一种大型X射线检查系统探测器结构的制作方法

本实用新型属于安检设备领域，尤其是一种大型x射线检查系统探测器结构。

背景技术：

随着安全形势的日益严峻，要求安装的场所越来越多，也越来越复杂，大型x射线检查系统应用越来越广泛，集装箱检测、车辆检测、火车检测等领域都有需要，而探测器作为大型x射线检查系统的关键部分，探测器的安装维护性越来越重要，对探测器的可加工性、可维护性、使用可靠性、环境适应性等要求也越来越高，传统的大型x射线检查系统的探测器结构，很难满足新的要求，需要一种新的探测器结构来满足检测需求。

申请人在仔细研究了现有探测器结构，发现现有技术存在如下的缺陷和不足：1、传统的大型x射线检查系统探测器结构采用的是方钢管或钣金焊接结构，重量重，焊接变形大，校形工艺复杂，成本高；2、探测器模块不能单独调节，对探测器模块的安装位置要求很高，探测器模块的位置要求焊后加工，变相提高了加工难度和加工成本；3、由于焊接应力不好完全消除，使用中应力释放，容易变形，影响探测器正常使用，降低探测器的可靠性；4、传统的大型x射线检查系统探测器结构，虽然有空调，但由于风道狭长，控温效果有限，导致检测设备使用环境受限。

技术实现要素：

实用新型目的：提供一种大型x射线检查系统探测器结构，以解决上述背景技术中所涉及的问题。

技术方案：一种大型x射线检查系统探测器结构，包括：基础组件、探测组件和散热/加热组件三部分组成。

基础组件，包括侧面形状为“l”形、由工字梁组成的探测臂，与所述探测臂固定连接的盖板，形成进风通道和出风通道。

探测组件，为以预定角度倾斜固定安装在所述进风通道上的多个探测器模块。

散热/加热组件，包括由进风通道和出风通道组成的风道回路，设置在所述风道回路入口处的可制冷和/或加热的空调机组，以及安装在所述风道回路上的增强回路系统。

作为一个优选方案，所述探测臂由相互垂直的横臂和竖臂通过螺杆或螺栓垂直连接在一起；所述横臂和竖臂的结构相同，其中所述横臂包括：采用铝合金或钢制工字梁的横梁，密封安装在所述横梁外侧的多块盖板。

作为一个优选方案，所述探测器模块采用高度可单独调节的结构，具体为双螺母结构紧固。

作为一个优选方案，所述探测臂的在“l”形的顶角处或靠近所述探测臂的在“l”形的顶角处设置有温度传感器。

作为一个优选方案，所述增强回路系统为串联安装在所述风道回路上的多组级联风扇。

作为一个优选方案，所述级联风扇由多个出风截面为正方形风扇并联而成。

作为一个优选方案，所述级联风扇在出风通道上，分别安装于竖臂下端、横竖臂拐弯处和横臂末端；在进风通道上，仅安装于入口处。

作为一个优选方案，所述级联风扇的出风风压需要满足如下公式：

；

其中，为各组级联风扇的出风风压，为空调机组的出风风压，为通风回路中的流体力学损失，为通风回路出风处的速度，单位为m/s；为出风口处空气重量密度，单位为。

作为一个优选方案，所述通风回路中的流体力学损失包括：在通风回路中冷却装置进风的沿程阻力损失、进风直角拐弯的局部阻力损失、底部180度拐弯的局部阻力损失和出风直角拐弯的局部阻力损失；

具体为：

；

其中，为通风回路中的沿程阻力损失；为局部阻力损失；为沿程的摩擦阻力系数，为定值，主要取决与空气流体的特性和管壁的粗糙程度；为风道回路的长度；为风道回路中的当量直径，等于风道截面积和该面积的周长之比，单位为m；为风道回路中空气流速，单位为m/s；为风道回路中空气重量密度，单位为；为局部阻力系数，与通风回路的形状和尺寸有关，为定值。

作为一个优选方案，所述温度传感器测得的温度t低于探测器阵列的工作温度下限t2+预设的缓冲温区δt时，空调机组开启为加热模式；当温度传感器测得的温度高于探测器阵列的工作温度上限t1-预设的缓冲温区δt时，空调机组开启为制冷模式。

有益效果：本实用新型涉及一种大型x射线检查系统探测器结构，主体结构采用铝合金或钢制工字梁，外罩采用薄钢板，提高探测器的加工性，减少探测器结构的重量，降低探测器成本；探测器模块可单独调节，单独的调节结构采用双螺母紧固，提高探测器可维护性；在风道回路上安装了增强回路系统，提高了狭长风道中空气的流动性，使温控范围更大，环境适应性更强。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型中探测臂的侧视图。

图3是本实用新型中横臂的俯视图。

图4是本实用新型中双螺母结构紧固a的局部放大图。

图5是本实用新型中横臂梁中工字钢的结构示意图。

图6是本实用新型中散热/加热翅片的结构示意图。

图7是本实用新型中进风通道的原理示意图。

图8是本实用新型中出风通道的原理示意图。

图9是本实用新型中风道回路的位置示意图。

图10是本实用新型中工程实施例中风道回路的位置示意图。

附图标记为：横臂1、竖臂2、横梁3、盖板4、铅挡板5、进风通道6、出风通道7、探测器模块8、温度传感器9、级联风扇10、散热/加热翅片11。

具体实施方式

如附图1～2所示，一种大型x射线检查系统探测器结构，包括：基础组件、探测组件和散热/加热组件三部分组成。

其中，基础组件包括：探测臂、盖板4、进风通道6和出风通道7。其中，所述探测臂由两个相互垂直的横臂1和竖臂2通过螺杆或螺栓垂直连接在一起，其侧面形状为“l”形。所述横臂1和竖臂2的结构相同，更具体的，所述横臂1包括：采用铝合金或钢制工字梁的横梁3，密封安装在所述横梁3外侧的多块盖板4，以及设置在所述盖板4外侧的铅挡板5。需要注意的是，图1中，为了展示探测臂的内部结构，在附图1中盖板上有部分盖子未画出，在实际使用时，这些地方同样存在盖子，以封闭相关结构，形成封闭通道。

在所述工字梁中间的连接板与所述盖板4之间，形成了两个封闭的、狭长的空间，即进风通道6和出风通道7。在大型x射线检测系统中，其探测臂的长度大多为3米以上，采用的是方钢管或钣金焊接结构，整体重量较重，焊接变形大，校形工艺复杂，成本高，中采用铝合金或钢制工字梁作为横梁3和竖梁，采用薄钢板作为盖板4，提高探测器的加工性，减少探测器结构的重量。然后在外层设置有铅挡板，用以屏蔽x射线。另一方面，铝合金或钢制工字梁作为探测臂的主体，将探测臂分割成为两个封闭的、狭长的空间，即进风通道6和出风通道7，提高散热效率。

探测组件为以预定角度倾斜固定安装在所述进风通道6上的多个探测器模块8，在“l”形探测臂的内侧留有一条预定长度的密封导电金属件。探测器模块8的感应区域、密封导电金属片与x光机的直准器相对齐，其中，所述密封导电金属件优选为铝箔（片）或铜箔（片），用来透过x射线信号，使x射线照射到探测器感应区域并转化为电信号输送至控制终端。

在进一步实施过程中，如附图3、附图4所示，所述探测器模块8采用高度可单独调节的结构安装在进风通道6一侧，具体为双螺母结构紧固。其包括：螺栓、标准螺母和薄螺母，在安装过程中，先安装薄螺母，再安装标准螺母的装配方式进行装配，更具体的，先用规定拧紧力矩的80%拧紧薄螺母，再用100%的拧紧力矩拧紧上标准螺母，螺栓与两个螺母之间的螺纹受力方向正好相反，从形成锁止，紧固作用；同时，可以通过调整螺栓的型号（主要是长度），达到探测器模块8高度调整的效果，进而提高了探测器的可维护性。

散热/加热组件包括：风道回路、空调机组、增强回路系统、温度传感器9。其中，由进风通道6和出风通道7组成风道回路，在所述风道回路入口处设置有可制冷和/或加热的空调机组，增强回路系统安装在所述风道回路上，温度传感器9设置在所述探测臂的在“l”形的顶角处。探测器模块8的体积较小，集成度较高，由于探测器模块8的感光元器件的工作环境温度有一定限制，而本设备总体积较大，一般无法安装在有空调的室内，而室外的环境温度很容易高于探测器阵列的工作温度上限t1或者低于探测器阵列的工作温度下限t2，造成探测器无法工作或灵敏度、准确度降低。在传统安检设备中，通常在探测器模块8的风道回路中的一端接入空调机组，依靠空调机组本身的出风风压（由空调机组内部的风扇提供），进行散热/加热。在大型x射线检测系统中，其探测臂的风道长度在3米以上、风道当量直径在0.03m以下时，空调机组本身的出风风压根本不能满足要求。因此，在风道回路中设置增强回路系统，增大风压，提高控温效果。另外，由于在探测臂的“l”形的顶角处近似位于通风回路的中点，其检测的数据具有代表性，故在探测臂的在“l”形的顶角处或靠近所述探测臂的在“l”形的顶角处设置温度传感器9，对通风回路的工作温度进行实施监控。在具体实施过程中，当温度传感器测得的温度t低于探测器阵列的工作温度下限t2+预设的缓冲温区δt时，空调开启为加热模式；当温度传感器测得的温度高于探测器阵列的工作温度上限t1-预设的缓冲温区δt时，空调开启为制冷模式。预设的缓冲温区δt的作用在于，避免等到探测器的环境温度到达其工作温度上下限临界值再启动空调，而是提前一点启动，由于空调制冷/散热需要一定的时间，这段时间之内探测器阵列的环境温度将会超过的允许的工作温度，造成探测器性能下降或故障。另外，风扇的启停控制方式上，只有在空调开启时才开启风扇，空调关闭时（此时温度传感器测得的温度t满足t2+δt≤t≤t1-δt）风扇也关闭，相较于风扇于设备开机就打开风扇的开机模式，前者的好处在于可以减少风扇的开机时间，延长其使用寿命。

在进一步实施过程中，在狭长的探测臂内的风道回路加装级联风扇10，作为风压的中继放大器，使得冷空气/热空气能够真正进入探测臂，送入所有的探测器模块8周围，起到有效的制冷/加热作用。更具体的，在风道回路上，使用若干组风扇串联。由于风道回路呈狭长的长方形，而一般风扇的出风截面都是正方形（离心风扇是长方形，但入风和出风方向成90度，这里不适用），故每组由多个风扇并联而成，以满足不同截面的风道回路。在具体实施过程中，如附图7、附图8所示，所述级联风扇10在出风通道7上，分别安装于竖臂2下端、横竖臂2拐弯处和横臂1末端；在进风通道6上，仅安装于入口处。需要注意的是，图7中去掉了盖板，显示出横梁、探测器模块和风扇，以说明风扇的安装位置和出风方向。

为了进一步提高其散热/加热效率，可以在出风通道7上安装有平行于流通回路中的冷空气/热空气的流向的、不同高度的散热/加热翅片11，以及与探测器模块8相连接的导热介质，其中，出风通道7的中间位置的导热翅片的高度较高，如附图6、附图9所示，其外部轮廓呈向外凸起的半圆形，便于增大出风通道7中间位置的对流，提高导热的强度。

本领域技术人员应当理解的是，上述级联风扇10的组装方式、安装位置仅为示例性的，并不局限于安装在出风通道7上的竖臂2下端、横竖臂2拐弯处和横臂1末端，安装在进风通道6上的入口处；在具体是实施过程中，仅需要提供只要满足其足够出风风压即可。

在进一步实施过程中，所述级联风扇10的出风风压需要满足如下公式：

；

其中，为各组级联风扇10的出风风压，为空调机组的出风风压，为通风回路中的压强损失，为通风回路出风处的速度，应大于0，实际上为保证换气时间（密闭空间内的空气完全更新一次所需的时间），一般为2~3m/s；为出风口处空气重量密度，单位为。

在进一步实施过程中，所述通风回路中的流体力学损失包括：在通风回路中冷却装置进风的沿程阻力损失、进风直角拐弯的局部阻力损失、底部180度拐弯的局部阻力损失和出风直角拐弯的局部阻力损失；具体为：

；

其中，为通风回路中出风通道和进风通道中沿程阻力损失；为局部阻力损失，是当气流方向改变及风道拐弯、分支、扩大或缩小时速度发生变化所产生的局部阻力之和；为沿程的摩擦阻力系数，为定值，主要取决与空气流体的特性和管壁的粗糙程度；为风道回路的长度；为风道回路中的当量直径，等于风道截面积和该面积的周长之比，单位为m；为风道回路中空气流速，单位为m/s；为风道回路中的空气重量密度，单位为；为局部阻力系数，为定值，与通风回路的形状和尺寸有关，可通过查阅工程手册获得；其中，查阅工程手册有：直角拐弯的局部阻力系数为1.43，180°拐弯的局部阻力系数为1.50。

为了方便理解大型x射线检查系统探测器结构的技术方案，对其具体工程实施例做出简要示例：

如附图10所示，探测臂的截面被工字钢分割为进风通道6和出风通道7，探测器模块8均安装在进风通道6处。其中，进风通道6界面尺寸为宽（l2）×高（h）=97mm×288mm，扣除探测器模块8厚度（l4）后为宽（l2-l4）×高（h）=33mm×288mm，出风通道7尺寸为宽（l1）×高（h）=83mm×288mm。

1、进风通道6中的流体力学损失的计算如下：

沿程阻力损失；

进风通道6上的直角拐弯；

其中，上述各参数的具体计算如下（相关的计算公式和物理系数，可通过查阅工具手册获得）：

风道回路中的当量直径；

（re>10000，故为湍流）；

；

风速；

空气粘度v=16×10^-6m²/s；

2、出风通道7中的流体力学损失的计算如下：

沿程阻力损失

出风通道7上的直角拐弯

上述各参数的具体计算如下（相关的计算公式和物理系数，可通过查阅工具手册获得）：

风道回路中的当量直径；

（re>10000，故为湍流）；

；

风速；

3、探测臂中最下部的180度拐弯（即通风回路中出风通道和进风回路的连接处）；

4、合计；

因此，。

如果仅靠空调本身的出风风压（由空调内部的风扇提供），则绝无可能有500pa左右或更大的压强（顶多200pa），在风的风道回路上，使用若干组风扇串联，使得各组级联风扇的出风风压之和达到490.7pa。另外，为了满足通风回路的截面形状，每级均采用3个正方形的风扇并联，具体为选取型号为台达delta的pfr0812xhe型风扇作为目标风扇，且由2个风扇串联而成以满足风压需求，其风扇的尺寸是宽（w）×高（h）×厚（d）=80mm×80mm×89mm，最后，级联风扇的尺寸约为高（3h）×宽（w）=240mm×80mm，正好可以装入尺寸为高（h）×宽（l1）=288mm×88mm的风道回路中。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。