基于S8865的线阵x探伤卡设计

　　0　引言

　　随着工业生产机械化，自动化水平的进一步提高，人们对无损检测提出了高速、高可靠性以及实时性等要求。 此外由于射线源对人体有害，使得工作人员的健康保护成为主要问题。 因此检测设备的自动化以及控制的远程化成为无损检测的热点之一。 本文基于 S8865 模块设计 X 射线探伤卡，能够很好地解决现场采集与远程控制之间的脱节，为远程控制提供现场数据并为实时监控提供可能。

　　1　探伤卡结构

　　系统结构如图 1 所示。 探测模块 S8865 接收 X光源透过强力输送带的 X 射线，产生大小不同的电压信号，经模拟电路运放、差分处理后，在远程主控机的控制下将信号输出到数据总线上。 主控机通过数据总线控制探伤卡的启动、关闭、重启以及数据传输。 多块探伤板级联时，第 1 块探伤板的连接器 1连接远程终端主控器，连接器 2 连接到下一块探测　　板的连接器 1 上，以此类推。

　　2　系统硬件设计

　　(1)S8865 模块

　　S8865 模块是由日本滨松公司生产的硅光电二极管阵列模块，其功能框图如图 2 所示。 该模块的特殊制造工艺保证了它能够承受高能量 X 射线的照射。 模块内部包含有光电二极管阵列以及电荷放大阵列。 由于模块尺寸小，所以不能每路信号都直接引出，因此模块中包含有电压保持电路以及串行输出电路，这样在外部数字信号的控制下，模块在接收了 X 射线源发出的 X 射线束后，内部的二极管阵列就会输出电荷信号，电荷信号被积分转化为电压信号并由第 9 引脚串行输出。 S8865 模块分 3 种型号，本设计采用 S8865-64，即每个模块包含有 64个光电二极管。 S8865-64 模块工作参数如表 1 所示，实物如图 3 所示。 白色条带是将 X 射线转换为可见光的特殊材料 Gd2O2S:Tb， 其下方是光电二极管转换阵列，因此整个模块的长度就是光电二极管阵列的长度。 所以当被测输送带宽度较大时，可将多块探伤卡级联成一维探测组，而不存在扫描死角的问题。 多块级联时要把直接连接主控机的第 1 块探伤卡设置为主探伤卡，其余探伤卡设置为从探伤卡(通过 Vms引脚接高/低电平实现)。S8865-64 工作参数：

　　单元格间距/mm 0.1

　　单元格宽度/mm 0.7

　　单元数目/mm 0.8

　　单元格高度/mm 51.2

　　图像像素最大输出频率/kHz 500

　　最大时钟频率/kHz 2 000

　　工作电压/V 4.75~5.25

　　感光区总长/mm 51.2

　　(2)控制电路设计

　　S8865-64 时序如图 4 所示。 可见该模块主要由数字信号 RESET 和 CLK 控制。 CLK 的最高工作频率是 4 MHz。 当 RESET 信号变为低电平后，第 1 路电压信号在第 18 个时钟脉冲处输出，此后每间隔 2个 CLK 信号串行输出下一路电压信号。随着每路电压信号的输出，S8865-64 输出 Trig 信号 (见图 4)，这个信号在以后的扩展应用中，可用于控制主控机对接收到的模拟信号进行采样。 当最后一路电压信号被读出后，S8865-64 输出 EOS 信号，表明全部信号输出完毕，此后输出端呈现不确定的状态。 因此EOS 信号对整个探伤卡的数字控制有着很重要的作用。 当多块探伤卡级联成一维卡组(见图 5)，所有的输出端都是连接在一起的，如果不对每块探伤卡的输出进行控制，就会出现数据竞争。 为解决这一问题，本设计在每块探伤卡的终端添加了由 RESET,EOS,EXTSP 控制的片选开关。 开关在 RESET 信号出现上升沿后闭合， 在 EOS 出现上升沿后打开，保证任意时刻只有一块探伤卡连接在主机上.