便携式脉冲涡流热成像系统电源研制

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脉冲涡流热成像技术作为一种无损检测方法,适用于材料近表面裂纹检测。为实现该技术应用于现场检测,针对目前研究采用传统感应加热电源作为激励源存在着供电不灵活、操作不便等问题,本文设计一套便携式脉冲涡流热成像系统电源装置。首先,为明确便携式系统电源设计中的主要问题,通过分析脉冲涡流热成像检测原理与传统感应加热电源系统结构,提出系统电源的设计指标。通过分析不同供电方式的优缺点,结合脉冲激励短时间、大功率的特点提出便携式检测系统的复合供电结构及系统方案。其次,为解决谐振回路等效阻抗与电源输出阻抗的不匹配问题,通过理论与实验分析串联谐振回路的等效阻抗影响因素,并改变部分谐振回路参数,合理完成等效阻抗的调整。通过分析锂电池与超级电容的串并联结构,选择“单DC/DC”串联式结构并完成主要元器件选型。结合便携式系统硬件需求,分别对DC/DC模块、隔离电压采样电路、信号采集电路等进行理论分析和参数设计。再者,为保证超级电容正常工作,通过分析不同激励条件下超级电容最佳工作电压点,并设计系统电压控制策略。同时为保证系统安全稳定工作,通过分析影响便携式系统中影响安全性的因素;针对其中“容性保护”信号获取异常,深入分析其影响机制,完善并完成系统安全保护控制策略设计。结合便携式系统简化电路,设计便携式系统整体控制策略并分析系统工作过程。最后实验测试便携式电源系统的性能指标,搭建便携式样机装置并用于45#、20#材料试样的现场检测实验中。实验结果表明:电源系统的输出功率可达1.9k W,输出频率可达40k Hz,最大功率输出下续航时间为1.1h,重量小于10kg;两种材料表面裂纹均能有效检出,证明便携式检测系统能较好满足现场检测的应用需求。
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