式高频直流X射线探伤机，其特征在于：所述灯丝谐振模块（9）是由脉冲变压器（18）和LC灯丝（19）串联组成的。
5.根据权利要求1所述的一种便携式高频直流X射线探伤机，其特征在于：所述拉手（16）外侧呈波浪形。
6.基于上述权利要求1、2、3、4或5中所述的一种便携式高频直流X射线探伤机的控制方法，其特征在于：一种便携式高频直流X射线探伤机，由开关电源（4）提供稳定的直流电压，X射线管（10）的阳极接地，采用灯丝LC谐振方式，虚地电压变换，避免了高压绝缘，X射线管（10）灯丝的能量供应由电容倍压模块（8）输出端的交流电电压提供，灯丝的电压调节，通过电容倍压工作的频率变化；
当灯丝模块谐振时，灯丝两端波形接近为正弦波，当阳极高压在一定范围内，阳极的管电流大小与灯丝的电压成正比，即调节灯丝的电压，就能改变X射线管（10）管电流，
当灯丝LC模块处于谐振状态，电容倍压模块（8）的输出端会映射灯丝谐振模块（9）的阻抗变化，即提升电容倍压模块（8）输出端电压，并使输出端电压的波形由矩形波趋向正弦波。
7.根据权利要求6所述的一种便携式高频直流X射线探伤机的控制方法，其特征在于：其中，管电流的控制方式如下：X射线管（10）阳极接地，无法取得管电流，采用初级升压模块（7）的对地端串接取样电阻，管电流范围1MA-5MA对应采样电阻电压1V~5V，令静态工作点电压为U2、静态工作点频率为F2；当出现管电流变小，反馈信号给出电压向U1下降，经驱动控制模块的运算、比较、反向，让驱动输出频率增加，经电容倍压模块（8）输出，频率向最大频率（F3）方向增加，灯丝电压增加，管电流对应增加，反之调节管电流减少，整个管电流是闭环控制，阳极电压会随调节谐振的改变而变化。
8.根据权利要求6所述的一种便携式高频直流X射线探伤机的控制方法，其特征在于：其中，管电压的补偿方式如下：X射线管（10）电压的标定是根据电容倍压模块（8）的数量计算获得，因谐振曲线对称双边成指数特性，接近谐振点最大频率（F3）-最大谐振频率（F0）区间斜率远大于最低工作频率（F1）-最大频率（F3）区间；
根据习惯取左边控制，管电流调节导致管电压也变化，在最低工作频率（F1）-最大频率（F3）区间内非线性，设计采用脉宽补偿的方法，当频率向最大频率（F3）方向，检测通过驱动控制模块（6）内部的输出电压幅度，改变脉冲的宽度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20181221 |