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射线检测作为五大常规无损检测技术之一,广泛应用于对产品的制造、在役检测过程中的质量控制。射线机是产生射线和控制射线检测质量的重要设备。现场射线作业,要求检测设备体积小、重量轻,大部分使用便携式射线机。与国外产品相比,目前国内变频气冷便携式X射线机存在以下问题:没有数据通信功能;相同管电压下穿透力低。
本课题研制的控制器以单片机为控制核心。在硬件上,课题采用由晶闸管及二极管组成的单相桥式半控整流电路实现管电压的控制;采用IGBT斩波器进行变频整流;采用串口实现控制器与上位机的数据通信;采样电路以精密线性光藕HCNR201作为主要器件,实现电气隔离及电压、电流采样;从电源、信号传输通道、芯片外围电路等多方面解决干扰。
软件上,下位机采用单神经元构成的神经网络PID算法实现对管电压、管电流的闭环控制;上位机实时采集射线机管电压、管电流及曝光时间三参数,将数据存于Access数据库,同时通过图形实时监控管电压、管电流的变化;采用数字滤波、软件陷阱、故障自动恢复等技术抗干扰。
测试结果表明,控制器的计时误差、电压控制及电流控制精度达到设计要求;电压控制稳定性好;管电流波形为变频矩形脉冲波,频率范围为227Hz~714Hz,比常规变频气冷便携式射线机的频率提高,可以提高最大KV出现的时间在总的曝光时间中的比例,即提高相同管电压下射线机的穿透力。控制器所采用的技术将在射线机生产中得到应用。