稳定工业电子直线加速器靶前剂量率的控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了稳定工业电子直线加速器靶前剂量率的控制方法及系统，该方法是基于包含PID算法控制器的AFC调节系统实现的，当系统检测到目标剂量率与实际剂量率差距大于容忍值，伺服驱动系统旋转电机，从历史数据中调取最近一次调谐位置对其附近进行快速搜索，然后对其他历史数据按照记录的顺序倒序进行搜索，一直到对第1次调谐位置附近进行快速搜索后停止进行快速搜索，通过比较当前剂量率与目标剂量率的差值是否小于容忍值确定最优位置，并将最新的调谐位置记录到历史数据中，本控制方法调节速度快，根据剂量率作为直接检测标准，调控的剂量率准确。

【技术实现步骤摘要】
稳定工业电子直线加速器靶前剂量率的控制方法及系统
本专利技术属于加速器靶前剂量率控制
，具体涉及稳定工业电子直线加速器靶前剂量率的控制方法。
技术介绍
工业电子直线加速器对加速器的剂量率的稳定性是有一定要求的，为保证剂量率的稳定性，需要对加速器的剂量率进行控制。直线加速器通常是指利用高频电磁场加速电子来轰击靶产生X射线，目前普遍工业电子直线加速器采用了AFC控制稳频的办法来稳定加速器输出剂量率，但是AFC频率控制最终测定的是微波频率，根据微波频率来间接稳定剂量率，并没有直接监控到加速器实际输出的剂量率，所以实际效果并不好，在胶片成像的时候影响不大，但是由于目前X射线数字成像日趋成熟，AFC控制剂量率稳定性已经远不能达到数字成像对剂量率稳定性的要求。为了克服目前只靠AFC(自动频率控制automaticfrequencycontrol)来稳定锁屏，来稳定加速器剂量率的半闭环控制方式，出现了一种基于PID算法(PID即：Proportional(比例)、Integral(积分)、Differential(微分)的缩写，PID控制算法是结合比例、积分和微分三种环节于一体的控制算法)的以剂量率和微波实际波形以及历史调谐数据为基础的全闭环智能剂量稳定控制的方法。该方法的系统的工作原理是这样的:剂量率控制系统产生同步控制信号，经AFC电路转换为调制器触发信号，微波系统产生射线，剂量监测系统对射线的剂量率进行检测，转换为计数脉冲，剂量率控制系统对剂量脉冲进行检测，并与设定剂量率值进行比较，通过内部控制电路控制，进而改变同步控制信号的输出重复频率，最终改变微波系统输出射线的剂量率，达到稳定剂量率的目的。专利技术人在实际使用过程中发现，这些现有技术至少存在以下技术问题：1.基于PID算法的剂量率调节方式可能在部分极端条件下可能会无效或者调节周期过长，造成对加速器剂量率不能及时作出调整，不能达到设定的要求等情况。2.现有的最优剂量率调节方式采用全局搜索，确定最优剂量率的速度较慢。
技术实现思路
为克服上述存在之不足，本专利技术的专利技术人通过长期的探索尝试以及多次的实验和努力，不断改革与创新，提出了一种稳定工业电子直线加速器靶前剂量率的控制方法，其对PID的算法搜索进行了优化，使得基于PID算法的剂量率调节方式可以根据输出剂量率来进行实时调节剂量率，对剂量率的数值把控精度高，调节的速度快，在极端条件下也可以实现快速调节，极端条件是指在普通AFC调节一直无法达到目标剂量或者无剂量时的特殊状况，用于增加工业电子直线加速器靶前剂量率稳定性，提高数字成像的质量。为实现上述目的本专利技术所采用的技术方案是：提供一种稳定工业电子直线加速器靶前剂量率的控制方法。该方法是基于包含PID算法控制器的AFC调节系统实现的，系统检测到目标剂量率与实际剂量率差距大于容忍值，伺服驱动系统旋转电机，从历史数据中调取最近一次调谐位置对其附近进行快速搜索，然后对其他历史数据按照记录的顺序倒序进行搜索，一直到对第1次调谐位置附近进行快速搜索完成后，停止进行快速搜索，并且在快速搜索过程当中通过实时读取电离室信号处理模块内的剂量率数据确定当前剂量率与目标剂量率的差值是否小于容忍值，当任一次读取电离室信号处理模块内的剂量率的差值数据小于容忍值时，停止搜索，此时电机到达最优位置，剂量率达到稳定后将最新的调谐位置记录到历史数据中。根据本专利技术所述的一种稳定工业电子直线加速器靶前剂量率的控制方法，其进一步的优选技术方案是：快速搜索的范围为±10°。根据本专利技术所述的一种稳定工业电子直线加速器靶前剂量率的控制方法，其进一步的优选技术方案是：最新的最优调谐位置与历史记录中位置最接近的数据相差小于或等于1°，则不保存最新调谐位置。根据本专利技术所述的一种稳定工业电子直线加速器靶前剂量率的控制方法，其进一步的优选技术方案是：第1次调谐位置与第2次调谐位置由加速器本身的数据进行确定。根据本专利技术所述的一种稳定工业电子直线加速器靶前剂量率的控制方法，其进一步的优选技术方案是：第1次调谐位置与第2次调谐位置位置之间间隔的角度由加速器本身的数据进行确定。根据本专利技术所述的一种稳定工业电子直线加速器靶前剂量率的控制方法，其进一步的优选技术方案是：第1次调谐位置与第2次调谐位置直接录入到调谐位置的历史记录当中，为固定数据。本专利技术还该提供了一种实现上述方法的控制系统，其包括靶前电离室、加速管、磁控管、磁控管调谐电机、电离室信号处理模块、PID算法控制器、AFC控制处理模块、伺服驱动系统，在加速管前端设置靶前电离室，加速管连接磁控管，磁控管连接磁控管调谐电机，磁控管调谐电机连接伺服驱动系统，伺服驱动系统连接PID算法控制器和AFC控制处理模块，AFC控制处理模块连接电离室信号处理模块，电离室信号处理模块连接靶前电离室。该系统进步一地优选方案是：电离室信号处理模块将靶前电离室的剂量率实时传输到PID算法控制器，PID算法控制器与AFC控制处理模块共同作用控制伺服驱动系统，伺服驱动系统驱动磁控管调谐电机，调整磁控管的位置。相比现有技术，本专利技术的技术方案具有如下优点/有益效果：1、调节速度快，在对最近一次调谐位置附近进行快速搜索时，在使用环境和加速管条件无变化情况下，大概率能在这个位置稳定下来，达到最优的稳定剂量率。2、本控制方法采用历史数据作为基准，进行部分区域扫描，相对于原有采用全区域扫描的控制方法，可以更加快速的达到最佳位置，对剂量率的调节更加快速。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1是本专利技术一种稳定工业电子直线加速器靶前剂量率的控制方法的流程图。图2是本专利技术一种稳定工业电子直线加速器靶前剂量率的控制方法历史调谐位置的示意图。图3是本专利技术中调节系统的结构示意图。图中标记分别为：1、靶前电离室；2、加速管；3、磁控管；4、磁控管调谐电机；5、电离室信号处理模块；6、PID算法控制器；7、AFC控制处理模块；8、伺服驱动系统。具体实施方式为使本专利技术目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本专利技术的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。因此，以下提供的本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中可以不对其进行进一步定义和解释。实施例1：如图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种稳定工业电子直线加速器靶前剂量率的控制方法，该方法是基于包含PID算法控制器的AFC调节系统实现的，其特征在于，其包括以下操作过程，/n实际剂量率测量：系统检测目标剂量率与实际剂量率差距是否大于容忍值，结果大于容忍值时启动最优剂量率搜索，结果小于容忍值时无动作；/n最优剂量率搜索：在系统检测到实际剂量率差距大于容忍值时，伺服驱动系统旋转电机，从历史数据中调取最近一次调谐位置对其附近进行快速搜索，然后对其他历史数据按照记录的顺序倒序进行搜索，在对第1次调谐位置附近进行快速搜索完成后，停止进行快速搜索；/n最优剂量率位置判定:在最优剂量率搜索的每一次快速搜索过程当中，通过实时读取电离室信号处理模块内的剂量率数据确定当前剂量率与目标剂量率的差值是否小于容忍值，当任一次读取电离室信号处理模块内的剂量率的差值数据小于容忍值时，从当前搜索处停止后续搜索，此时电机到达最优调谐位置，剂量率达到稳定后将最新的调谐位置记录到历史数据中。/n

【技术特征摘要】
1.一种稳定工业电子直线加速器靶前剂量率的控制方法，该方法是基于包含PID算法控制器的AFC调节系统实现的，其特征在于，其包括以下操作过程，
实际剂量率测量：系统检测目标剂量率与实际剂量率差距是否大于容忍值，结果大于容忍值时启动最优剂量率搜索，结果小于容忍值时无动作；
最优剂量率搜索：在系统检测到实际剂量率差距大于容忍值时，伺服驱动系统旋转电机，从历史数据中调取最近一次调谐位置对其附近进行快速搜索，然后对其他历史数据按照记录的顺序倒序进行搜索，在对第1次调谐位置附近进行快速搜索完成后，停止进行快速搜索；
最优剂量率位置判定:在最优剂量率搜索的每一次快速搜索过程当中，通过实时读取电离室信号处理模块内的剂量率数据确定当前剂量率与目标剂量率的差值是否小于容忍值，当任一次读取电离室信号处理模块内的剂量率的差值数据小于容忍值时，从当前搜索处停止后续搜索，此时电机到达最优调谐位置，剂量率达到稳定后将最新的调谐位置记录到历史数据中。


2.根据权利要求1所述的一种稳定工业电子直线加速器靶前剂量率的控制方法，其特征在于，在最优剂量率搜索过程中的快速搜索的范围为±10°。


3.根据权利要求1所述的一种稳定工业电子直线加速器靶前剂量率的控制方法，其特征在于，最优剂量率位置判定步骤中的最新的调谐位置与历史记录中其他记录的最接近的位置数据相差小于或等于1°，则不保存最新调谐位置。


4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭成伟，
申请(专利权)人：成都奕康真空电子技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51