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1、Tianjin University of Technology and Education毕 业 设 计专 业： 电气技术教育 班级学号：电气0203班 - 26号学生姓名： 指导教师： 二七 年 六 月天津工程师范学院本科生毕业设计无损探伤机驱动电路及主电路的设计Design of Driving Circuit and Main Circuit ofNondestructive Inspection专业班级：电气0203班学生姓名： 指导教师： 系 别：自动化工程系2007 年 6月摘 要近年来，X射线探伤已成为一种行之有效不可缺少的探伤方法，其探伤效率高，能满足多种多样的探伤要求，应用
2、于几乎所有的工业部门。本设计主要运用晶闸管整流和逆变技术设计了X射线探伤机的主电路及其驱动电路。论文第一章阐述了X射线无损探伤研究的背景与意义、国内外研究现状和论文的主要工作。第二章介绍了X射线的产生与探伤的成像方法以及X射线探伤机的种类、特点和基本结构。第三章描述了系统的总体设计思路，在该思路指导下，建立了系统的总体框架，设计了系统的工作流程；其中着重阐述了X射线探伤机主电路及其驱动电路各个功能模块的作用和工作原理，以及其硬件设计和实现。第四章主要对整流功能模块的输出电压曲线进行分析，并介绍了系统常见典型问题的解决方法。最后对本系统的设计过程做了总结。关键词：无损探伤；X射线；晶闸管；IGB
3、TABSTRACTIn recent years, X-ray testing has become 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 X-ray detector are designed by use of the SCR and the u
4、se of inverter technology. In chapter 1, research background and significance and research status of the X-ray nondestructive testing and the main thesis work are given. In chapter 2, the selection of X-ray detection and imaging methods are discussed. Types and characteristics and the basic structur
5、e of X-ray detection machine are introduced. The design ideas are described in Chapter 3. Based on that train of thoughts, the system general framework, the work flow of the supervision system is constructed .The role and work principle of functional module of main circuit and driving circuit of the
6、 X-ray detection machine as well as its hardware design and implementation are focuses on describing. The output voltage curve of the main rectifier module is analyzed, and the solutions for the typical problems of the system are introduced. Finally, the design process of the system is summed up.Key
7、 Words：nondestructive inspection；X-ray； thyristors；IGBT 目 录1 绪论11.1无损探伤研究的背景与意义11.2国内外研究现状21.3本文的主要工作22 X射线探伤机的基本原理及结构分析32.1X射线的产生与探伤的成像方法32.1.1X射线的产生42.1.2X射线探伤的成像方法42.2X射线探伤机的种类52.2.1移动式X射线机52.2.2携带式X射线机52.3X射线探伤机的基本结构62.3.1高压功能模块62.3.2冷却功能模块62.3.3保护功能模块62.3.4控制功能模块62.3.5人机界面功能模块63 X射线探伤机主电路及其驱动电路
8、的设计与实现93.1X射线探伤机的总体设计93.1.1系统总体框架93.1.2 X射线探伤机工作流程设计103.2基于晶闸管的主电路及其驱动电路设计113.2.1主电路设计113.2.2驱动电路设计143.2.3电路板设计与制作203.3基于IGBT的主电路及其驱动电路的设计243.3.1IGBT的选择253.3.2主电路设计273.3.3驱动电路的设计284 实验及结果分析304.1整流输出曲线分析304.2典型问题的解决32结 论33参考文献34附录1： 基于晶闸管的主电路原理图35附录2： 基于晶闸管的驱动电路原理图36附录3： 基于IGBT的X射线探伤机电路原理图37附录4： 基于晶闸
9、管的主电路板实物图38附录5： 基于晶闸管的驱动电路实物图39致 谢40英文资料及中文翻译 40天津工程师范学院2007届本科生毕业设计1 绪论1.1无损探伤研究的背景与意义在各种无损检测方法中，射线探伤是应用最广泛、最成熟，最有效的方法之一。射线探伤的基本原理是：X射线、射线、中子射线等，在真空中沿直线前进，能贯穿物体。射线在贯穿物体的过程中，由于与物质相互作用，强度逐渐减小。当一种射线贯穿于不同厚度、不同材质的材料时，强度减小的程度不同。而工件中的缺陷，总是引起工件厚度或材质的局部改变。因此，显示或测量穿透射线的强度及其分布，即可发现和判别缺陷。例如，用强度均匀的射线照射工件，穿透射线使胶
10、片感光，再经暗室处理得到射线照相底片。出于底片的黑度分布依赖于各部位接受的射线量，而透过射线的强度取决于工件的材料、厚度和缺陷状况，通过对射线底片的观察，便可以发现缺陷并判断缺陷的大小、性质及分布情况，这就是常用的射线照相法探伤。X射线是德国著名物理学家W.K.伦琴(WKRontgen)在研究阴极射线管时，偶然发现的。1895年11月8日伦琴在一个嵌有两个板形电极的低真空玻璃管的两极间加上几万伏电压，偶然发现一种用肉眼看不到的“光线”，它能使放在旁边的涂有铂氰化钡的纸板发出可见的荧光，并且在涂有铂氰化钡的纸板上发现了伦琴的手部骨骼影像。进一步实验，还发现它能穿透许多物质，诸如衣服、纸板，甚至页
11、数很多的书本，并能使胶片感光，X射线就这样被发现了。新光线发现不久，马上就有人想把这种新光线用到实际中去。例如，在伦琴发现新光线的消息传到美国的第四天，就有一位医生利用新光线来检查受枪伤的病人看有没有枪弹留在他的身体里。由于当时对这种新光线的性质不甚了解，便借用数学上未知数“X”来代表，故称之为X射线。后来，人们为了纪念伦琴的伟大发现，又称为伦琴射线。X射线探伤是最早应用的几种探伤方法之一。时至今日，射线探伤已发展成为应用多种射线和多种显示方法的探伤技术。对射线探伤设备大多已做到系列化，能满足多种多样的探伤要求，探伤的效率也显著提高了。射线探伤的结果己被列为许多重要产品和零部件的质量判断依据，
12、射线探伤已成为一种行之有效不可缺少的探伤方法，应用于几乎所有的工业部门。在过去的十几年里，这一领域已经取得了大量的研究成果，对社会生活产生了深刻的影响。1.2国内外研究现状自X射线发现后，法国的科学家们发现了放射线性。二十世纪三十年代，科学家发现了中子。自此以后，各种加速器、核反应堆相继建成。对射线性质的深入研究和工艺技术科学的飞跃发展，给射线探伤应用打下了基础。在第一次世界大战时期，X射线已开始用于战地医疗诊断。第二次世界大战之前的三十年代，由于军事工业的迫切需要，无损探伤逐渐形成一项专门的技术学科。X射线探伤是最早应用的几种探伤方法之一。时至今日，X射线探伤实时成像数字图象处理技术(XRT
13、IP)，成为国际上无损探伤领域广泛并深入研究的重要课题之一。美国、丹麦、日本等一些工业发达国家都有各具特色的(XRTIP)系统。其中美国VARIAN公司的ER-110.ER-120系统，德国SEIFERT公司的实时图象处理器OPS-3型PHILJPS公司的MU系列产品,贝麦ANDREX公司的TRUVTSON150等产品都曾打入中国市场，有的己被国内一些厂家使用。在我国自八十代中期就有一些大学和研究单位，开始了此项研究。有的已通过鉴定，有的己投入使用。但大都是在需要完善和将要定型阶段。相信用不了多久,工业XRTIP系统也同医学T-V成像一样，很快就会普及并发展起来。其中，应用逆变电源技术的工业X射线探伤机，早在1969年比利时波涛公司己经研制成功。随后西方发达国家纷纷引进逆变电源技术，并应用于工业X射线探伤机。我国也于80年代初
