高频微型X射线检测仪的技术特点及应用

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  自1965年我国研制出第一台工业X射线探伤机以来,其技术水平始终滞留在20世纪90年代的工频和变频的水平,对于高频化、智能化、小型化和高灵敏度检测结果的X射线检测仪目前还没开发研制。随着用实时成像系统取代繁索的胶片成像的发展,而工频和变频的X射线检测仪器的图像稳定性差,闪烁不清晰的问题严重地影响了使用。20世纪90年代国外有很多厂商根据市场的需求,将IGBT模块设计应用到X射线检测仪器逆变电源,先后开发出小型高频X射线检测仪器,其中比利时的ICM公司首先研制出产品作为商品投放市场,价格昂贵。我国目前没有开发研制该类产品,同国外的成功技术还有很大差距。主要有以下几点原因;
  (1)国内具有开发能力的厂商注重眼前的利益,在利润的趋动下,不考虑将来和发展。
  (2)缺乏研制经费,担心经费投入风险大,见效慢。
  (3)技术力量有限,专业技术人员溃乏。
  丹东市计量测试所于2012年在辽宁省质量技术监督局立项,开发研制高频微型X射线检测仪,同年成立科研小组,进行该产品的开发研制。应用最新发展起来电力电子技术PWM调控技术和全控型大功率IGBT,研制开发高频微型X射线检测仪,其技术特点如下:
  (1)高频化:工作频率≥60kHZ需要有先进的设计和优质的高压高频电容,整流硅堆和有足够磁通量的铁芯等。
  (2)PWM调制器,设计寻求最佳的PWM调制器电路,这是高频X射线检测仪关键,对工作时产生的高频方波有闭环作用的误差放大器,有各种保护功能,尤其对逐个脉冲有检测功能,这是一般器件很难达到的,可以使X射线检测仪器故障率降低。
  (3)应用软开关技术:因为应用大功率MOSFET和IGBT进行探讨实验时,都因烧损器件而对高频知难而退,根据我们的实际经验应从软开关入手研制高频微型X射线检测仪60kHZ谐振电路,抓住关健解决难题。
  (4)清除高压变压器的漏感尖峰
  漏感尖峰危害:漏感尖峰过大,瞬间会击穿IGBT功率管;
  漏感尖峰益处:变压器漏感存在,可以实现电路平稳谐振,因此研究谐振就是使漏感数值恰到好处,不使功率管击穿又使电路达到最佳谐振状态。
  (5)磁复位的研究:高频X射线检测仪的研究主要是高压变压器,为解决高磁通量,磁芯是锰锌铁氧体,所以磁复位是个大问题,必须要通过复杂的理论计算和模拟实验,复位不当将烧损高压变压器。
  今后X射线检测仪器发展方向是高频、小型化、低功耗、低耗材、体积小、重量轻、携带方便,可以实观短距防护,不需要特定的防护室。在有电源或无电源使用充电电池均可实现无损检测的目的。该项目的开发研制添补了我国X射线检测空白项目,它可以广泛应用于质检、安检、商检的食品安全检测和非金属及轻金属等产品内部缺陷检测,尤其对产品内在质量检测提供了技术保障,是必备的检测仪器。
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