专利名称：超小型便携式工业x射线探伤机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种便携式工业X射线探伤机。
背景技术：
工业X射线探伤机用于检查金属焊接质量和金属内部缺陷等，即工业探伤。而便 携式工业X射线探伤机通常是在现场和野外环境进行探伤，例如用于压力容器(锅炉、储气 罐、油罐等)、压力管道(气管、油管、水管)、船舶、钢铁、机械装备、航天、航空、电力、汽车、 摩托车、石油、化工、铁路、桥梁、电梯、游乐场等的制造、安装、使用过程中。因此，希望这种 X射线探伤机体积小、重量轻、使用方便、可靠且适应野外环境能力强。然而，现有的X射线探伤机普遍存在体积大等弊病，运输和使用很不方便。而极少 量小型化便携式X射线探伤机由于只是在原有X射线探伤机基础上，对某些器件(比如电 容、变压器、铁芯、高压包)、机壳等在外形或安装方式上进行小型化改造或改装，虽然体积 和重量有所减小，但可靠性变差，故障率太高，可用性差。具体来说，现有的X射线探伤机主 要存在以下几方面的缺陷现有射线指示器采用机械拉杆式，偏差大，范围小，使用麻烦，易损坏。现有X射线发生器采用普通硅钢片铁芯的升压变压器，频率低，损耗大，效率低， 体积大。频率低使得射线管受到的电冲击大，易损坏，寿命短。损耗大导致内部发热量大， 变压器寿命短、易损坏。现有的X射线机控制器采用琼斯斩波电路，输出电压> 110V，电压范围窄，且器件 多，电路复杂，可靠性差，控制器较重，近20kg。电缆插头座采用P系列及YD系列插头座，插接费力，不可靠，易损坏电缆。散热器采用砂模铸造或机械加工，笨重，散热效果差。X射线发生器散热风机由控 制箱电源开关控制，工作人员贴片时，习惯关断控制箱电源，导致X射线发生器不能尽快散 热，损伤机器。现有射线警示灯采用工地灯，体积大，需要装拆，麻烦，易损坏，导致弃用，造成危险。X射线发生器进出线采用插座机械安装形式，密封受器件质量和人为影响大，效果差。在野外和现场使用的情况下，经常要在几十米的高空、地下、狭小空间、或者夜晚 的时候进行作业，而且只能靠人工。可是，目前便携式工业X射线探伤机，比如常用的3005 型便携式工业X射线探伤机，X射线发生器近50kg，控制器近20kg，电缆15-30kg。使用这 么笨重的X射线探伤机，可以想象，操作人员是何等艰辛。致使操作人员畏惧情绪严重，出 现大量人员转行。另外，为了解决上述问题，还有一种方式是采用放射源代替X射线管。但是，由于 放射源高危和难以管理，屡屡发生放射源丢失事故和辐射事故，给安全生产带来了更巨大 的威胁。
因此，急需一种体积小、重量轻的便携式工业X射线探伤机来满足市场需求，为国 内几十万以及全世界探伤人员造福。基于强烈的使命感，本发明人经过无数次失败和数年 的努力，终于取得了初步成功，开发出了一种便携式χ射线探伤机。其中的χ射线发生器仅 15kg左右，控制器仅3. 6kg左右，电缆3. 3-6. 6kg，重量减少了 2/3。而且，体积很小，性能良 好，功能完善、使用非常方便。

发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺陷，提供一种体积小、重量轻的便携 式工业X射线探伤机。为了实现这一目的，本发明所采取的技术方案如下。按照本发明的一个实施例，提供一种超小型便携式工业X射线探伤机，包括控制 器和X射线发生器，其中X射线发生器进一步包括高压发生器和X射线管；另外，还包括X 射线指示器，该X射线指示器进一步包括射线指示窗口，设置在X射线发生器机壳上，并位 于X射线出射窗口旁；发光器，位于所述射线指示窗口内，用于发射指示光束；以及电源与 控制电路，用于给所述发光器供电并控制所述发光器的工作。按照另一个实施例，所述发光器为激光器或发光二极管。按照另一个实施例，所述高压发生器铁芯由坡莫合金或非晶软磁合金薄带制成。按照另一个实施例，所述铁芯为C形。按照另一个实施例，还包括X射线警示器，该X射线警示器进一步包括LED灯带 式射线警示灯，设置成环绕X射线发生器的机壳；以及电源与控制电路，对X射线机电流进 行变流和稳压以给LED灯带供电，并控制LED灯带在所述X射线发生器工作时被点亮。按照另一个实施例，所述X射线发生器还包括散热风机，其供电线连接在X射线探 伤机的控制器的电源开关前。按照另一个实施例，X射线发生器连接线直接进入机壳桶体，并在机壳桶体上用高 强度树脂密封。按照另一个实施例，还包括采用超大压力挤压工艺制造的多叶片柱状散热器。按照又一个实施例，所述超小型便携式工业X射线探伤机的控制器包括对直流 电压进行斩波以得到幅值、脉宽、频率可调的方波脉冲的GTR模块；以及对输入的控制信号 进行功率放大以驱动所述GTR模块的驱动电路。按照另一个实施例，所述控制器还包括防止所述GTR模块过压损坏和反压击穿的 保护电路。按照另一个实施例，所述保护电路进一步包括连接在GTR模块集电极与射极间 以吸收GTR模块集-射极过压的压敏电阻；以及串接在GTR模块射极与地之间以防止GTR 模块反压击穿的电容器、电阻器和二极管模块。按照另一个实施例，所述驱动电路进一步包括预放大级电路；以及功率放大级 电路。按照另一个实施例，所述预放大级电路为单管放大电路，所述功率放大级电路为 推挽放大电路。按照另一个实施例，所述控制器的工作频率范围为O-lOOkHz，工作电压范围为 0-1200V，耐冲击电流为300A，耐冲击电压为1200V。
按照又一个实施例，所述控制器的工作频率为200-1000HZ，工作电压为30-250V， 工作电流为5-20A。按照另一个实施例，所述X射线发生器通过高纯度超柔精绞裸铜丝、PETC混合材 料绝缘、PUR混合材料护套、小节距绞合成缆工艺制造的控制电缆，以及通过带有爪式渐进 箍紧装置和橡胶保护层的钢套、头部设有快速插拔自锁装置的电缆插接头与X射线探伤机 的控制器相连接。按照本发明实施例的便携式工业X射线探伤机，相对于现有的X射线探伤机重量 可以减少三分之二左右，高压发生器损耗降低90%左右，并且更加安全、方便，可靠性更高。下面将结合附图并通过具体的实施例对本发明进行进一步说明。


图1是按照一个实施例的X射线发生器的结构示意图；图2是按照一个实施例的射线指示器示意性结构框图；图3是按照一个实施例的射线指示器示意性原理图；图4是按照一个实施例的射线警示器示意性框图；图5是按照一个实施例的射线警示器示意性原理图；图6是按照一个实施例的主要由GTR模块构成的便携式工业X射线探伤机控制器 的斩波电路框图；图7是按照一个实施例的驱动电路的示意性原理图；图8是按照一个实施例的GTR模块主电路和保护电路的示意性原理图；图9是按照一个实施例的连接控制器与X射线发生器的接插头示意图。
具体实施例方式按照本实施例的超小型便携式工业X射线探伤机主要包括X射线发生器和控制 器，下面对这两部分进行具体说明。如图1所示，是按照一个实施例的X射线发生器100的结构示意图，包括机壳 102，高压发生器104，X射线管106，散热器108，风扇110，射线指示器112，射线警示器114寸。机壳102例如由铝合金制作，将高压发生器104和X射线管106密封安装在内。其 中高压发生器的铁芯116采用坡莫合金或非晶软磁合金薄带制作，线圈包括但不限于采用 0. 09mm的漆包线制作。在一个实施例中，铁芯116包括但不限于为C型，铁芯规格包括但不 限于为30X30X90X110J6X30X86X104、或者25X23X76X90 ；线圈的匝数比包括但 不限于为 40000/30、30000/23、或者 20000/16。采用非晶合金超薄片作为高压发生器的铁芯，由于其磁导率为硅钢片的 20-40倍，矫顽力为硅钢片的1/10-1/15，电阻率为硅钢片的3-5倍，所以提高了高压 发生器工作频率，减小了铁心的体积，减少了匝数。采用C型铁芯，高压发生器的大小 为122X140-150X170，高压发生器次级线圈匝数为2万匝-4万匝，次级线圈电阻为 16ΚΩ-40ΚΩ，工作频率为500-1000HZ，占空比为1/10 ；初级最大平均电流为10A，脉冲电流 为80A ；次级最大平均电流为5mA，脉冲电流为60mA，高压发生器铜损为6-15W。而非晶合金的高电阻率及超薄片加工，以及很小的磁化电流，使得高压发生器的铁损也较小。χ射线管 受到的脉冲电冲击为500-1000Hz、60mA。由此可将X射线发生器体积制做成C 186 X 500左 右,重量15kg左右。X射线管106可以采用工业X射线探伤管、陶瓷X射线管、玻璃壳体气绝缘工业X 射线管等。在一个实例中，散热器108采用超大压力(例如2500t)挤压工艺制造。由此制 作的铝质多叶片柱状散热器叶片薄、片数多、散热面积大、密度高，散热器重量轻、散热效果 好。其重量仅为现有散热器重量的1/2-1/3，而散热面积则大3-5倍。既增大了散热能力， 更好地保护了 X射线管，又为减轻整机重量做出了贡献，方便了使用。另外，采用150X 172交流轴流风机作为冷却风扇110，与散热器108相配合对X射 线管106进行降温。而且，通过将风机的供电线接在控制器电源开关前，避免了工作人员贴 片时关掉电源开关，导致X射线发生器散热风机停止，进而导致X射线发生器不能散热，对 机器造成巨大损伤的情况。在一个实施例中，在X射线发生器100的机壳上设置有射线指示窗口 118，该射线 指示窗口 118设置在X射线出射窗口 120旁。射线指示窗口 118与设置在其内部的发光器 122以及电源与控制电路一起构成射线指示器112，其中发光器122用于发射指示光束，优 选地是发光器122包括但不限于激光器或发光二极管。如图2所示，是按照一个实施例的射线指示器112示意性结构框图，包括激光器 122和电源与控制电路124。如图3所示，是按照一个实施例的射线指示器112示意性原理 图。连接电缆后，由电池BAT给激光器122供电，发出激光。射线机工作时，5V电源通过充 电电阻R2、二极管D 3给电池BAT充电。由于激光束的发散性小，方向性强，光点明显，指示 范围大，而且本实施例中的激光器可自动工作，非常方便、实用、精确、耐用，能提高曝光的 成功率和工作效率。X射线对人有极大伤害，为此需要设置射线警示器，以便射线机工作时，提醒人们 不要靠近。如图4所示，是按照一个实施例的射线警示器114示意性框图，包括LED灯带式 射线警示灯1 和电源与控制电路128。如图5所示，是按照一个实施例的射线警示器114 的示意性原理图，工作时，射线机电流X-RAY-MA+经过Rl、D2、Cl进行变流、稳压，得到6-12V 电压，给LED灯带供电使其发光。通过采用红色LED灯带绕在X射线发生器上作为射线警 示灯，任何角度、任何天气情况下都能看到。而且，按照该实施例的射线警示器供电电路，只 有在射线机工作时警示灯才点亮，真正起到了警示作用，射线警示及时、准确、方便、耐用。按照一个实施例的X射线发生器100的连接线，采取直接进入机壳桶体，在桶体上 用高强度树脂130密封的方式，如图1所示。从而，避免了插头连接因器件的质量和安装不 精细造成泄漏，提高了密封效果，节省了体积。如图6所示，是按照一个实施例的主要由GTR模块构成的便携式工业X射线探伤 机控制器600的斩波电路框图，包括GTR模块主电路610和驱动电路620。在另一个实施例 中，还可选地包括保护电路630。按照该实施例的控制器，通过将直流电转化为脉宽、频率可 调的脉冲电压，供给便携式工业X射线探伤机的X射线发生器。如图7所示，是按照一个实施例的驱动电路620的示意性原理图，包括预放大级 电路622，以及功率放大级电路624。通过对输入控制信号S+-QME/S-进行功率放大，输出QMB-QME/S-,以驱动 GTR 模块 610。在一个实施例中，预放大级电路622包括但不限于单管放大电路，功率放大级电 路6M包括但不限于推挽放大电路。例如，在按照一个实施例的这种电路中，Q3和R30进 行预信号放大；Q4、Q5以及R31、R32、R33进行推挽功率放大。如图8所示，是按照一个实施例的GTR模块主电路和保护电路的示意性原理图。 GTR模块主电路在QMB-QME/S-的控制下完成对UI+、UIO-的斩波，得到所需要的幅值为U、 脉宽、频率可调的方波脉冲，供给X射线发生器。在此电路中，被斩波直流电压U输入至GTR 的集电极(C极)，功率控制信号QM接至GTR的基极(B极)，方波脉冲由GTR的发射极(E 极)输出。保护电路包括但不限于压敏电阻UVM9，连接在GTR模块集电极与射极之间，用于 吸收GTR模块集-射极的过压，防止GTR模块过压损坏；以及串接在GTR模块射极与地之间 的电容器UVM4、电阻器R4和二极管模块UVM3，用于吸收反压冲击，防止GTR模块反压击穿。 其中电容器UVM4和电阻器R4并联后，再与二极管模块UVM3串联，且并联的电容器UVM4和 电阻器R4与二极管模块UVM3的顺序可以交换。采用GTR模块主电路实现的斩波电路，元器件少，电路简单，工作稳定可靠，从而 可减小控制器的体积和重量，保证X射线探伤机整机工作稳定和可靠。其工作频率范围可 达O-lOOkHz，工作电压范围可达0-1200V ；耐冲击电流可达300A，耐冲击电压可达1200V。 在一个实施例中，工作频率最好设置为200-1000HZ，工作电压最好设置为30-250V，工作电 流最好设置为5-20A。按照上述实施例制作的便携式工业X射线探伤机体积小、重量轻，其中重量为 10-Mkg，而现有的同类型便携带式工业X射线探伤机重量为23-48kg的范围。而且，性能 稳定，适应范围大，使用方便。另外，在一个实施例中，采用高纯度超柔精绞裸铜丝、PETC混合材料绝缘、PUR 混合材料护套、小节距绞合成缆工艺制造的控制电缆，来连接控制器与X射线发生器，以 将控制器的信号传输给X射线发生器。该电缆抗撕裂、抗切割、无粘连，温度范围宽，可 在-30°c -80°C范围移动使用，电缆细小，重量轻，25-50m长度电缆仅3. 3-6. ^ig,而且柔软、 好拉、好收，特别适合野外现场使用。此外，采用的电缆插接头带有爪式渐进箍紧装置及橡 胶保护层的钢套，头部设有快速插拔自锁装置，具有箍紧电缆、防水、插接自锁的功能，有效 的保护了电缆、方便了使用，如图9a和9b所示。以上通过具体的实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限于这些具体的实施 例。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这 些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。另外，本申请说明书和权 利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。此外，以上多处所述的“一 个实施例”、“另一个实施例”等表示不同的实施例，当然也可以将其全部或部分结合在一个 实施例中。
权利要求
1.一种超小型便携式工业X射线探伤机，包括控制器和X射线发生器，其中X射线发生 器包括高压发生器和χ射线管；其特征在于，还包括X射线指示器，该X射线指示器进一步包括 射线指示窗口，设置在X射线发生器机壳上，并位于X射线出射窗口旁； 发光器，位于所述射线指示窗口内，用于发射指示光束；以及 电源与控制电路，用于给所述发光器供电并控制所述发光器的工作。
2.如权利要求1所述的便携式工业X射线探伤机，其特征在于所述发光器为激光器 或发光二极管。
3.如前面任一项权利要求所述的便携式工业X射线探伤机，其特征在于所述高压发 生器铁芯由坡莫合金或非晶软磁合金薄带制成。
4.如前面任一项权利要求所述的便携式工业X射线探伤机，其特征在于，还包括X射线 警示器，该X射线警示器进一步包括LED灯带式射线警示灯，设置成环绕X射线发生器的机壳；以及 电源与控制电路，对X射线机电流进行变流和稳压以给LED灯带供电，并控制LED灯带 在所述X射线发生器工作时被点亮。
5.如前面任一项权利要求所述的便携式工业X射线探伤机，其特征在于，所述X射线发 生器还包括散热风机，其供电线连接在X射线探伤机的控制器的电源开关前。
6.如前面任一项权利要求所述的便携式工业X射线探伤机，其特征在于X射线发生器 连接线直接进入机壳桶体，并在机壳桶体上用高强度树脂密封。
7.如前面任一项权利要求所述的便携式工业X射线探伤机，其特征在于，还包括 采用超大压力挤压工艺制造的多叶片柱状散热器。
8.如前面任一项权利要求所述的便携式工业X射线探伤机，其特征在于，所述控制器 包括GTR模块，对直流电压进行斩波以得到幅值、脉宽、频率可调的方波脉冲；以及 驱动电路，对输入的控制信号进行功率放大以驱动所述GTR模块。
9.如权利要求8所述的便携式工业X射线探伤机，其特征在于，所述控制器还包括 保护电路，用于防止所述GTR模块过压损坏和反压击穿。
10.如前面任一项权利要求所述的便携式工业X射线探伤机，其特征在于所述控制器 和所述X射线发生器通过高纯度超柔精绞裸铜丝、PETC混合材料绝缘、PUR混合材料护套、 小节距绞合成缆工艺制造的控制电缆，以及通过带有爪式渐进箍紧装置和橡胶保护层的钢 套、头部设有快速插拔自锁装置的电缆插接头相连接。
全文摘要
本发明公开了一种超小型便携式工业X射线探伤机，包括控制器和X射线发生器。其中X射线发生器还包括X射线指示器，该指示器进一步包括设置在X射线发生器机壳上的射线指示窗口，位于所述射线指示窗口内、用于发射指示光束的发光器，以及电源与控制电路。其中所述控制器包括对直流电压进行斩波的GTR模块，以及驱动所述GTR模块的驱动电路。按照本发明实施例的便携式工业X射线探伤机，相对于现有的X射线探伤机重量可以减少三分之二左右，高压发生器损耗降低90％左右，并且更加安全、方便，可靠性更高。
文档编号G01N23/18GK102147377SQ20101012481
公开日2011年8月10日 申请日期2010年2月5日 优先权日2010年2月5日
发明者李博 申请人:李博