自動頻率控制AFC系統(tǒng)工作原理及常見故障

摘 要 自動頻率控制AFC系統(tǒng)是一個比較復(fù)雜的系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用在我們的設(shè)備中，涉及到微波、電子、機、電磁兼容等技術(shù)。

關(guān)鍵詞 AFC；頻率控制

中圖分類號TL5 文獻標(biāo)識碼A 文章編號1673—9671—(2009)122—0055—01

加速器是我們設(shè)備的重要組成部分，以其結(jié)構(gòu)緊湊，工作電壓低等特點廣泛應(yīng)用于無損檢測系統(tǒng)中，加速管又是加速器底核心部件，磁控管是加速管的微波功率源，設(shè)備工作環(huán)境溫度總有變化，電網(wǎng)電壓總有波動，環(huán)境溫度變化會影響加速管的諧振頻率。電網(wǎng)電壓波動，會影響磁控管的諧振頻率。如果沒有自動頻率控制，加速器很難維持正常工作。在設(shè)備工作中由于管體溫度變化、頻率牽引、部分元器件不穩(wěn)定等因素引起了頻率漂移，造成二者頻率失偕使加速器出束劑量不穩(wěn)定(甚至無劑量)，如圖像和膠片質(zhì)量模糊，不清楚等。這就要求我們對加速器的劑量穩(wěn)定提出了很高的要求，自動頻率控制AFC系統(tǒng)較好的解決了加速器出束劑量不穩(wěn)定的問題，而其工作的穩(wěn)定性、可靠性又直接影響著加速器出束劑量的穩(wěn)定性。

其工作原理是：由取樣波導(dǎo)輸出的入射波信號，經(jīng)過延遲線、15db可變衰減器和移相器后，送到電橋的端口1；由另一取樣波導(dǎo)輸出的反射波信號，經(jīng)過15db可變衰減器后被送入電橋的端H3。兩信號在橋內(nèi)混合后從橋的另外兩個端1212、4輸出。輸出信號經(jīng)檢波器后送，KAFC電路的第一級差動放大器的兩個輸入端。可變衰減器用來調(diào)節(jié)信號的幅值，延遲線和移相器用來調(diào)節(jié)入射波信號的相位。通過對它們的調(diào)節(jié)，可使電橋的兩個輸出信號在加速管諧振腔的諧振頻率與磁控管的頻率相等的時候，經(jīng)檢波器檢波后所得脈沖的幅值相等，這時AFC前置放大前路的差動放大器輸出的信號為零。當(dāng)入射波的頻率(即磁控管的頻率)與加速管的諧振頻率不相等時，則入射波和反射波的相位差發(fā)生變化，引起檢波后所得的電壓值發(fā)生變化，一個變大，另一個變小，于是差動放大器的輸出不再為零，該輸出信號經(jīng)AFC伺服放大電路功率放大之后，驅(qū)動磁控管調(diào)諧機構(gòu)的伺服馬達運轉(zhuǎn)，當(dāng)磁控管的頻率大于加速管的諧振頻率時，調(diào)諧機構(gòu)向使磁控管的工作頻率變小的方向轉(zhuǎn)動，反之向頻率變大的方向轉(zhuǎn)動，以維持兩個頻率始終趨向相等。 AFC系統(tǒng)設(shè)有自動調(diào)諧和手動調(diào)諧兩種方式。正常時，“手動，自動(MFC／AFC)”置位開關(guān)置于“自動”，AFC系統(tǒng)處于自動伺服調(diào)節(jié)方-式，在矩形波導(dǎo)中的實際微波頻率與預(yù)置微波頻率(或前后端相位差)差異不大的情況下，可以調(diào)諧至相等。但是在兩種頻率錯位差異過大而超出伺服系統(tǒng)的調(diào)節(jié)范圍，自動調(diào)諧方式就不起作用，這就需要使置位開關(guān)置于“手動”，調(diào)諧電路處于手動調(diào)諧方式，由y-~j調(diào)節(jié)磁控管調(diào)諧電機將系統(tǒng)強行拉人伺服系統(tǒng)控制范圍。 AFC系統(tǒng)常見故障現(xiàn)象及處理如下：

1 輸出jH量率達不到最大

將置位開關(guān)置于“手動”，通過手動調(diào)諧電路調(diào)整磁控管調(diào)諧電機，可以使劑量率達到最大，由此可以判斷是自動調(diào)諧環(huán)路狀態(tài)設(shè)置有誤，即磁控管的頻率與加速管諧振腔的諧振頻率不一樣，使波導(dǎo)管內(nèi)實際微波頻率ID與劑量率達到最大時波導(dǎo)管內(nèi)微波頻率f0′ 之間有差異。通過啟動預(yù)置電路，調(diào)整調(diào)零電位器，使其諧振頻率調(diào)整至f1′與f2′，從而改變△f1與△f2的值，使其不相等，通過調(diào)諧驅(qū)動電路來調(diào)整磁控管調(diào)諧電機，使矩形波導(dǎo)內(nèi)的微波頻率由f0調(diào)整至f0′，劑量率輸出達到最大。

2 輸出劑量率為零

這是開機時，機器及加速管等組件由冷態(tài)變?yōu)闊釕B(tài)，磁控管調(diào)諧電機受某些瞬時脈沖電壓信號的干擾而造成誤動作，使磁控管生產(chǎn)的微波頻率與所需微波頻率差異很大，超出了AFC系統(tǒng)自動調(diào)諧的控制范圍，電子槍輸出的電子束不能被有效地加速，輸出劑量率為零。處理方法是將置位開關(guān)置于“手動”，調(diào)諧電路處于手動調(diào)諧方式，由手動調(diào)節(jié)磁控管調(diào)諧電機將該系統(tǒng)強行拉人伺服系統(tǒng)控制范圍，再細微調(diào)整調(diào)零電位器、入射波衰減器、反射波衰減器、移相器，用示波器觀察AFCl和AFC2的合成信號對x軸對稱情況和單向單調(diào)性，然后將切換回自動位。通常應(yīng)按要求將機器預(yù)熱為10～20分鐘。

3 時而輸出劑量。時而不輸出劑量

這是由于AFC系統(tǒng)某通道的頻率檢測信號強度不夠，使自動驅(qū)動電路不能輸出足夠的電壓去驅(qū)動磁控管調(diào)諧電機，微波頻率不能被自動伺服所造成。此時可以適當(dāng)改變波導(dǎo)管中頻率檢測的檢波晶體的幅度，增強高頻率信號的輸入強度。但是要注意使微波檢波晶體(內(nèi)裝有檢波二極管)輸出的脈沖波形峰值電壓在0.6V～0.8V之間，否則會燒壞微波檢波晶體。同時還應(yīng)調(diào)節(jié)放大電路的增益，使自動調(diào)諧驅(qū)動電路輸出足夠的電壓來驅(qū)動磁控管調(diào)諧電機，達到自動調(diào)節(jié)磁控管輸出頻率的目的。

4 輸出劑量波動大

這是由于AFC同步采保信號不落在劑量率(頻率)變化時AFC波形變化最明顯且平整度較好的區(qū)域或AFC系統(tǒng)靈敏度不合適引起的。此時可以調(diào)整AFC系統(tǒng)的靈敏度。

處理方法：調(diào)節(jié)AFC前置放大電路板上的電位器RPI和RP5(以RP5為主)。先將AFC手動檔(MFC)調(diào)偏，切換回自動檔(AFC)，如果劑量上升到最大的時間過慢而不符合設(shè)計參數(shù)的要求，則增大靈敏度；如果劑量上升到最大之后誤差(ERROR)指針出現(xiàn)晃動，則減小靈敏度。調(diào)節(jié)RPI和RP5直到—個合適的值。

AFC前置放大電路調(diào)整：對應(yīng)電路板：置位開關(guān)處于：“MEC”，“誤差”。

用示波器觀察AFC前置放大電路板上N1(AD585)的PINl4腳電壓波形(取樣門脈沖信號)，調(diào)整RP7，使該波形為一個頂部平整的方波。在示波器上同時對照觀察取樣信號與AFC波形，通過調(diào)AFC前置放大電路板上的電位器RP6調(diào)整門脈沖的時間位置。在波形W上找一個單調(diào)性最好的時間點(即將AFC手動詞偏時，該時間點上的波形偏離中心較明顯，且左右單調(diào))記該時間點T，調(diào)整RP6使得門脈沖的下降沿與該時間點對齊?？赏ㄟ^調(diào)偏MFC時觀察ERROR表頭偏轉(zhuǎn)幅度來檢驗效果，同樣的調(diào)偏程度下，ERROR偏轉(zhuǎn)情況越大越好。使取樣信號的位置移到劑量率(頻率)變化時AFC波形變化最明顯且平整度較好的區(qū)域。